JP4754172B2 - 汚染物を測定、管理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

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関連出願との関係
本出願は２００１年９月２４日出願の同時係属米国特許出願第０９／９６１，８０２号の部分出願である。

前記出願の内容全体は引用により本明細書中に編入される。

半導体製造業者は特にフォトリソグラフィー工程（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ）の重要な段階中の、処理環境内の汚染物のレベルを測定し、管理し続けている。無塵室の製造環境内のガス試料中の汚染物の質および量を測定する典型的な方法は、具体的にはポリマーのＴｅｎａｘ^（Ｒ）のような吸着媒質を含有する試料採取管もしくはトラップによる、例えば濾過されたおよび濾過されない空気、清浄な乾燥空気および窒素のような空気およびパージガスを採取することを伴なう。この試料採取過程の次に、熱脱着、ガスクロマトグラフィーおよび質量分析法（ＴＤ／ＧＣ／ＭＳ）を使用して分析する。ＴＤ／ＧＣ／ＭＳの組み合わせは試料の成分の同定およびこれらの成分の濃度の測定をもたらす。これらの製造環境におけるもっとも豊富な汚染物はアセトンおよびイソプロピルアルコールのような低分子成分である。既存のトラップの現在の試料採取時間は具体的には０．５〜６時間の間で変動し、蓄積される試料の総容量は具体的には２０リッター〜５０リッターの間にわたる。

更に、例えばフォトリソグラフィーのような光学素子の製造もしくはその使用を対象とする適用においては、例えばシロキサンのような高分子量を有する化合物の検出および定量化が第１の関心事である。しかし、高分子量を有するこれらの化合物は具体的には低分子量物質に比較してかなり低濃度にある。更に、高分子量を有する化合物はまた、具体的には約１５０℃より高い沸点を有する、凝縮性化合物（ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）と定義することができる。汚染物を測定する現在の方法は、より軽いもしくはより低い分子量の成分、例えば具体的には６未満の炭素原子を有する化合物の総トラップ容量に基づく試料容量の制約を有する。より重量のある成分が通例、ずっと低い濃度で存在するので、これらのより高い分子量の物質の有意な塊（ｍａｓｓ）の収集は限定される。

更に、汚染物質（ｐｏｌｌｕｔｉｎｇ ｏｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｎｇ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）は光学素子上に付着し、光線の伝達を減少させる可能性がある。現在は、無塵室環境では、光学素子の表面上に吸着される可能性がある汚染物に関してはほとんど無視され、空気中の汚染物が対象とされている。吸着された汚染物は光学素子およびシステムをとおる光線の伝達を減少させる。

従って、電磁スペクトルのより短い波長が利用されるので、光学システムの汚染がフォトリソグラフィーおよびその他の半導体製造過程に対して有意な危険物として浮かび上がってくる。しかし、光学面上の分子膜は、侵入光線を物理的に吸収、散乱させる。フォトリソグラフィーの光学面に散乱もしくは吸収された光線は波面の球状の特質の歪をもたらす。球状の波面に含有される情報がゆがめられると、生成される画像も誤って形成されるかもしくは逸脱される（ａｂｅｒａｔｅｄ）。画像のゆがみもしくはフォトリソグラフィーの場合には、焦点板上に回路パターンを正確に再生することができないことが限界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の管理およびその過程の収量のロスをもたらす。

更に、半導体処理環境内の分子汚染物を除去するためにフィルターシステムが使用される。これらのフィルターシステムの性能を測定するためのシステムが配置されている。しかし、フィルターの性能の具体的な監視には工程の故障によるもしくはフィルターシステムの中断時の標的の濾過されたガスの検出のいずれかによるフィルターのブレークスルー（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）の測定が含まれる。しかし、これらの測定法はそれが起った後にブレークスルーを検出する。

半導体処理装置の光学システムを変化させ、劣化させることができる汚染物の存在およびその量を、正確に効率的に測定する必要が今だ存在する。更に、ブレークスルー故障の前に気相フィルターシステムの性能を監視する必要が残っている。

本発明のシステムの好ましい態様は、例えば深紫外線フォトリソグラフィー露光装置（ｔｏｏｌ）の光線経路内のような半導体処理装置中に使用される光学素子の性能を減少させることができる、ガス試料内の汚染物の質および／もしくは量を測定そして／もしくは管理する、正確で効率的なシステムを提供する。本発明の好ましい態様において、汚染物は光学面上に吸着された汚染物のみならずまた、ガス状であることができる。光学的性能は限定されずに、光学システムをとおり伝達されたもしくは反射された光線のレベルとして評価することができる。本発明のシステムおよび方法の態様は、高分子量および低分子量の両方を有する化合物が光学システムの汚染の一因となることができるが、異なる速度で作動することができるという認識に基づいて予測される。従って、光学素子の性能に不都合に影響を与える汚染物は例えば第１次、第２次および第３次の影響のような、異なる次元により説明することができる。

第１次および第２次の汚染効果は第３次もしくは第４次汚染物よりも光学システムの汚染に対してより大きい影響を有する。第１次汚染物は、例えばＣ_６シロキサンおよび酸素との組み合わせにより揮発性化されない無機成分とのＣ_６ヨウ素酸塩のような高分子有機物を含んで成ることができる。第２次汚染物は、例えば約６〜３０炭素原子（Ｃ_６〜Ｃ_３０）の範囲内の炭素原子を含む化合物のような高分子有機物を含んで成ることができる。第３次の効果は約３〜６炭素原子を有するＣ_３〜Ｃ_６のような有機物の汚染効果により生じることができる。更に、第４次汚染物には、例えば約１〜５炭素原子を有する、メタンのような有機物が含まれる。多数の適用において、第１次および第２次汚染物は第３次および／もしくは第４次汚染物よりずっと低い濃度を有することができるが、システムの操作には有意により大きい効果を有することができる。

