DE102023202698A1

DE102023202698A1 - Method for detecting a position of a leak on a component

Info

Publication number: DE102023202698A1
Application number: DE102023202698.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Kuegel; Tim Flatten-Whitehead
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Position (PL) einer Leckage (2) an einem Bauteil (3), umfassend: Einbringen eines auf Leckage (2) zu prüfenden Volumens (7) des Bauteils (3) in einen Innenraum (5) einer Vakuumkammer (4), Zuführen eines Prüfgases (8) in das auf Leckage (2) zu prüfende Volumen (7), sowie Detektieren einer Leckrate (qL) des zu prüfenden Volumens (7) mit einem Detektor (9), der mit dem Innenraum (5) der Vakuumkammer (4) in Verbindung steht. Bei dem Verfahren wird das Prüfgas (8) ausgehend von einer Eintrittsposition (E1) in das zu prüfende Volumen (7) eingeströmt, während des Einströmens wird die Leckrate (qL) zeitaufgelöst detektiert und anhand der detektierten Leckrate (qL) wird die Position (PL) der Leckage (2) an dem Bauteil (3) bestimmt.The invention relates to a method for detecting a position (PL) of a leak (2) on a component (3), comprising: introducing a volume (7) of the component (3) to be checked for leaks (2) into an interior (5) a vacuum chamber (4), supplying a test gas (8) into the volume (7) to be tested for leaks (2), and detecting a leak rate (qL) of the volume (7) to be tested with a detector (9) which is connected to the Interior (5) of the vacuum chamber (4) is connected. In the method, the test gas (8) is flowed into the volume (7) to be tested starting from an inlet position (E1). During the inflow, the leak rate (qL) is detected in a time-resolved manner and the position (PL.) is determined based on the detected leak rate (qL). ) the leakage (2) on the component (3) is determined.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Position einer Leckage an einem Bauteil, umfassend: Einbringen eines auf Leckage zu prüfenden Volumens des Bauteils in einen Innenraum einer Vakuumkammer, Zuführen eines Prüfgases in das auf Leckage zu prüfende Volumen, sowie Detektieren einer Leckrate des zu prüfenden Volumens mit einem Detektor, der mit dem Innenraum der Vakuumkammer in Verbindung steht.The invention relates to a method for detecting a position of a leak on a component, comprising: introducing a volume of the component to be tested for leakage into an interior of a vacuum chamber, supplying a test gas into the volume to be tested for leakage, and detecting a leak rate of the volume to be tested Volume with a detector that is connected to the interior of the vacuum chamber.

Zur Detektion von Leckagen an Bauteilen wird typischerweise ein so genannter Lecktest durchgeführt. Bei dem Lecktest wird zunächst ein zu prüfendes Bauteil mit einem auf Leckage zu prüfenden Volumen des Bauteils (z.B. eine Rohrleitung, ein Kühlkanal, ...) in einen Innenraum einer Vakuumkammer einer Vorrichtung zur Leckageprüfung eingebracht. Für den Lecktest ist es ausreichend, wenn nicht das gesamte Bauteil, sondern nur das auf Leckage zu prüfende Volumen des Bauteils in den Innenraum der Vakuumkammer eingebracht wird. Das zu prüfende Bauteil wird für die Durchführung des Lecktests an einen in der Vorrichtung befindlichen Prüfgas-Anschluss angeschlossen und die Vakuumkammer wird evakuiert. Der Prüfgas-Anschluss wird in einem nachfolgenden Schritt mit einem Prüfgas beaufschlagt, bei dem es sich in der Regel um Helium handelt. Während des Lecktests wird das zu prüfende Bauteil, genauer gesagt das zu prüfende Volumen des Bauteils, bei einem vorab spezifizierten Druck mit dem Prüfgas beaufschlagt. Parallel erfolgt eine Restgas-Messung oder eine Druckmessung in dem Innenraum der Vakuumkammer, in den das Bauteil zur Prüfung eingebracht wurde.To detect leaks in components, a so-called leak test is typically carried out. In the leak test, a component to be tested with a volume of the component to be tested for leaks (e.g. a pipeline, a cooling channel, ...) is first introduced into an interior of a vacuum chamber of a device for leak testing. For the leak test, it is sufficient if not the entire component, but only the volume of the component to be tested for leaks, is introduced into the interior of the vacuum chamber. To carry out the leak test, the component to be tested is connected to a test gas connection in the device and the vacuum chamber is evacuated. In a subsequent step, the test gas connection is supplied with a test gas, which is usually helium. During the leak test, the component to be tested, or more precisely the volume of the component to be tested, is exposed to the test gas at a pre-specified pressure. At the same time, a residual gas measurement or a pressure measurement is carried out in the interior of the vacuum chamber into which the component was placed for testing.

