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Die
vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung
Seriennummer 60/820,958, eingereicht am 31. Juli 2006, mit dem Titel „Methods
and apparatus for insitu analysis of gases in electronic device
fabrication system" (Anwalts-Docket
Nr. 10330/L), die hierdurch hier enthalten ist durch Bezugnahme
in ihrer Gesamtheit für alle
Zwecke.
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Elektronikvorrichtungsfabrikationsverfahren und
-systeme, und befasst sich spezieller mit einer in-situ-Spektrografieanalyse
von Gasen in derartigen Systemen.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektronikvorrichtungsfabrikationsverfahren und
-systeme beinhalten typischerweise die Verwendung verschiedener
Prozessgase und die Erzeugung einer Anzahl von Nebenprodukten. Um
die Prozesse besser zu verstehen und die Prozesse genauer zu überwachen,
kann eine Probe der Prozessgase genommen werden. Jedoch kann eine
derartige Probe nur eine begrenzte Information über einen Gesamtprozess widerspiegeln.
Daher werden Verfahren und Vorrichtungen benötigt, die eine vollständigere
und detailliertere Information über
Prozessgase liefern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einigen Aspekten der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt,
das umfasst Einstellen eines Druckniveaus eines Probengases; und
Bestimmen einer Zusammensetzung des eingestellten Probengases.
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In
anderen Aspekten der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Testen
eines Probengases bereitgestellt, die umfasst eine Kammer, die angepasst
ist, um ein zu testendes Gas zu enthalten; ein Anschlussteil, das
an die Kammer gekoppelt ist und angepasst ist, um ein Probengas
an die Kammer zu liefern; und eine Steuerungseinheit, die angepasst
ist, um ein Druckniveau des Probengases in der Kammer einzustellen.
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In
noch anderen Aspekten der Erfindung wird ein System zum Testen eines
Probengases bereitgestellt, das umfasst ein Verarbeitungswerkzeug
mit einer Mehrzahl von isolierbaren Räumen, die zu testende Gase
enthalten; eine Kammer, die angepasst ist, um ein zu testendes Probengas
zu enthalten; ein Anschlussteil zum selektiven Koppeln der Kammer an
die Mehrzahl von Räumen;
und eine Steuerungseinheit, die angepasst ist, um ein Druckniveau
des Probengases in der Kammer einzustellen.
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Andere
Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden deutlicher
aus der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen,
den angehängten
Ansprüchen
und den beigefügten
Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Beispielausführungsform
gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, dass eine Beispielverfahrensausführungsform
darstellt, die mit der Beispielvorrichtung der 1 assoziiert
ist, gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine zweite Beispielausführungsform
gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4A und 4B sind
zusammen ein Ablaufdiagramm, das eine Beispielverfahrensausführungsform
darstellt, die mit der Beispielvorrichtung der 3 assoziiert
ist, gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine dritte Beispielausführungsform
gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6A und 6B sind
zusammen ein Ablaufdiagramm, das eine Beispielverfahrensausführungsform
darstellt, die mit der Beispielvorrichtung der 5 assoziiert
ist, gemäß einiger
Aspekte der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren zum Ausführen einer
Analyse (z. B. Infrarot(IR)-Spektroskopie) von Gasen bereit, die
in Elektronikvorrichtungsfabrikationsverfahren und -systemen verwendet
oder erzeugt werden. Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden
Erfindung vereinfachen die Analyse von Gasproben, die von mehreren
Stellen innerhalb eines Elektronikvorrichtungsfabrikationssystems
genommen werden. Ferner stellt die vorliegende Erfindung Verfahren
des Integrierens von einer oder mehreren Gaszusammensetzungsmessvorrichtungen