半導体処理システム中の汚染物を検出し、監視し、そして好ましくは除去する方法の本発明に従う好ましい態様には、処理システムから収集装置にガス試料を配達することが含まれる。その方法には更に、高分子化合物に対する収集装置の飽和容量を超える期間中、ガスを採取することにより、収集装置内のガスから耐熱性化合物並びに高分子および低分子量化合物を含んで成る汚染物を収集することが含まれる。高分子量を有する化合物は具体的には約１５０℃より上の沸点をもち、凝縮性である。

汚染物を測定するための本発明のシステムおよび方法の好ましい態様には、例えばシロキサン、シランおよびヨウ素酸塩のような耐熱性化合物並びに高分子有機物の検出が含まれる。好ましい態様には、すべて光学システムの汚染の原因となるが、しかし異なる汚染速度で作動することができる、耐熱性化合物、高分子有機物および低分子量有機物の除去が含まれる。

汚染物を測定するための本発明のシステムは異なるタイプの試料収集手段を使用することができる。好ましい態様において、試料収集手段は、例えば光学面の吸収性もしくは反応性のような興味深い光学面の環境を模倣することができる。光学面上に吸着された汚染物の指標は汚染物の最少化および好ましくは、除去を可能にする。もう１つの好ましい態様において、例えば２−６ジフェニルｐ−フェニレンを基礎にしたポリマーのＴｅｎａｘ^（Ｒ）のような高い沸点を有する化合物を吸収する高い能力を有するポリマーを収集装置に使用する。本発明の好ましい態様に従うシステムの操作には、そこで収集装置が低分子量化合物を捕集するために収集媒質のブレークスルー容量もしくは飽和許容量を超えて駆動され、同一試料中の低沸点および高沸点化合物双方の濃度を定量測定することが含まれる。収集装置のブレークスルー容量は好ましい態様において、装置の吸着能を超えるのに必要なガスの量と定義されている。

本発明の好ましい態様に従うと、汚染物を検出する方法には、比較的低濃度で存在する汚染物の適当な塊の収集を可能にするために、例えば数時間、数日もしくは数週間だけ延長された試料採取時間が含まれる。好ましい態様において、試料採取時間は具体的には低分子量成分に対する収集装置のブレークスルー容量を超え、少なくとも６時間にわたり、そして好ましくは採取用管システムに対しては６〜２４時間の範囲内である。延長時間は低分子量化合物よりも更に、光学部品の性能を妨げる可能性がある耐熱性化合物および高分子化合物のより大量の塊の収集を可能にする。より高分子の化合物にはそれらに限定はされないが、例えばシロキサンおよびシランが含まれる。

本発明のもう１つの好ましい態様に従うと、半導体処理装置、例えばフォトリソグラフィークラスターには、汚染物を除去するための濾過システムが含まれる。その濾過システムには、ガス流から有機化合物を濾過するための選択膜（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ）が含まれる。

好ましい態様には、半導体処理システム中の空気流中に配置されたフィルターの性能を監視する方法が含まれる。その方法には、空気流中に存在する分子汚染物を検出するためにフィルターの上流の位置で空気流を試料採取すること、フィルターの上流の汚染物中の標的物質を同定すること、標的物質の濃度より高い濃度を有する汚染物から非汚染物質を選択すること、複数の位置において空気流中の非汚染物質を測定すること、および非汚染物質の測定値から標的物質に対するフィルターの性能を測定すること、が含まれる。複数の位置には、それらに限定はされないが、フィルターの下流の位置およびフィルター内の位置が含まれる。更に、本監視法には、フィルターの上流の位置で採取された空気流のクロマトグラムの数値表示を作成することが含まれる。本監視法には、標的物質のものより低い分子量を有する非汚染物質が含まれる。低分子量および高分子化合物の間に相関が確立される。更に、試料採取段階の監視法には、耐熱性化合物、高分子化合物および低分子量化合物を収集することが含まれる。フィルターは吸収性物質を含んで成る。

好ましい態様には、装置（ｔｏｏｌ）の光学システムをとおって延伸する、ガス流と流体連絡している、光学素子に類似の物質および、ガス流中の少なくとも１汚染物が光と反応して物質上に堆積層を生成するように、収集装置に高エネルギー光線を提供する光源を有する、少なくとも１種の収集装置を有する、フォトリソグラフィー装置中の汚染を測定、監視するためのシステムが含まれる。更に、そのシステムはスペクトルもしくは伝達の差のいずれかを監視することにより、物質上の堆積層の存在を検出するための、収集装置に接続された少なくとも１種の光センサーが含まれる。システム中の物質は汚染物の吸着のための前以て測定された表面特性を有するガラス球を含んで成る。物質はガラスおよび被覆ガラス物質のうちの少なくとも１種である。汚染物には、耐熱性化合物、高分子化合物および低分子量化合物の少なくとも１種が含まれる。

本発明のもう１つのアスペクトに従うと、半導体処理システム中の汚染物を測定するための装置には、一定期間ガス流から汚染物を収集するための複数のフィルタートラップを有するフィルターシステムおよび、処理システム中に延伸し、ガス流の一部にフィルターシステムへの出入りを指令する（ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ）、ガス流と流体連絡でフィルターシステムに接続されたインターフェイス・モジュールが含まれる。