Für den Fall, dass eine Leckage an dem zu prüfenden Volumen des Bauteils auftritt, wird das in den Innenraum austretende Prüfgas z.B. mittels einer Restgasanalyse oder durch einen Druckanstieg in der Vakuumkammer detektiert. Auf diese Weise kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob das zu prüfende Volumen des Bauteils dicht oder undicht ist. Anhand der Stärke des detektierten Druckanstiegs kann die integrale (Gesamt-)Leckrate des zu prüfenden Bauteils quantifiziert werden, d.h. die Summe der Leckraten aller Lecks des zu prüfenden Volumens des Bauteils.In the event that a leak occurs in the volume of the component to be tested, the test gas escaping into the interior is detected, for example, by means of a residual gas analysis or by an increase in pressure in the vacuum chamber. In this way, a statement can be made as to whether the volume of the component to be tested is tight or leaky. Based on the strength of the detected pressure increase, the integral (total) leak rate of the component to be tested can be quantified, i.e. the sum of the leak rates of all leaks in the volume of the component to be tested.

In der DE102021210537A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Leckage und/oder einer Kontamination an einem Bauteil beschrieben, das in einen Innenraum einer Vakuumkammer eingebracht ist. Die Detektion der Position der Leckage bzw. der Kontamination erfolgt anhand eines Detektorsignals, das von einem Detektor erfasst wird, der an einer Detektorposition mit dem Innenraum in Verbindung steht, sowie durch Erfassen mindestens eines weiteren Detektorsignals mittels mindestens eines weiteren Detektors, der an einer anderen Detektorposition mit dem Innenraum in Verbindung steht. Für die Detektion der Position der Leckage bzw. der Kontamination wird typischerweise eine Laufzeitdifferenz zwischen dem Detektorsignal und dem mindestens einen weiteren Detektorsignal bestimmt.In the DE102021210537A1 A method and a device are described for detecting a leak and/or contamination on a component that is introduced into an interior of a vacuum chamber. The position of the leak or contamination is detected using a detector signal which is detected by a detector which is connected to the interior at one detector position, and by detecting at least one further detector signal using at least one further detector which is at another Detector position is connected to the interior. For the detection of the position of the leak or contamination, a transit time difference between the detector signal and the at least one further detector signal is typically determined.

Aufgabe der ErfindungTask of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Detektion einer Leckage an einem Bauteil bereitzustellen, das die Bestimmung einer Position der Leckage an dem Bauteil ermöglicht.The object of the invention is to provide a method for detecting a leak on a component, which enables the determination of a position of the leak on the component.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das Prüfgas ausgehend von einer Eintrittsposition in das zu prüfende Volumen eingeströmt wird, bei dem während des Einströmens die Leckrate zeitaufgelöst detektiert wird und bei dem anhand der detektierten Leckrate die Position der Leckage an dem Bauteil bestimmt wird.This task is solved by a method of the type mentioned at the beginning, in which the test gas is flowed into the volume to be tested starting from an inlet position, in which the leak rate is detected in a time-resolved manner during the inflow and in which the position of the leak is determined based on the detected leak rate the component is determined.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zu dem weiter oben beschriebenen Lecktest nicht abgewartet, bis sich ein statischer Druck in dem zu prüfenden Volumen aufgebaut hat. Vielmehr wird das Prüfgas ausgehend von der Eintrittsposition in das zu prüfende Volumen eingeströmt und durchströmt das zu prüfende Volumen mit einer definierten, in der Regel konstanten Flussrate. Anhand des zeitlichen Verlaufs der detektierten Leckrate kann der Zeitpunkt des Austretens des Prüfgases aus dem Bauteil bzw. aus dem zu prüfenden Volumen im Bereich der Leckage bestimmt werden und anhand dieses Zeitpunkts kann eine Aussage über die Position der Leckage getroffen werden.In the method according to the invention, in contrast to the leak test described above, there is no waiting until a static pressure has built up in the volume to be tested. Rather, the test gas flows into the volume to be tested starting from the inlet position and flows through the volume to be tested at a defined, usually constant flow rate. Based on the time course of the detected leak rate, the time at which the test gas emerges from the component or from the volume to be tested in the area of the leak can be determined and a statement can be made about the position of the leak based on this time.

Das zu prüfende Volumen ist bei dem hier beschriebenen Beispiel in der Regel nicht hermetisch abgeschlossen, sondern das Bauteil weist (neben der ggf. vorhandenen Leckage) mindestens eine weitere Öffnung auf, die an einen Prüfgasauslass der Vakuumkammer angeschlossen ist oder sich außerhalb des Innenraums der Vakuumkammer befindet und durch die das Prüfgas aus dem zu prüfenden Volumen in die Umgebung außerhalb der Vakuumkammer entweichen kann. Das Bauteil kann beispielsweise eine erste Öffnung an einem ersten Ende aufweisen, durch die das Prüfgas in das zu prüfende Volumen des Bauteils eintritt und eine zweite Öffnung an einem zweiten Ende, an dem das Prüfgas aus dem Bauteil austritt.In the example described here, the volume to be tested is usually not hermetically sealed, but the component has (in addition to any leakage that may be present) at least one further opening which is connected to a test gas outlet of the vacuum chamber or is located outside the interior of the vacuum chamber and through which the test gas can escape from the volume to be tested into the environment outside the vacuum chamber. The component can, for example, have a first opening at a first end through which the test gas enters the volume of the component to be tested and a second opening at a second end at which the test gas exits the component.