in ein Elektronikvorrichtungsfabrikationssystem bereit. Zum Beispiel
kann gemäß einiger
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ein IR-Spektrophotometer an einer Anzahl von
Kammern und Load-Locks eines Elektronikvorrichtungsfabrikationssystems über ein
Niedrigdruckübergangsstück gekoppelt
werden, das betriebsfähig ist,
um den Fluss verschiedener Gasproben an eine Probenzelle des IR-Spektrophotometers
getrennt zu leiten. Weil eine IR-Spektroskopie nur bei höheren Drücken genau
sein kann (z. B. > 100
Torr) und die Prozessgase bei niedrigeren Drücken (z. B. < 100 Torr) innerhalb
der Probenstellen vorliegen können, stellt
die vorliegende Erfindung weiter bereit Verfahren und Vorrichtungen
zum unter Druck setzen der Probengase auf innerhalb eines geeigneten
Bereiches und in einer gesteuerten Weise derart, dass die Zusammensetzung
und Konzentrationen der Bestandteile der Probengase genau bestimmt
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann nützlich
sein für
eine Anzahl verschiedener Zwecke. Während der Herstellung einer
Elektronikvorrichtung (z. B. einer Halbleitervorrichtung), werden
verschiedene Prozesse ausgeführt,
die Räume
kontaminieren können
(z. B. Prozesskammern, Transferkammern, Load-Locks, Fabrik-Interface,
Reinraum, etc.), in denen eine Verarbeitung ausgeführt wird
oder durch die hergestellte Artikel geführt werden. Zum Beispiel können Abscheidungsspezien,
Abscheidungsnebenprodukte, Ätzmittel,
Prozessgase, etc, die Räume
kontaminieren. Demgemäß kann die
vorliegende Erfindung in einigen Ausführungsformen eingesetzt werden,
um ein Kontaminationsniveau innerhalb eines Raumes zu bestimmen.
Ferner kann, falls ein Prozess nicht wie erwartet arbeitet, die
vorliegende Erfindung eingesetzt werden, um Bestimmen zu helfen,
was tatsächlich
während
des Prozesses passierte, derart, dass der Prozess korrigiert oder
verbessert werden kann. Zusätzlich
können
viele Abfallvermeidungsprozesse (z. B. Verfahren zum Verarbeiten
oder Neutralisieren toxischer Nebenprodukte) verbessert oder optimiert werden
mit einer genaueren Information im Hinblick auf die Zusammensetzung
der Abfallgase. So kann die vorliegende Erfindung eingesetzt werden,
um die Zusammensetzung der Abfallgase zu bestimmen, um Vermeidungsprozesse
zu verbessern. Die vorliegende Erfindung kann viele andere Anwendungen als
die oben aufgelisteten Beispiele besitzen.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen, eine schematische
Ansicht eines Systems 100, das zum Analysieren eines Probengases
(z. B. Abgas) von einem Raum (z. B. Prozesskammer, Load-Lock, Transferkammer,
etc) gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist dargestellt.
In einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann das Probengas analysiert werden,
um ein Kontaminationsniveau innerhalb des Raums zu bestimmen. Das
System 100 kann umfassen ein Anschlussteil 102 (z.
B. ein Niedrigdruckübergangsstück, das
eine Mehrzahl von normalerweise geschlossenen Ventilen und ein Ein-Weg-Prüfventil
umfasst), das betriebsfähig
ist, um selektiv, strömungstechnisch
eine Probenzelle innerhalb einer Messvorrichtung 104 (z.
B. ein IR-Spektrophotometer) an verschiedene Räume zu koppeln, wie beispielsweise
eine oder mehrere Prozesskammern 106, ein oder mehrere
Load-Locks 108, eine oder mehrere Transferkammern 110 (nur eine
gezeigt), oder dergleichen. Jeder der Räume kann einen assoziierten
Anschluss (z. B. ein Ventil) 112 bis 122 als Teil
des Anschlussteils 102 umfassen. In einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann das Anschlussteil 102 selektiv,
strömungstechnisch
mit einer beliebigen Anzahl von Räumen gekoppelt sein. Das System 100 kann
auch umfassen eine Versorgung 124 (z. B. inertes Referenzgas,
wie N2) und einen Reiniger 126 in
Fluidkommunikation mit der Probenzelle der Messvorrichtung 104.
Das System 100 kann auch umfassen eine Drucküberwachungsvorrichtung 128 (z.
B. ein Transducer), eine Vakuumquelle 130, eine Spülversorgung 132 und
eine einstellbare Öffnung 134 (z.
B. ein variables Flussventil), das betreibbar mit einem Auslass der
Probenzelle der Messvorrichtung 104 gekoppelt ist.