汚染物には、耐熱性化合物、高分子化合物および低分子量化合物の少なくとも１種が含まれる。フィルタートラップ上の圧力勾配を増加するためにフィルターシステムに真空源を接続することができる。フィルタートラップはガス流から、耐熱性化合物、高分子化合物および低分子量化合物の少なくとも１種のような汚染物を濾過する隔膜を有することができる。

好ましい態様において、インターフェイス・モジュールは更に、圧力調節装置、コントローラー、試料採取のために負荷サイクルを課すための電気制御弁、試料採取期間を測定するためのタイマー装置および熱伝冷却装置のような冷却装置を含んで成る。更に、フィルタートラップはポリマー、例えばＴｅｎａｘ^（Ｒ）のような吸収性物質を有する。

汚染物を測定し、管理するためのシステムおよび方法の以上のおよびその他の特徴物および利点は、異なる図面にわたり類似の参照文字が同一部品を表わす、付記の図面に具体的に示されるようなシステムおよび方法の好ましい態様の、下記の、より具体的な説明から明白であろう。図面は必ずしも共通の尺度をもたず、その代わり、本発明の原理を示すことが強調されている。

本発明の好ましい態様は後記の図面について説明される。

本発明は汚染物を測定し、管理するためのシステムおよび方法を対象とする。本発明の好ましい態様はガス状汚染物並びに表面、例えば光学面上に吸着された汚染物を対象とする。後者は光学素子の性能に対しより重要である。

表１は、例えばフォトリソグラフィーシステムを使用する二次加工環境（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）のような無塵室環境中の様々な物質の存在量を表わす。アセトン、イソプロピルアルコールおよび低分子量シロキサンのような低分子量物質が製造環境内でもっとも一般的である（ｐｒｅｖａｌｅｎｔ）。光学素子の性能をもっとも減少させると思われる化合物は高い汚染係数もしくは高分子量を有する化合物であり、例えばそれらに限定はされないが、メトキシトリメチルシラン、トリメチルシランおよびトリメチルシラノールを含むことができる。これらの化合物は表１でイタリック体で表わされ、より高い分子量、より高い汚染係数および無機成分を有する。光学システムに不都合な影響を与える化合物もまた、記載され、シラン、シロキサンおよびヨウ素酸塩のような耐熱性化合物、とりわけヘキサメチルジシロキサン（Ｃ_６−シロキサン）を含むことができる。

光学素子のデザインもまた汚染に対するシステムの相対的感度に影響を与える。例えば光線の伝達は、反射率がゼロに近づくフロントガラスのような伝達性光学システムにおいて重要である。光子はあらゆる汚染フィルムを２回通過するが、他方光線エネルギーは伝達システム中で唯一回吸収もしくは散乱されるのみなので、伝達がゼロに近づく高い反射能のシステムは本質的に、伝達性光学システムの２倍汚染感受性である。

数学用語で光学面の特性に関する分子膜の効果を表わすと、反射率に対して等式１を、そして伝達に対して等式２をもたらす。

ρｘ（λ）＝ρ（λ）ｅｘｐ［−２αｃ（λ）ｘ］ 等式１
τｘ（λ）＝τ（λ）ｅｘｐ［−αｃ（λ）ｘ］ 等式２
ここで、
ρ＝反射率
α＝吸収
τ＝伝達
λ＝波長
αｃ＝経験的に決定された、汚染膜の吸収
である。

リソグラフィー装置に使用される情報であり、半導体二次加工システム中の手段である伝達されたおよび反射されたエネルギーは両方とも、光学面上の分子膜の蓄積により指数的に低下する。リソグラフィー工程においては、レンズに対する分子膜の第１次効果は具体的には、汚染膜によるエネルギー吸収による光度（ｌｉｇｈｔ ｅｎｅｒｇｙ）の減少である。これらの伝達のロスは１時間当たりに加工されるウエファー数を減少させ、その結果生産性を減少させる。これは分子膜の蓄積により誘起される宇宙船の太陽電池における電力減少に類似している。リソグラフィー工程における第２次効果は限界寸法の均等性および収率を減少させる画像の均等性の減少を伴なう。

高エネルギーの光子が有機物蒸気と相互作用する時に、光化学分解反応が起る。これらの反応は他の場合には中性で比較的不活性な有機物分子から極めて反応性のフリーラジカルを形成する。ラジカルの形成が気相中もしくは光学素子の表面上の、いずれで起るかにかかわらず、生成されたフリーラジカルは反応して、光学素子を汚染させることができるずっと大きな有機化合物を形成することができる。場合によっては、ポリマー層が光学面上に形成されることができる。有機物質の化学的性状とそれが吸収する光線の波長との相関は、光学素子汚染の本質および重度に影響することができる。例えばＩ−ラインもしくは３６５ｎｍ波長光線は無塵室の空気中には一般に発見されない、ごく僅かのヨウ素酸塩成分を分解するのに十分なエネルギーを有する。具体的には２５０〜１５０ｎｍの線幅の装置を加工するための深紫外線（ｄｅｅｐ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）（ＤＵＶ）リソグラフィーに使用される２４８ｎｍ波長光はより効率がよく、大部分のハロゲン化有機物と反応し、いくつかの通常の炭化水素とすら相互反応することができる。１３０ｎｍ未満の幾何学構造に要求される１９３ｎｍ光は広範囲の空気中のもしくはガス状の分子有機汚染物と非常に効率良く反応する。１５７ｎｍの光学素子は、光線のこの波長が有効に吸収されるかもしくは、ほとんどすべての有機物質プラス酸素および大気の水分と相互反応するので、１９３ｎｍの光学素子より環境条件に更に感受性ですらあるので、それは露出領域、通常自由作業領域（ｆｒｅｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ａｒｅａ）と呼ばれる、最後の光学素子とウエファーとの間の領域に、不活性の、清浄な、乾燥した、酸素を含まないガスを挿入することを要する。