Bei einer Variante wird beim zeitaufgelösten Detektieren der Leckrate ein Zeitpunkt ermittelt, bei dem das Prüfgas beim Durchströmen des zu prüfenden Volumens die Position der Leckage erreicht. Erreicht das Prüfgas die Position der Leckage, tritt das Prüfgas aus dem Bauteil in den Innenraum der (evakuierten) Vakuumkammer aus. Der hierdurch entstehende Anstieg der Leckrate wird mittels des Detektors detektiert. Bei geeigneter Auslegung der Vakuumkammer erfolgt der Anstieg des Signalpegels bzw. der Leckrate quasi instantan, sodass der Zeitpunkt des Erreichens der Leckage durch das Prüfgas mit dem Zeitpunkt gleichgesetzt werden kann, bei dem der Anstieg des Signalpegels detektiert wird.In one variant, when the leak rate is detected in a time-resolved manner, a point in time is determined at which the test gas reaches the position of the leak as it flows through the volume to be tested. When the test gas reaches the position of the leak, the test gas exits the component into the interior of the (evacuated) vacuum chamber. The resulting increase in the leak rate is detected by the detector. With a suitable design of the vacuum chamber, the increase in the signal level or the leak rate occurs virtually instantaneously, so that the time at which the test gas reaches the leak can be equated with the time at which the increase in the signal level is detected.

Bei einer weiteren Variante wird ein Zeitpunkt ermittelt, bei dem das Prüfgas an der Einströmposition in das zu prüfende Volumen eingeströmt wird. Der (Start-)-Zeitpunkt kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass beim Beginn des Einströmens, der beispielsweise durch das Öffnen eines Ventils an einem Prüfgas-Anschluss erfolgt, die Zeitmessung gestartet wird. Anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt, bei dem das Prüfgas an der Eintrittsposition in das zu prüfende Volumen eintritt, und dem Zeitpunkt, bei dem das Prüfgas die Leckage erreicht, kann bei bekanntem Aufbau des Systems (durchströmtes Volumen des Bauteils, Flussrate, etc.) die Position der Leckage bestimmt werden.In a further variant, a point in time is determined at which the test gas flows into the volume to be tested at the inflow position. The (start) time can be determined, for example, by starting the time measurement at the start of the inflow, which occurs, for example, by opening a valve on a test gas connection. Based on the time difference between the time at which the test gas enters the volume to be tested at the inlet position and the time at which the test gas reaches the leak, if the structure of the system is known (volume of the component flowed through, flow rate, etc.) the position of the leak can be determined.

Bei einer weiteren Variante durchströmt das Prüfgas das zu prüfende Volumen mit einer vorgegebenen, typischerweise konstanten Durchflussrate (typischerweise einem vorgegebenen, konstanten Massenstrom). Das Durchströmen des zu prüfenden Volumens mit einer konstanten Durchflussrate vereinfacht die Bestimmung der Position der Leckage.In a further variant, the test gas flows through the volume to be tested at a predetermined, typically constant flow rate (typically a predetermined, constant mass flow). Flowing through the volume being tested at a constant flow rate simplifies determining the location of the leak.

Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Durchflussrate des Prüfgases durch das zu prüfende Volumen mittels eines Durchflussreglers geregelt. Bei dem Durchflussregler handelt es sich in der Regel um einen Massenstromregler zur Regelung des Massenstroms des Prüfgases. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich bei dem Prüfgas typischerweise um Helium.In a further development of this variant, the flow rate of the test gas is regulated by the volume to be tested using a flow controller. The flow controller is usually a mass flow controller for regulating the mass flow of the test gas. As described above, the test gas is typically helium.

Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Erneutes Einströmen des Prüfgases ausgehend von einer weiteren Eintrittsposition, bevorzugt unter Umkehrung einer Strömungsrichtung des Prüfgases, Erneutes zeitaufgelöstes Detektieren der Leckrate während des erneuten Einströmens des Prüfgases, sowie erneutes Bestimmen der Position der Leckage an dem Bauteil anhand der detektierten Leckrate. Bei dieser Variante wird die Position der Leckage zusätzlich ausgehend von einer weiteren Einströmposition bestimmt, um die Lokalisierung der Position der Leckage zu verbessern. Als tatsächliche Position der Leckage kann in diesem Fall beispielsweise der Mittelwert aus den beim Bestimmen der Position der Leckage und beim erneuten Bestimmen der Position der Leckage erhaltenen Positionswerten festgelegt werden.In a further variant, the method includes: renewed inflow of the test gas starting from a further inlet position, preferably reversing a flow direction of the test gas, renewed time-resolved detection of the leak rate during the renewed inflow of the test gas, and again determining the position of the leak on the component based on the detected leak rate. In this variant, the position of the leak is additionally determined based on a further inflow position in order to improve the localization of the position of the leak. In this case, the mean value of the position values obtained when determining the position of the leak and when determining the position of the leak again can be set as the actual position of the leak.

Bevorzugt wird beim erneuten Einströmen eine weitere Eintrittsposition an einem der Eintrittsposition gegenüberliegenden Ende des zu prüfenden Volumens gewählt. Handelt es sich bei dem Bauteil beispielsweise um eine Rohrleitung oder ein System von Rohrleitungen, kann in diesem Fall die Strömungsrichtung des Prüfgases beim erneuten Einströmen umgekehrt werden. Hierdurch kann die Genauigkeit bei der Bestimmung der Position der Leckage in der Regel deutlich verbessert werden. Insbesondere kann hierbei der Effekt, den die Laufzeit des Prüfgases von der Leckage zum Detektor auf die Positionsmessung hat, zumindest teilweise kompensiert werden.During the renewed inflow, a further entry position is preferably selected at an end of the volume to be tested that is opposite the entry position. If the component is, for example, a pipeline or a system of pipelines, in this case the flow direction of the test gas can be reversed when it flows in again. This can generally significantly improve the accuracy of determining the position of the leak. In particular, the effect that the transit time of the test gas from the leak to the detector has on the position measurement can be at least partially compensated for.