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Die
verschiedenen Komponenten können
jeweils betriebsfähig
(z. B. elektrisch) an eine Steuerungseinheit 136 gekoppelt
sein und unter deren Steuerung betrieben werden. Obwohl diese Kopplungen
aus Klarheitsgründen
nicht abgebildet sind, sind die Verbindungen zwischen der Steuerung 136 und der
Drucküberwachungsvorrichtung 128 und
der Steuerung und der einstellbaren Öffnung 134 gezeigt.
Wie unten detaillierter erklärt
werden wird, ist die Druck überwachungsvorrichtung 128 betreibbar, um
eine Gasdruckinformation (z. B. ein Feedback) innerhalb der Probenzelle
der Messvorrichtung 104 an die Steuerungseinheit 136 zu
liefern. Die Steuerungseinheit ist betreibbar, um die einstellbare Öffnung 134 einzustellen,
um den Druck innerhalb der Probenzelle der Messvorrichtung 104 zu
regeln.
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Nun
zu 2, ein Beispielverfahren 200 der vorliegenden
Erfindung ist abgebildet. In Schritt 202 kann die Probenzelle
der Messvorrichtung 104 durch selektives Koppeln (z. B. Öffnen eines
Ventils) der Vakuumquelle 130 an die Probenzelle der Messvorrichtung 104 evakuiert
werden. In einigen Ausführungsformen
kann die Probenzelle der Messvorrichtung 104 mit inertem
Gas (z. B. N2) vor dem Evakuierungsschritt
gespült
werden. In anderen Worten, die Probenzelle der Messvorrichtung 104 kann
durch selektives Koppeln (z. B. Öffnen
eines Ventils) der Spülversorgung 132 mit
der Probenzelle der Messvorrichtung 104 vor dem Evakuierungsschritt 202 gespült werden.
In Schritt 204 kann die Steuerungseinheit einen Raum 106, 108, 110 auswählen, aus
dem eine Gasprobe entnommen werden soll. In Schritt 206 kann
das Anschlussteil 102 betrieben werden, um zu verursachen,
dass das ausgewählt
Gas zu der Probenzelle der Messvorrichtung 104 fließt. Das
ausgewählte
Probengas kann aus eigenem Antrieb bei einem niedrigen Druck (z.
B. < 100 Torr)
fließen und/oder
das ausgewählte
Probengas kann durch die Vakuumquelle 130 gesaugt werden.
Sobald die Probenzelle mit dem ausgewählten Probengas bei dem niedrigen
Druckniveau, das durch die Drucküberwachungsvorrichtung 128 angezeigt
ist, gefüllt
ist, kann die Probenzelle im Schritt 208 durch Abschließen der
Einlass- und Auslassventile der Probenzelle isoliert werden. In
Schritt 210 kann die Zusammensetzung und der Druck des
Gases in der Probenzelle gemessen und aufgezeichnet werden.
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In
Schritt 212 wird unter Druck stehendes inertes Referenzgas
von der Versorgung 124 zur Probenzelle gegeben, um den
Druck in der Probenzelle auf einen Bereich anzuheben, der für eine genaue Messung
der Gaszusammensetzung geeignet ist, zum Beispiel unter Verwenden
eines IR-Spektrophotometers. Die variable Öffnung 134, unter
der Steuerung der Steuerungseinheit 136, wird verwendet,
um den Druck innerhalb der Probenzelle zu regeln. Sobald der erwünschte Druckbereich
(z. B. > 100 Torr) erreicht
ist, wie der Steuerungseinheit 136 durch den Druckmonitor 128 angezeigt
wird, wird im Schritt 214 die Probenzelle wieder isoliert
(z. B. die Einlass- und Auslassventile werden geschlossen). In Schritt 216 werden
die Zusammensetzung und der Druck der Kombination des Probengases
und des Referenzgases in der Probenzelle gemessen. In Schritt 218 wird die
aktuelle Zusammensetzung des Probengases berechnet, basierend auf
den gemessenen Werten, die in den Schritten 210 und 216 bestimmt
worden sind (z. B. die Zusammensetzung des Probengases allein wird
bestimmt durch Ausgleichen des zugegebenen Referenzgases). In Schritt 220 bestimmt
die Steuerungseinheit 136, ob es zusätzliche Probengase zu analysieren
gibt. Falls ja, wandert die Steuerung zurück zu Schritt 202,
bei dem das Verfahren 200 für die verbleibenden Probengase
wiederholt wird. Falls Probengas von jedem der Räume 106, 108, 110 analysiert
worden ist, endet das Verfahren 200 nach dem Schritt 220.