リソグラフィー露光装置中に使用される光線の波長が減少するに従って、単位光子当たりのエネルギーは増加する。これらの漸進的により高いエネルギーの光子は多数の一般に存在する分子物質の結合を分解する、より良い機会にあり、最終的にはそれらを光学面に付着する反応性物質に変える。分子の全体的構造は光子があらゆる特定の結合を分解する能力に重要な役割を果たす。表２は、比較的小さい特徴物の加工をもたらすために、より短い波長の電磁スペクトルが使用される時の光学素子の汚染物を要約している。

３００ｍｍのウエファー基材の装置の生産に対する１５０ｎｍ未満の限界寸法に対する大気圧の、低Ｋ１因子の光学リソグラフィーは、近いうちに（ｉｎ ｔｈｅ ｎｅａｒ ｔｅｒｍ）改良集積回路（ＩＣ）生産の基礎になるかも知れない。これらの産業科学の節目（ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｎｏｄｅｓ）において、リソグラフィーにより誘導された限界寸法の変動は装置の特徴に特に急激な影響を与える。例えば、ＣＭＯＳに基づくリング−振動機に対する伝達遅延時間の標準偏差は３００ｎｍの装置で１％から２５０ｎｍの装置で２０％まで増加する。ゲートの酸化物、不純物およびゲートの長さの変動が装置の遅延時間の変動の主要な原因であった。しかし、２００ｎｍ未満のゲート長さでは、ゲート長さの変動の影響は効果の驚くべき８０％を占める。例えば１５０ｎｍリソグラフィーにおける寸法の変動の限界（ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ）は１５ｎｍの後エッチング（ｐｏｓｔ−ｅｔｃｈ），３シグマの限界寸法制御量（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｕｄｇｅｔ）をもたらした。露出線量および画像解析は汚染膜の位置および厚さに比例して光学素子の汚染により相殺される（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ）ので、汚染はそれが起る前に防ぐ必要がある。

リソグラフィーにおける汚染管理（ｃｏｎｔｒｏｌ）の既存の方法は、活性炭フィルターおよび／もしくは、レンズ面と接触する空気およびガス流中の汚染物を吸着もしくは化学吸着するための吸着性および化学吸着性媒質のいくつかの組み合わせ物の使用を伴なう。場合によっては、熱脱着による吸着床の定期的再生が起る。受動的吸着は実際的には、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍ光線を使用する画像化（ｉｍａｇｉｎｇ）を妨げる、比較的軽い炭化水素、酸素および水を捕捉そして保持することができない。表２において、光線堆積物を形成する傾向、光洗浄能、および炭化水素との相互作用が光線の異なる波長に対して表にされている。

汚染管理のためのフィルターシステムは、それらの全体を引用することにより、下記に引用される出願の説が本明細書中へ編入されている、「多孔質の強酸性ポリマーおよび物理的吸着媒質を使用するフィルター（Ｆｉｌｔｅｒｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ａｃｉｄｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｄｉａ）」と題する２００２年７月２６日出願の米国出願第１０／２０５，７０３号明細書、「半導体の二次加工および類似の感受性工程の保護（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｍｉｌａｒ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）」と題する２００１年１０月１日出願の米国出願第０９／９６９，１１６号明細書および「ガス試料中の塩基物汚染物の検出（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｅ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ Ｉｎ Ｇａｓ Ｓａｍｐｌｅｓ）」と題する２００１年２月１４日出願の米国出願第０９／７８３，２３２号明細書に記載されている。

図１は分子量２４に対する汚染係数２２のグラフ表示２０である。より高い汚染係数はシステムの光学素子を汚染し易いことを意味することに注意されたい。より近い項（ｎｅａｒｅｒ ｔｅｒｍ）の１９３ｎｍの波長は汚染物の分子量とレンズを汚染するその能力間にいくらかの相関を示す。その結果、より高い分子量の物質はレンズ汚染による大きい直接的心配があるが、具体的には表１で示した半導体無塵室内でより高い濃度にある、沸点のより低い物質はそれらのずっと高い濃度および漸進的により短い波長で光子エネルギーを吸収する能力のために、関心事になる可能性がある。更に、特に１５７ｎｍにおいて、酸素および水はまた光子エネルギーを吸収するので、光線経路から除去する必要がある。

既存のシステムは、低分子量の有機物質を有効には除去しない受動的吸着システムを含む多数の欠点を有し、受動的吸着システムの除去効率および最大能力は不純物の濃度に比例する。この適用においては、入り口の濃度が非常に低く、それに対応して効率および最大能力を低くさせ、そして受動的吸着床の現場での再生が床を再生させるための定期的な温度増加を必要とする。大部分の改良リソグラフィーシステムはそれらの光学的特徴を変化させる、光学素子の加熱もしくは冷却を回避するために、具体的には１００ミリケルビン未満で空気およびガス温度の安定性を維持しなければならないので、この方法は改良リソグラフィーには実際的ではない。