Für das erneute Einströmen kann ein Prüfgas-Anschluss, der zur Zuführung des Prüfgases an der Eintrittsposition angebracht wird, von dem zu prüfenden Bauteil abgekoppelt und an der weiteren Eintrittsposition angebracht werden. Auch der weiter oben beschriebene Durchflussregler wird hierbei in der Regel an der weiteren Eintrittsposition positioniert, um erneut eine definierte Flussrate des Prüfgases in dem durchströmten Volumen zu erzeugen.For the renewed inflow, a test gas connection, which is attached to the inlet position to supply the test gas, can be decoupled from the component to be tested and attached to the further inlet position. The flow controller described above is also generally positioned at the further inlet position in order to again generate a defined flow rate of the test gas in the volume through which it flows.

Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird das zu prüfende Volumen zwischen dem Durchströmen mit dem Prüfgas und dem erneuten Durchströmen mit dem Prüfgas mit einem Spülgas gespült. Das Spülen ist günstig, um zu verhindern, dass in dem zu prüfenden Volumen des Bauteils verbliebene Reste des Prüfgases das Ergebnis der erneuten Bestimmung der Position der Leckage beeinflussen.In a further development of this variant, the volume to be tested is flushed with a purge gas between the flow of the test gas and the renewed flow of the test gas. Purging is beneficial in order to prevent residues of the test gas remaining in the volume of the component to be tested from influencing the result of re-determining the position of the leak.

Bei einer weiteren Variante wird als Detektor zum Detektieren der Leckage ein Restgasanalysator oder ein Druckmessgerät verwendet. Ein für das Verfahren geeigneter Detektor ist grundsätzlich ausgebildet, eine Konzentration bzw. den Anstieg einer Konzentration des Prüfgases in dem Innenraum der Vakuumkammer und somit die Leckrate zu detektieren.In a further variant, a residual gas analyzer or a pressure measuring device is used as a detector to detect the leak. A detector suitable for the method is basically designed to detect a concentration or the increase in concentration of the test gas in the interior of the vacuum chamber and thus the leak rate.

Bei dem Restgasanalysator handelt es sich typischerweise um ein Massenspektrometer, welches an der Vakuumkammer verbaut ist und mit dem Innenraum in Verbindung steht. Das Massenspektrometer kann auch in dem Innenraum der Vakuumkammer angeordnet sein. Ein Restgasanalysator kann das in der Vakuumkammer enthaltene Prüfgas anhand des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses von anderen in der Vakuumkammer vorhandenen Gasen unterscheiden und dessen Konzentration bzw. dessen Partialdruck detektieren.The residual gas analyzer is typically a mass spectrometer that is installed in the vacuum chamber and is connected to the interior. The mass spectrometer can also be arranged in the interior of the vacuum chamber. A residual gas analyzer can test the test gas contained in the vacuum chamber based on the mass-to-charge ratio of others present in the vacuum chamber Differentiate between gases and detect their concentration or partial pressure.

Es ist aber auch möglich, die Lokalisation der Leckage anhand einer Druckmesseinrichtung, z.B. in Form einer Druckmessröhre (z.B. Pirani-Vakuumeter), vorzunehmen, welche (nur) den Gesamtdruck in dem Innenraum bestimmt. Grundsätzlich kann die Bestimmung des Gesamtdrucks ausreichend sein, um die Lokalisierung der Position der Leckage zu ermöglichen.However, it is also possible to localize the leak using a pressure measuring device, e.g. in the form of a pressure measuring tube (e.g. Pirani vacuum meter), which (only) determines the total pressure in the interior. In principle, determining the total pressure may be sufficient to enable the location of the leak to be located.

Die Vakuumkammer kann Teil einer Vorrichtung sein, die eigens zum Zweck der Durchführung des Lecktests ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, dass es sich bei der Vakuumkammer um einen Teil eines optischen Systems handelt, das neben der Durchführung des Lecktests noch weitere Funktionen erfüllt. Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um ein EUV-Lithographiesystem handeln. Bei dem Bauteil kann es sich in diesem Fall um ein optisches Element des EUV-Lithographiesystems, beispielsweise um ein EUV-Strahlung reflektierendes optisches Element, insbesondere um einen EUV-Spiegel, handeln. Es versteht sich, dass auch andere Bauteile mittels des hier beschriebenen Verfahrens auf das Vorliegen einer Leckage geprüft werden können, beispielsweise (Rohr-)Leitungen oder (Rohr-)Leitungssysteme. The vacuum chamber can be part of a device that is designed specifically for the purpose of carrying out the leak test. However, it is also possible that the vacuum chamber is part of an optical system that fulfills other functions in addition to carrying out the leak test. For example, the device can be an EUV lithography system. In this case, the component can be an optical element of the EUV lithography system, for example an optical element that reflects EUV radiation, in particular an EUV mirror. It goes without saying that other components can also be checked for the presence of a leak using the method described here, for example (pipe) lines or (pipe) line systems.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, based on the figures in the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be implemented individually or in groups in any combination in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung einer integralen Leckrate an einem Bauteil,
2a,b schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Detektion einer Position einer Leckage an einem Bauteil, bei der ein Prüfgas an einer Eintrittsposition in ein zu prüfendes Volumen des Bauteils eingeströmt wird, zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten,
2c eine schematische Darstellung einer zeitaufgelöst detektierten Leckrate des Bauteils von 2a,b, sowie
3a,b schematische Darstellungen analog zu 2a,b, bei der das Prüfgas mit umgekehrter Strömungsrichtung an einer weiteren Eintrittsposition in das zu prüfende Volumen des Bauteils eingeströmt wird.