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Nun
zu 3, 4A und 4B, eine
alternative Ausführungsform
eines Systems 300 und eines Verfahrens 400 gemäß einiger
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist abgebildet. In dem System 300 der 3 wird
eine Boosterpumpe 302, die zwischen dem Anschlussteil 102 und
der Probenzelle der Messvorrichtung 104 gekoppelt ist, verwendet,
um das ausgewählte
Probengas unter Druck zu setzen (z. B. an Stelle der Versorgung
des unter Druck stehenden inerten Referenzgases, die im System 100 verwendet
wird, das in 1 abgebildet ist). Wie mit der
Ausführungsform
der 1 wird die variable Öffnung 134 unter der
Steuerung der Steuerungseinheit 136 verwendet, um den Druck
innerhalb der Probenzelle zu regeln. Sobald der erwünschte Druckbereich
(z. B. > 100 Torr)
erreicht ist, wie der Steuerungseinheit 136 durch den Druckmonitor 128 angezeigt
wird, wird die Probenzelle isoliert (z. B. die Einlass- und Auslassventile
werden geschlossen). So wird in dem Verfahren 400 und System 300 der 4 beziehungsweise 3 ein Feedback
vom Druckmonitor 128 verwendet, um die variable Öffnung 134 zu
steuern.
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Im
Schritt 402 des Beispielverfahrens 400 wird eine
Probenzelle (z. B. eine Probenkammer des Spektrophotometers 104)
evakuiert. In Schritt 404 wählt eine Steuerungseinheit 136 (oder
ein Nutzer) einen nächsten
Raum aus, dessen Gas zu testen ist. In Schritt 406 wird
ein Übergangsstück (z. B.
ein Anschlussteil 102 (3)) verwendet,
um das Probengas vom ausgewählten
Raum durch die Boosterpumpe 302 zur Probenzelle fließen zu lassen.
Eine variable Öffnung 134 wird
verwendet, um niedrigen Druck beizubehalten (z. B. ein Druck bezogen
auf oder gleich dem Druck im zu testenden Raum). In Schritt 408 werden
die Zusammensetzung und der Druck des Probengases in der Probenzelle
gemessen. In Schritt 410 wird, basierend auf dem Feedback von
einem Druckmonitor, die variable Öffnung eingestellt (während die
Boosterpumpe fortdauernd bei einer festen Geschwindigkeit arbeitet),
um den Probengasdruck in der Probenkammer einzustellen (z. B. zu
erhöhen).
Im Schritt 412 wird der Druck in der Probenkammer überwacht.
In Schritt 414 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob
der Druck ein Niveau erreicht hat, das für die genaue Bestimmung der
Probengaszusammensetzung geeignet ist. Falls nicht, geht der Ablauf
weiter zurück
zu Schritt 410. Falls dies geschehen ist, wird in Schritt 416 die
Probenzelle isoliert (z. B. der Einlass und der Auslass (z. B. die variable Öffnung)
werden geschlossen) und die Boosterpumpe wird heruntergefahren.
In Schritt 418 werden die Zusammensetzung und der Druck
des Probengases wieder in der Probenzelle gemessen. In Schritt 420 wird
eine Bestimmung durchgeführt,
ob es zusätzliche
Räume mit
zu analysierendem Gas gibt. Falls ja, geht der Ablauf zurück zu Schritt 402. Andernfalls
endet das Verfahren 400.