図２は本発明および先行技術に従う収集装置もしくは汚染物トラップ中の試料塊に対する汚染物および試料採取時間を測定するためのシステムの好ましい態様の比較を表わすグラフ表示３０である。ガス試料の容量は試料時間３８を使用する先行技術の場合と同様に、低分子量のブレークスルー容量により限定されない延長された期間の採取時間の、採取時間４０が使用されている。好ましい態様において、採取時間は少なくとも６時間の長さであり、好ましくは６時間〜２４時間の範囲内にある。特定の適用にはより長い収集時間をもたらす、より高い飽和容量のトラップが必要かも知れない。

本発明の好ましい態様に従う長時間試料採取法は、ガス供給物中の汚染の原因となり、より低分子量の化合物よりも光学素子の性能を減少させる、より大量のより高分子の化合物を収集する。高分子および低分子量化合物双方が汚染物レベルの原因となるが、異なる速度で操作される。より高分子の化合物は低濃度で存在する場合ですら、それらが第３次および第４次の効果の原因となる低分子量化合物よりも光学システムにより多く損傷を引き起こすので、第１次の汚染効果の原因となる。好ましい態様に従う収集装置は低分子量化合物の平衡濃度を定量測定するために飽和もしくはブレークスルー許容量を超えて駆動される。ブレークスルー容量は収集装置の吸収可能容量を超えるために要するガス試料の容量である。汚染物は有機物により光学素子に運ばれることができる無機物質であることができることに注意するべきである。この長時間試料採取法はまた、問題の光学面の特性に近似の吸着特性をもつものを含む、異なるタイプの試料回収媒質を使用することもできる。

本発明の好ましい態様には「ガラス」のもしくは「被覆ガラス」に基づいた吸着性汚染物トラップが含まれる。これらの汚染物トラップは比較的低分子量の物質を回収、保持するそれらの限定された能力のために過去には使用されなかった。これらの物質はフォトリソグラフィー装置の光学システム中に使用される光学素子の特性と同一もしくは類似の表面特性を有する。汚染物を生成するこれらの光学素子の表面特性を模倣する他の物質もまた使用することができる。

好ましい態様において、長時間試料採取法は数時間から数日そして数週間すらに延長することができる。回収される検体の量は試料採取時間２、ライン４０におけるライン３６により示されたようなそれらのブレークスルー時間に到達しなかった化合物の、時間に対する平均値、および試料時間２、ライン４０のライン３４により示されたようなそれらのブレークスルー容量にすでに到達した物質の平均平衡濃度を表わす。

より高い分子量の物質に関しては、試料採取ラインおよび／もしくはマニホールドの内面が気相試料で平衡に維持され、従って試料収集過程を妨げない。好ましい態様において、試料採取活動の間、試料採取ラインおよび／もしくはマニホールドをとおる流れは維持される。

図３は本発明の好ましい態様および先行技術に従う汚染物測定システムおよび方法のスペクトル分析の比較を示すグラフ表示５０である。本発明の長時間試料採取法はライン５２、５６により示されるように高い沸点を有する成分に対してより良い感度を与える。本発明の好ましい態様に従う長時間試料採取法の結果は本発明の改善された高分子量の試料収集法があれば、光学面上の汚染物をより良く表わす。本発明のシステムの好ましい態様は、収集媒質として興味深い実際の光学面を使用する能力を提供し、それが順次、試料採取表面の特性と光学面の特性の一致を可能にし、それにより分析結果を光学素子の汚染の予測に対してより有意義がものにさせる。

好ましい態様に従う長時間試料採取法は試料ラインおよび／もしくはマニホールド上の試料ロスの不確定性を減少し、好ましくは排除することができる。長時間試料採取法の簡便性はトラップを実施する職員による管理されない汚染の効果を最少にする。その結果、試料収集に要する訓練および経験がより少なくて済む。

図４は本発明の好ましい態様に従う単位濃度当たりのより大きい表面物質被覆（ｓｕｒｆａｃｅ ｍａｓｓ ｃｏｖｅｒａｇｅ）を示す、汚染レベルの関数としてのグラフによる表面被覆量を表わす。図４はグラフの右下に向かってより低い分子量の成分を伴ない、左上により高い分子量成分に対するこの相関を表わす。与えられた濃度に対して、より高分子の化合物は低分子量の物質よりもより容易に表面上に収集される。先行技術の方法による問題の１つはより短い試料採取時間により、収集に利用可能な少量の試料の大部分が、すべて収集トラップの上流の試料採取管の壁およびマニホールドの表面に収集され、トラップに到達しないことである。この現象は高分子試料物質の更なるロスを引き起こす。更に、問題を悪化させることができると考えられる、加熱される試料採取ラインおよび／もしくはマニホールドは生産無塵室環境に実際的ではない。