Exemplary embodiments are shown in the schematic drawing and are explained in the following description. It shows

1 a schematic representation of a device for determining an integral leak rate on a component,
2a,b schematic representations of a device for detecting a position of a leak on a component, in which a test gas is flowed into a volume of the component to be tested at an inlet position, at two different times,
2c a schematic representation of a time-resolved detected leak rate of the component 2a,b , as well as
3a,b schematic representations analogous to 2a,b , in which the test gas flows into the volume of the component to be tested at a further entry position with the reverse flow direction.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numbers are used for identical or functionally identical components.

1 zeigt stark schematisch den Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Detektion einer Leckage 2, d.h. einer (kleinen) Öffnung, an der ein in 1 durch einen Pfeil angedeuteter ungewollter Gasaustritt an einem Bauteil 3 erfolgt. Bei dem Bauteil 3 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Rohrleitung. Bei dem Bauteil 3 kann es sich aber auch um ein komplexeres Bauteil, beispielsweise um ein Rohrleitungssystem, um ein optisches Element oder um eine optische Baugruppe, z.B. um ein Projektionssystem, ein Beleuchtungssystem, etc. einer Lithographieanlage, z.B. einer EUV-Lithographieanlage, handeln. 1 shows very schematically the structure of a device 1 for detecting a leak 2, ie a (small) opening at which an in 1 unwanted gas escape occurs at a component 3, indicated by an arrow. In the example shown, component 3 is a pipeline. However, the component 3 can also be a more complex component, for example a pipeline system, an optical element or an optical assembly, for example a projection system, an illumination system, etc. of a lithography system, for example an EUV lithography system.

Die Vorrichtung 1 weist eine in 1 rechteckig dargestellte Vakuumkammer 4 mit einem Innenraum 5 auf, in den das Bauteil 3 für die Leckage-Prüfung eingebracht ist. Für die Leckage-Prüfung wird der Innenraum 5 der Vakuumkammer 4 mit Hilfe einer nicht bildlich dargestellten Pumpeinrichtung (Vakuum-Pumpe) evakuiert. Durch die Evakuierung wird der Druck in dem Innenraum 5 typischerweise auf weniger als 1 mbar reduziert, so dass in dem Innenraum 5 eine molekulare Strömung vorherrscht, wie dies im Hoch- bzw. im Ultrahochvakuumbereich üblich ist.The device 1 has an in 1 Rectangular vacuum chamber 4 with an interior 5, into which the component 3 is inserted for the leakage test. For the leak test, the interior 5 of the vacuum chamber 4 is evacuated using a pump device (vacuum pump), not shown. The evacuation typically reduces the pressure in the interior 5 to less than 1 mbar, so that a molecular flow prevails in the interior 5, as is common in the high or ultra-high vacuum range.

Die Vorrichtung 1 weist auch einen Prüfgas-Anschluss 6 auf, über den dem Bauteil 3, genauer gesagt einem auf eine Leckage 2 zu prüfenden Innen-Volumen 7 des Bauteils 3, ein Prüfgas 8 zugeführt werden kann, das in 1 durch eine Mehrzahl von Punkten dargestellt ist. Bei dem Prüfgas 8 handelt es sich im gezeigten Beispiel um Helium. Zur Prüfung, ob an dem zu prüfenden Volumen 7 des Bauteils 3 eine Leckage 2 auftritt, d.h. ob ein unerwünschter Gasaustritt in den Innentraum 5 der Vakuumkammer 4 stattfindet, weist die Vorrichtung 1 einen Detektor 9 auf, der mit dem Innenraum 5 der Vakuumkammer 4 in Verbindung steht.The device 1 also has a test gas connection 6, via which a test gas 8 can be supplied to the component 3, more precisely to an internal volume 7 of the component 3 to be tested for a leak 2, which is in 1 is represented by a plurality of points. The test gas 8 in the example shown is helium. To check whether a leak 2 occurs in the volume 7 of the component 3 to be tested, that is, whether an undesirable gas escape occurs into the interior space 5 of the vacuum chamber 4, the device 1 has a detector 9, which is connected to the interior space 5 of the vacuum chamber 4 connection is established.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Detektor 9 um eine Druckmessröhre. Die Druckmessröhre ist zur Messung eines Gesamtdrucks in dem Innenraum 5 ausgebildet. An Stelle des Detektors 9 in Form der Druckmessröhre kann der Detektor 9 auch als Restgasanalysator ausgebildet sein, der zur Detektion einer Konzentration bzw. eines Partialdrucks des Prüfgases 8 in dem Innenraum 5 der Vakuumkammer 4 ausgebildet ist. Nachfolgend wird zwischen den beiden Arten von Detektoren (Restgasanalysator bzw. Druckmessgerät) nicht unterschieden, da die Art des Detektors 9 für das hier beschriebene Verfahren eine untergeordnete Rolle spielt.At the in 1 In the example shown, the detector 9 is a pressure gauge. The pressure measuring tube is designed to measure a total pressure in the interior 5. Instead of the detector 9 in the form of the pressure measuring tube, the detector 9 can also be designed as a residual gas analyzer, which is designed to detect a concentration or a partial pressure of the test gas 8 in the interior 5 of the vacuum chamber 4. The following is a distinction between the two types of detectors (residual gas analyzer or pressure measuring device). not distinguished, since the type of detector 9 plays a subordinate role for the method described here.