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Nun
zu 5, 6A und 6B, eine
alternative Ausführungsform
eines Systems 500 und eines Verfahrens 600 gemäß einiger
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist abgebildet. Im System 500 der 5 wird
eine einstellbare Boosterpumpe 502, die zwischen dem Anschlussteil 102 und der
Probenzelle der Messvorrichtung 104 gekoppelt ist, verwendet,
um das ausgewählte
Probengas unter Druck zu setzen (z. B. an Stelle der Versorgung
des unter Druck stehenden inerten Referenzgases im System 100,
das in 1 dargestellt ist, oder der Boosterpumpe 302 und
der variablen Öffnung 134 des
Systems 300, das in 3 dargestellt
ist). Die einstellbare Boosterpumpe 502, unter der Steuerung der
Steuerungseinheit 136, wird verwendet, um den erwünschten
Druck innerhalb der Probenzelle zu regulieren. Sobald der erwünschte Druckbereich
(z. B. > 100 Torr)
erreicht ist, wie der Steuerungseinheit 136 durch den Druckmonitor 128 an
angezeigt wird, wird die Probenzelle isoliert (z. B. die Einlass-
und Auslassventile werden geschlossen). So wird in dem Verfahren 600 und
dem System 500 der 6A und 6B beziehungsweise 5 ein
Feedback von dem Druckmonitor 128 verwendet, um die einstellbare
Boosterpumpe 502 zu steuern.
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Im
Schritt 602 des Beispielverfahrens 600 wird eine
Probenzelle (z. B. eine Probenkammer des Spektrophotometers 104)
evakuiert. Im Schritt 604 wählt eine Steuerungseinheit 136 (oder
ein Nutzer) einen nächsten
Raum aus, dessen Gas zu testen ist. In Schritt 606 wird
ein Übergangsstück (z. B.
ein Anschlussteil 102 (5)) verwendet,
um das Probengas vom ausgewählten
Raum durch eine Boosterpumpe 502 mit variabler Geschwindigkeit
(z. B. einstellbar) zur Probenzelle fließen zu lassen. Eine Boosterpumpe 502 mit
variabler Geschwindigkeit (z. B. einstellbar) wird verwendet, um
den niedrigen Druck beizubehalten (z. B. einen Druck, der bezogen ist
oder gleich ist zum Druck im zu testenden Raum). In Schritt 608 wird
die Probenzelle isoliert, beispielsweise durch Schließen der
Einlässe
und Auslässe.
In Schritt 610 wird die Zusammensetzung und der Druck des
Probengases in der Probenzelle gemessen. In Schritt 612 wird,
basierend auf einem Feedback von einem Druckmonitor 128 beispielsweise, der
Betrieb der Boosterpumpe mit variabler Geschwindigkeit eingestellt,
um den Probengasdruck in der Probenkammer einzustellen (z. B. zu
erhöhen).
In Schritt 614 wird der Druck in der Probenkammer überwacht.
In Schritt 616 wird eine Bestimmung ausgeführt, ob
der Druck ein Niveau erreich hat, das für eine genaue Bestimmung der
Probengaszusammensetzung geeignet ist. Falls nicht, geht der Ablauf
weiter zurück
zu Schritt 612. Falls ja, wird in Schritt 618 die
Probenzelle isoliert (z. B. der Einlass und der Auslass werden geschlossen)
und die Boosterpumpe wird runter gefahren. Im Schritt 620 werden
die Zusammensetzung und der Druck des Probengases wieder in der
Probenzelle gemessen. In Schritt 622 wird eine Bestimmung
ausgeführt,
ob es zusätzliche Räume mit
zu analysierendem Gas gibt. Falls ja, kehrt der Ablauf zurück zu 602.
Andernfalls endet das Verfahren 600.
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Die
vorstehende Beschreibung offenbart nur bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung; Modifikationen der oben offenbarten Verfahren und
Vorrichtungen, die in den Umfang der Erfindung fallen, werden jenen
Fachleuten leicht ersichtlich sein.
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Demgemäß sollte,
während
die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit speziellen Ausführungen
davon offenbart worden ist, verstanden werden, dass andere Ausführungsformen
in den Sinn und den Umfang der Erfindung fallen können, wie
definiert durch die folgenden Ansprüche.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Systeme
und Verfahren werden offenbart, die umfassen Einstellen eines Druckniveaus
eines Probengases in einer Testkammer, zum Beispiel unter Verwenden
eines unter Druck stehenden inerten Referenzgases, und Bestimmen
einer Zusammensetzung des eingestellten Probengases. Durch Einstellen
des Druckniveaus des Probengases kann die Zusammensetzung des Probengases
genauer als sonst möglich
bestimmt werden. Zahlreiche andere Aspekte werden offenbart.