図５は本発明に従う、汚染物を測定するためのシステム１００の好ましい態様の図である。装置の好ましい態様には入り口１０４および出口１０６を有する管状収集装置１０２が含まれる。好ましい態様においては、収集装置には、例えば一定サイズのガラス球のような吸収性物質１０８が含まれる。好ましい態様においては、粉砕ガラス球が使用される。もう１つの好ましい態様においては、吸収性物質１０８は例えばＳｕｐｅｌｃｏにより供給されるポリマーＴｅｎａｘ^（Ｒ）である。Ｔｅｎａｘ^（Ｒ）は高沸点化合物に対して高い最大容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）を有し、低分子量のブレークスルー最大容量を超えてＴｅｎａｘ^（Ｒ）を処理すると、高分子化合物の意味深い、分析可能な塊を捕捉させる。試料を収集するためには入り口の末端キャップを外して、ガス源からのガスに入り口１０４を通過させる。本発明の好ましい態様において、レーザー光線を試料採取管中に向けることができる。ガス試料中に存在する汚染物のフリーラジカルが収集装置１０２中の吸収性媒質１０８と結合することができる。

汚染物を管理するためのシステムの好ましい態様において、多数の試料採取管およびブランクの収集装置を使用することができる。収集装置もしくは耐熱性物質トラップは高圧試料採取、例えば大気に換気して十分な圧力を回復するパージガス、およびトラップを真空源に接続するフィルター試料採取の双方に適用できる。流れは容易に変化できる限界オリフィス（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｏｒｉｆｉｃｅ）により制御される。

好ましい態様において、トラップは３本の試料管、１本のブランクおよび２本の活性試料装置、を含有する。データの化学分析は、例えば第１次、第２次、第３次および第４次の効果を評価する回帰分析を使用して、伝達もしくはリソグラフィー装置の画像均等性のロスに相関させることができる：
均等性もしくは強度＝
ａ［Ｃ_６−シロキサン］＋ｂ［Ｃ_６−Ｃ_３０］＋ｃ［Ｃ_３−Ｃ_６］＋ｄ［Ｃ_１−Ｃ_５］
［ここで、括弧内の表現は物質の濃度を表わす］。
第１次および第２次汚染効果は第３次もしくは第４次の汚染物よりも光学システムの汚染に対してより大きい影響を有し、具体的にはより大きい汚染係数を示す（例えばａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ）。第１次汚染物は、例えばＣ_６シロキサンおよび、酸素との組み合わせによる揮発されない無機成分とのＣ_６ヨウ化物のような、高分子の耐熱性有機物を含んで成ることができる。第２次汚染物は約６〜３０炭素原子の範囲内の炭素原子（Ｃ_６〜Ｃ_３０）を含む化合物のような高分子有機物を含んで成ることができる。第３次効果は約３〜６炭素原子を有するＣ_３〜Ｃ_６のような有機物の汚染効果により生ずることができる。更に、第４次汚染物には、約１〜５炭素原子を有する、メタンのような有機物が含まれる。

本発明に従うシステムの好ましい態様において、耐熱性物質トラップはあらゆるインラインの濾過システムの上流および下流双方で使用することができる。図６は本発明に従う耐熱性物質トラップシステム１２０の好ましい態様である。本明細書で前記のように、耐熱性化合物には少なくとも、例えばヘキサメチルジシロキサン（Ｃ_６）のようなシロキサン、例えばＣ_３−シランのようなシラン、例えばＣ_３のようなシラノールおよびヨウ素酸塩が含まれる。耐熱性物質トラップシステム１２０にはガス源と連絡し、それをとおってガス試料が約１〜１２０ｐｓｉの間の範囲内の圧力で運搬される導管１２１が含まれる。ガス試料は圧力キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１２２の方向に下流に運搬される。圧力安全弁１２３がガスの連続的流れに圧力キャビティの壁がガス試料の気相と平衡することを確保させる。耐熱性物質トラップシステム１２０には活性試料採取トラップもしくは収集装置１２４およびトラップキャビティ１２６中のブランクトラップ１２５が含まれる。活性試料採取トラップ素子１２４には例えばポリマーのＴｅｎａｘ^（Ｒ）のような吸収性媒質が含まれることができる。活性素子中のガス試料の流量は約０．１１ ｌｐｍである。ブランクトラップ１２５はガス源もしくは圧力キャビティと連絡しておらず、従ってどんな汚染物をも除去しない。活性収集装置１２４からの流出ガス流はオリフィス１２９を経て真空ライン１３０と流体連絡しているマニホールド１２７中に向かって下流に流れる。圧力を調節するために、マニホールドとオリフィス１２９の間に圧力／真空調節弁１０８が配置されている。耐熱性物質トラップシステム１２０は単一のデザインを使用して低圧の適用もしくは高圧の適用の双方を提供する。

好ましい態様において、ガス供給体は収集装置の表面もしくは、表面の汚染物、例えばＳｉＸにより汚染された光学システムの表面を清浄化するために使用することができる、水素ガスのような具体的な成分を含むことができる。ガス添加剤は表面の汚染物と結合して、揮発性化合物を形成し、それを次にシステムからパージする。例えばＳｉＸは水素ガスと結合して、シラン（ＳｉＨ_４）を形成し、それは揮発性で、パージされる。パージガスは好ましくは超高純度ガスレベルにあり、収集装置を典型的なインラインのフィルターの上流および下流に配置させる。

収集装置からもたらされる試料の報告は下記の情報を含んで成ることができる：
連絡情報：試料を発送している人物の名称、住所、電話、ｅメイル
装置＃：
採取ガス：Ｎ２ 空気
採取位置：
フィルターの上流
フィルターの下流
インタースタック（ｉｎｔｅｒｓｔａｃｋ）
採取開始日時：
採取終了日時：
受領日時：
報告日時：
上流の試料：
Ｃ２−Ｃ５：Ｘｐｐｂ^＊（^＊平衡濃度）
Ｃ６−Ｃ３０：Ｙ ｐｐｂ
総シロキサン：ｚ ｐｐｂ
総硫黄化合物：
本採取位置の過去の歴史：