Für die Leckage-Prüfung wird bei dem in 1 beschriebenen Beispiel das zu prüfende Volumen 7 des Bauteils 3 mit dem Prüfgas 8 beaufschlagt. Das Prüfgas 8 wird dem Innen-Volumen des Bauteils 3 über den Prüfgas-Anschluss 6 unter Verwendung eines Druckreglers 10 zugeführt, der in den Prüfgas-Anschluss 6 integriert ist. Der Druckregler dient zur Regelung eines Drucks p in dem zu prüfenden Volumen 7 des Bauteils 3 in Form der Rohrleitung. Wie in 1 zu erkennen ist, ist das Bauteil 3 an seiner dem Prüfgas-Anschluss 6 abgewandten Ende durch einen Blindflansch 11 verschlossen. Für die Leckage-Prüfung wird bei dem in 1 gezeigten Beispiel mittels des Druckreglers 10 ein konstanter Druck p in dem zu prüfenden Volumen 7 des Bauteils 3 erzeugt. An der Leckage 2 tritt das Prüfgas 8 in den Innenraum 5 der Vakuumkammer 4 aus und die Konzentration wird mit Hilfe des Detektors 9 detektiert. Anhand des von dem Detektor 9 detektierten Signalpegels kann - bei geeigneter Kalibrierung - die Leckrate q_L bzw. die Größe des Leckage 2 quantifiziert werden. Die in 1 beschriebene Vorrichtung ermöglicht zwar die Quantifizierung der (integralen) Leckrate q_L, diese ermöglicht aber keine Lokalisierung einer Position PL der Leckage 2 an dem Bauteil 3 entlang von dessen Längsrichtung.For the leakage test, the in 1 In the example described, the volume 7 of the component 3 to be tested is exposed to the test gas 8. The test gas 8 is supplied to the internal volume of the component 3 via the test gas connection 6 using a pressure regulator 10, which is integrated into the test gas connection 6. The pressure regulator is used to regulate a pressure p in the volume 7 of the component 3 to be tested in the form of the pipeline. As in 1 As can be seen, the component 3 is closed by a blind flange 11 at its end facing away from the test gas connection 6. For the leakage test, the in 1 In the example shown, a constant pressure p is generated in the volume 7 of the component 3 to be tested by means of the pressure regulator 10. At the leak 2, the test gas 8 exits into the interior 5 of the vacuum chamber 4 and the concentration is detected using the detector 9. Based on the signal level detected by the detector 9 - with suitable calibration - the leak rate q _L or the size of the leak 2 can be quantified. In the 1 The device described enables the (integral) leak rate q _L to be quantified, but this does not enable a position PL of the leak 2 to be localized on the component 3 along its longitudinal direction.

2a,b zeigen eine Vorrichtung 1, die zur Lokalisierung der Leckage 2, d.h. zur Detektion der Position PL der Leckage 2 in Längsrichtung des Bauteils 3 ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 von 2a,b unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 dadurch, dass der Prüfgas-Anschluss 6 an Stelle des Druckreglers 10 einen Durchflussregler 12 (Massenstromregler) zur Regelung eines Durchflusses q des Prüfgases 8 durch das zu prüfende Volumen 7 des Bauteils 3 aufweist. Wie in 2a,b ebenfalls zu erkennen ist, weist das Bauteil 3 im Gegensatz zu 1 ein offenes Ende auf, das zum Austritt des Prüfgases 8 dient und das an einen Prüfgasauslass der Vakuumkammer angeschlossen ist oder sich außerhalb der Vakuumkammer 4 befindet. Das an dem offenen Ende austretende Prüfgas 8 gelangt daher nicht in den Innenraum 5 der Vakuumkammer 4. 2a,b show a device 1 which is designed to localize the leak 2, ie to detect the position PL of the leak 2 in the longitudinal direction of the component 3. The device 1 of 2a,b differs from that in 1 Device 1 shown in that the test gas connection 6 has a flow regulator 12 (mass flow regulator) instead of the pressure regulator 10 for regulating a flow q of the test gas 8 through the volume 7 of the component 3 to be tested. As in 2a,b can also be seen, the component 3 points in contrast 1 an open end which serves to exit the test gas 8 and which is connected to a test gas outlet of the vacuum chamber or is located outside the vacuum chamber 4. The test gas 8 emerging from the open end therefore does not reach the interior 5 of the vacuum chamber 4.