もう１つの好ましい態様において、収集装置は空気流と直接接して配置され、それにより試料採取ラインの汚染を回避し、試料収集するために受動的拡散もしくは能動的流れのいずれかを使用する。

図７は本発明の好ましい態様に従う、汚染物を検出し、除去する方法１５０のフロー図である。その方法には、収集装置にガス試料を配達する段階１５２が含まれる。好ましい態様において、収集装置は図５および／もしくは図６について記載のとおりである。本方法には更に、収集装置中のガス試料中に含有される汚染物を吸収する段階１５４が含まれる。収集装置は光学素子の表面の環境に似せるように構成される。方法１５０には、少なくともより低い分子量の物質のために装置の飽和もしくはブレークスルー容量を超える収集装置の操作を表わす長期間試料採取時間中、収集装置中にガス試料を維持する段階１５６が含まれる。本明細書で前記のように、長期間試料採取時間は平衡濃度の低分子量および好ましくは高分子化合物の収集を可能にする。

試料採取ラインおよびマニホールドの内面は試料収集過程を妨げないように、気相試料と平衡である。好ましい態様において、方法１５０には、試料採取ラインとマニホールドをとおるガス試料の流れを維持することが含まれる。

もう１つの好ましい態様に従うと、本発明のシステムはフォトリソグラフィークラスター装置、例えば、分子の汚染に感受性の半導体装置の製造に使用される露光装置および、一連の均一のおよび／もしくは不均一の紫外線（ＵＶ）誘発過程により光学素子の汚染を引き起こす揮発性および半揮発性もしくは凝縮性有機物質を含む可能性がある分子汚染物を除去する濾過システムを含んで成る。これらの光学素子は具体的にはフォトリソグラフィー装置の光線経路内に含まれる。

本発明の好ましい態様に従うと、圧縮流体、例えば窒素、空気もしくは光学素子のパージに適当な他のガスの、有機成分による超−精製のための濾過システムは、膜をとおるそれらの異なる運搬速度により、与えられたガス混合物の成分を分離する膜モジュールを含んで成る。有機汚染物、とりわけ第１次および第２次汚染物の高度な除去効率は、例えばポリエーテルイミドのようなガラス状ポリマーもしくは、例えばシリコーンゴムのようなゴム状ポリマーおよび更に、概括的に約３００℃までの拡大（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）温度限界を有する多孔質のセラミック膜上の選択的透過により得ることができる。水および酸素はシステム中の光学経路に沿った光線伝達を破壊することができるので、それらもまた好ましくは、膜を使用して除去される。

膜は概括的に２種の形態：均一もしくは複合形態で利用可能である。後者においては、薄いポリマーの透過選択的「スキン（ｓｋｉｎ）」が、同一ポリマーである必要はなく、透過物（ｐｅｒｍｅａｔｅ）と相互反応してもしなくてもよい、前以て形成された多孔質基材上に重ねられる（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）。ポリマーの膜は様々な形状：板およびフレームのための平らなシートおよび螺旋状に巻いたモジュールに成型することができ、後者の場合にはシートと隔離スクリーンが中心の透過物管および自己支持繊維、例えば中空繊維および毛細管膜、の周囲を巻くことによりサンドイッチ様構造に巻かれる。

図８に示した好ましい態様において、濾過システム１７０は、例えば窒素流のようなガス流から有機化合物を濾過するための選択隔膜１８６に基づいた濾過モジュールを含んで成る。選択隔膜は例えばＭｅｍｂｒａｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．により供給されるようなタイプであることができる。この好ましい態様において、供給流１７４はある量の有機汚染物を含有する窒素である。供給流は水および酸素のみならずまた、有機汚染物中のあらゆるバランスを含む９９〜１００％の窒素を含んで成ることができる。膜の除去効率を９０％とすると、残留物の組成は１０のファクターで精製される。透過物流の組成は有機汚染物で濃厚化されることができる。本発明の好ましい態様に従う濾過システム１７０は好ましくは第１次から第４次の原因の汚染効果を除去する。

もう１つの好ましい態様において、濾過システム１７０はそこで、収集装置もしくはパイプ１７２が膜の効率を増加するために膜１８６上の圧力勾配を増加するために真空源に接続されている、ガス流１７４から有機化合物を濾過するための選択膜１８６に基づいた濾過モジュールを含んで成る。この態様において、供給流１７４はある量の有機汚染物を含有する窒素である。具体的な態様において、供給流１７４は前記のような有機汚染物を含む窒素を含むことができる。膜の除去効率を９９％とすると、残留物１７６の組成は再度、窒素および有機汚染物中のバランスに対し、１０のファクターだけ改善される。透過物流１７８の組成は更に、有機汚染物濃度が高められる。

もう１つの好ましい態様において、濾過システム１７０はガス流から有機化合物を濾過するための選択膜１８６に基づいた濾過モジュールを含んで成る。この具体的な態様において、供給流はある程度の量の有機汚染物を含有する窒素である。供給量１７４は有機汚染物のバランスを伴なって９９〜１００％窒素を含んで成る。膜の除去効率を９０％とすると、残留物１７６の組成は９９〜１００％窒素および有機汚染物中のバランスである。透過物流１７８の組成は有機汚染物濃度が高くなる可能性がある。次に有機汚染物濃度が高くなった空気流１７８を精製のために再生吸着装置に向ける。次に吸着床システムにより精製された透過物流１７８を供給流に復帰させる。本発明の好ましい態様に従うこの濾過システムは供給流の容量のロスを減少させる。