Für die Leckage-Prüfung wird das zu prüfende Volumen 7 des Bauteils 3 mit dem Prüfgas 8 beaufschlagt. Das Prüfgas 8 wird zu diesem Zweck an einer Eintrittsposition E1 an einem ersten Ende des Bauteils 3 in das zu prüfende Volumen 7 eingeströmt, indem ein in den Prüfgas-Anschluss 6 integriertes Ventil geöffnet wird. 2a zeigt die Vorrichtung 1 zu einem ersten Zeitpunkt t1 (Start-Zeitpunkt), bei dem das Ventil geöffnet wurde und noch kein Prüfgas 8 in das zu prüfende Volumen 7 des Bauteils 3 eingeströmt ist. 2b zeigt die Vorrichtung 1 zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt t2, bei dem das Prüfgas 8 beim Durchströmen des Volumens 7 gerade die Position PL der Leckage 2 erreicht hat und das Prüfgas 8 mit einer von der Größe der Leckage 2 abhängigen Leckrate q_L in den Innenraum 5 der Vakuumkammer 4 eintritt.For the leakage test, the volume 7 of the component 3 to be tested is exposed to the test gas 8. For this purpose, the test gas 8 is flowed into the volume 7 to be tested at an inlet position E1 at a first end of the component 3 by opening a valve integrated into the test gas connection 6. 2a shows the device 1 at a first time t1 (start time), at which the valve has been opened and no test gas 8 has yet flowed into the volume 7 of the component 3 to be tested. 2 B shows the device 1 at a second, later time t2, at which the test gas 8 has just reached the position PL of the leak 2 as it flows through the volume 7 and the test gas 8 into the interior with a leak rate q _L dependent on the size of the leak 2 5 of the vacuum chamber 4 occurs.

2c zeigt den zeitaufgelösten Verlauf der vom Detektor 9 gemessenen Leckrate q_L mit dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2. Wie in 2c zu erkennen ist, kann der zweite Zeitpunkt t2 anhand eines sprunghaften Anstiegs der Leckrate q_L bzw. des vom Detektor 9 detektierten Signalpegels identifiziert werden. Um den zweiten Zeitpunkt t2 zu ermitteln, kann die Vorrichtung 1 eine nicht bildlich dargestellte Auswerteeinrichtung aufweisen, die auch die Zeitdifferenz t2 - t1 zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 ermittelt. Anhand der Zeitdifferenz t2 - t1 kann bei bekannter, durch den Durchflussregler 12 vorgegebener Flussrate q des Prüfgases 8 unter Berücksichtigung von weiteren (bekannten) Parametern der Vorrichtung 1 bzw. des Bauteils 3 der Abstand zwischen der Eintrittsposition E1 und der Leckage 2 und somit die Position PL der Leckage 2 in Längsrichtung des Bauteils 3 bestimmt werden. 2c shows the time-resolved course of the leak rate q _L measured by the detector 9 with the first time t1 and the second time t2. As in 2c can be seen, the second time t2 can be identified based on a sudden increase in the leak rate q _L or the signal level detected by the detector 9. In order to determine the second time t2, the device 1 can have an evaluation device, not shown, which also determines the time difference t2 - t1 between the first time t1 and the second time t2. Based on the time difference t2 - t1, with a known flow rate q of the test gas 8 predetermined by the flow controller 12, taking into account other (known) parameters of the device 1 or the component 3, the distance between the inlet position E1 and the leakage 2 and thus the position PL of the leakage 2 can be determined in the longitudinal direction of the component 3.

3a,b zeigen eine Weiterentwicklung des in Zusammenhang mit 2a-c beschriebenen Verfahrens, die dazu dient, die Lokalisierung der Leckage 2 zu verbessern. Bei der Weiterentwicklung wird zunächst das zu prüfende Volumen 7 des Bauteils 3 mit einem Spülgas, beispielsweise mit Stickstoff, gespült, um Reste des Prüfgases 8 aus dem zu prüfenden Volumen 7 zu entfernen. Das Spülen kann ebenfalls mit Hilfe des Prüfgas-Anschlusses 6 erfolgen, dem in diesem Fall das Spülgas zugeführt wird, es ist aber auch möglich, das Spülen auf andere Weise zu realisieren. 3a,b show a further development of the in connection with 2a-c described method, which serves to improve the localization of the leak 2. In the further development, the volume 7 of the component 3 to be tested is first flushed with a purge gas, for example nitrogen, in order to remove residues of the test gas 8 from the volume 7 to be tested. Purging can also be done with the help of the test gas connection 6, to which the purging gas is supplied in this case, but it is also possible to carry out the purging in another way.

Nach dem Spülen wird der Prüfgas-Anschluss 6 an einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten Ende des Bauteils 3 montiert. In das zu prüfende Volumen 7 wird ausgehend von einer weiteren Eintrittsposition E2 an dem zweiten Ende des Bauteils 3 erneut das Prüfgas 8 eingeströmt. Eine Strömungsrichtung R2 des Prüfgases 8 ist hierbei einer Strömungsrichtung R1 des Prüfgases 8 entgegengerichtet, das bei der in Zusammenhang mit 2a-c beschriebenen Bestimmung der Position PL der Leckage 2 von der Eintrittsposition E1 in das zu prüfende Volumen 7 eingeströmt wurde.After flushing, the test gas connection 6 is mounted on a second end of the component 3 that is opposite the first. The test gas 8 is again flowed into the volume 7 to be tested, starting from a further entry position E2 at the second end of the component 3. A flow direction R2 of the test gas 8 is directed opposite to a flow direction R1 of the test gas 8, which is in connection with 2a-c described determination of the position PL of the leak 2 from the entry position E1 into the volume 7 to be tested.

Die erneute Bestimmung einer Position PL' der Leckage 2 erfolgt wie weiter oben in Zusammenhang mit 2a-c beschrieben wurde, d.h. durch erneutes zeitaufgelöstes Detektieren der Leckrate q_L während des erneuten Einströmens des Prüfgases 8. Die Position PL' der Leckage 2 an dem Bauteil 3 wird analog zu 2a-c anhand der zeitaufgelöst detektierten Leckrate q_L bestimmt. Hierbei werden die beiden in 3a,b gezeigten Zeitpunkte t1', t2' ermittelt und aus der Zeitdifferenz t2' - t1' und aus der mittels des Durchflussreglers 12 konstant gehaltenen Durchflussrate q des Prüfgases 8 und anderen bekannten Parametern der Vorrichtung 1 bzw. des Bauteils 3 wird erneut die Position PL' der Leckage 2 bestimmt.The renewed determination of a position PL 'of the leak 2 is carried out as described above in connection with 2a-c was described, ie by renewed time-resolved detection of the leak rate q _L during the renewed inflow of the test gas 8. The position PL 'of the leak 2 on the component 3 becomes analogous to 2a-c determined based on the time-resolved detected leak rate q _L. Here the two are in 3a,b times t1', t2' shown are determined and from the time difference t2' - t1' and from the flow rate q of the test gas 8, which is kept constant by means of the flow regulator 12, and other known parameters of the device 1 or the component 3, the position PL' is again determined Leak 2 determined.

Wie in 2a,b und in 3a,b durch zwei unterschiedliche Bezugszeichen Pl, PL' angedeutet ist, kann bei dem in Zusammenhang mit 2a-c beschriebenen erstmaligen Bestimmen eine Position PL der Leckage 2 bestimmt werden, die von der Position PL` beim erneuten Bestimmen abweicht. Grund für die Abweichung können Messungenauigkeiten sein. Zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Lokalisierung der Leckage 2 kann aus den beiden Positionen PL, PL` ein Mittelwert berechnet werden.As in 2a,b and in 3a,b is indicated by two different reference symbols Pl, PL ', can be used in connection with 2a-c Described for the first time, a position PL of the leak 2 can be determined, which deviates from the position PL` when determining again. The reason for the deviation may be measurement inaccuracies. To increase the accuracy when locating the leak 2, an average value can be calculated from the two positions PL, PL`.

Mit Hilfe des weiter oben beschriebenen Verfahrens kann auf einfache Weise die Position einer Leckage 2 an einem Bauteil 3 bestimmt werden.With the help of the method described above, the position of a leak 2 on a component 3 can be determined in a simple manner.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102021210537 A1 [0004]

Claims

Method for detecting a position (PL) of a leak (2) on a component (3), comprising: introducing a volume (7) of the component (3) to be tested for leaks (2) into an interior (5) of a vacuum chamber (4 ), supplying a test gas (8) into the volume (7) to be tested for leaks (2), detecting a leak rate (q _L ) of the volume (7) to be tested with a detector (9) which is connected to the interior (5) the vacuum chamber (4) is connected, characterized in that the test gas (8) is flowed into the volume (7) to be tested starting from an inlet position (E1), that the leak rate (q _L ) is detected in a time-resolved manner during the inflow, and that the position (PL) of the leak (2) on the component (3) is determined based on the detected leak rate (q _L ).

Procedure according to Claim 1 , in which, when detecting the leak rate (q _L ) in a time-resolved manner, a point in time (t2) is determined at which the test gas (8) reaches the position (PL) of the leak (2) as it flows through the volume (7) to be tested.

Procedure according to Claim 1 or 2 , at which a time (t1) is determined at which the test gas (8) is flowed into the volume (7) to be tested at the inflow position (E1).

Method according to one of the preceding claims, in which the test gas (8) flows through the volume (7) to be tested at a predetermined flow rate (q).

Procedure according to Claim 4 , in which the flow rate (q) of the test gas (8) is regulated by means of a flow regulator (12).

Method according to one of the preceding claims, further comprising: renewed inflow of the test gas (8) starting from a further inlet position (E2), preferably reversing a flow direction (R1) of the test gas (8), renewed time-resolved detection of the leak rate (q _L ) during the renewed inflow of the test gas (8), and again determining the position (PL') of the leak (2) on the component (3) based on the detected leak rate (q _L ).

Procedure according to Claim 6 , in which the volume (7) to be tested is flushed with a flushing gas between the flow through and the flow through again.

Method according to one of the preceding claims, in which a residual gas analyzer or a pressure measuring device is used as the detector (9) for detecting the leak (2).