もう１つの好ましい態様において、濾過モジュールは、その支持体が固体電解質の薄め塗膜（ｗａｓｈｉｃｏａｔ）および、比較的低温で支持体内の透過物１７８の電気化学的分解を促進するための酸化物触媒で前処理されている複合膜から成る。

もう１つの好ましい態様において、濾過システム１７０はガス流から有機化合物を濾過するための選択膜１８２に基づいた濾過モジュールを含んで成る。この態様において、供給流１７４はある量の有機汚染物を含有する窒素である。供給流量は９９〜１００％の窒素および有機汚染物、酸素および水のバランスを含んで成る。膜の除去効率を９０％とすると、残留物の組成は再度有機汚染物のバランスを伴なって窒素に対して１０のファクターだけ改善されるが、膜は酸素および水を除去するほど十分に選択的ではないかも知れない。従ってその場合には、濾過システム１７０の残留物１７６は、酸素と水に膜を横断させるが、再度窒素には比較的透過性ではないように特別に選択された異なる膜を含有する第１のものと類似の機械的構造をもつ第２の濾過システムの方向に向けられる。今や、この第２のフィルターシステムの残留物は、すべてが改良石版平板法に問題である有機物、水および酸素を実質的に含まない可能性がある。再度、透過物流の組成は有機汚染物、水および酸素濃度が増加されている可能性がある。

この濾過システムは窒素、合成空気、清浄な乾燥空気、改良フォトリソグラフィーに使用されるすべてのガス流、もしくは半導体処理に使用されるあらゆる他の圧縮ガスを精製するために使用することができる。しかし、混合前に合成空気を濾過する、例えば合成空気を作成するためにそれらを混合する前に酸素および窒素を別々に濾過することは有利であるかも知れない。

濾過システムは、例えば巻き上げ支持膜、巻き上げ自己支持膜、前以て加工された多孔質の支持構造物上に配置された膜、円筒状の襞付き空気フィルターのような多数の方法で限定されずに構成することができるかもしくは供給流がそれをとおって誘導される中空繊維の束を含んで成ることができる。

本発明のフィルターシステムの好ましい態様は、高分子および低分子量有機化合物双方および、水蒸気、酸素、無機不純物のような他の望ましくない汚染物を効率よく、かつ低濃度の供給流により除去する。更に、本発明のフィルターシステムはフィルター交換または、圧力、流量もしくは温度変化または中断を伴なわずに連続的に作動する。本発明の好ましい態様は低分子量炭化水素に対して限定された最大容量を有し、排出ガス温度の不安定を誘起する再生熱サイクルに依存する先行技術のフィルターの問題に対処する。本発明の濾過システムの好ましい態様は供給流の濃度にかかわらず、低分子量炭化水素およびその他の汚染物質を除去する無限の能力を提供し、排出流の状態に突然の変化をもたらさず、そして維持が容易で安価である。

図９Ａは本発明の好ましい態様に従う床中への異なる物質の保持を示す床を有するフィルター装置のスキームによるブロック図を表わす。この好ましい態様は異なる物質に対して異なる保持時間を示す物理吸着剤（ｐｈｙｓｉｏａｄｓｏｒｂａｎｔｓ）の特有の特性を利用している。例えば、低分子量物質は炭素床２５２中を高分子物質よりも急速に移動する。前記のように、特定の高分子物質はより低分子量の物質より工程により汚染性である可能性がある。従って、上流の１地点、化学濾床２５２の中央、もしくは２種の直列フィルター間のそれに代わる好ましい態様中において、そして、以後、より緩徐な移動物質の迫り来るブレークスルーのインジケーターとして先導（ｌｅａｄｉｎｇ）インジケーターガスと称される、比較的急速に移動する（濾床中を移動）物質の放出時に測定値を採取する。

図９Ｂは好ましい態様に従って異なる物質を測定することにより時間に対する濾床の効率をグラフで表わしている。好ましい態様において、標的ガスは無機原子を含有してもしなくてもよいＣ６有機汚染物であり、先導トレーサーガスはＣ５有機物質である。好ましい態様における検出器システムには、水素炎イオン化検出を伴なうガスクロマトグラフィーに接続された熱脱着前濃縮装置が含まれる。このシステムはシステムが信頼できる低濃度の作業を実施するために必要とする感度を達成する。先導トレーサーガスの試料はフィルター中の様々な位置で、フィルターの前もしくは後で、または２フィルター、例えばフィルター１と２、の中間で、採取される。フィルターの性能はシステムに含まれるグラフ状のユーザーインターフェイス上に表わすことができる。

図１０は本発明の好ましい態様に従う気相フィルターシステムの性能を監視する方法のフロー図２９０である。その方法には段階２９２によりフィルターの上流のガス流のクロマトグラムの数値提示の作成が含まれる。段階２９４により、標的が上流に検出可能レベルで存在する時に、標的汚染物質が選択される。段階２９６において、溶離（吸着剤からの吸収された物質の除去）時間内で至近であり、問題の標的物質の濃度より上のもしくはそれに等しい先導インジケーターである非汚染物質が選択される。先導インジケーターのトレーサーガスは濾床中を標的汚染物よりも急速に移動する。この方法には、異なる位置で、例えば濾床の前の位置で、濾床の中央の位置で、そして濾床の出口の位置で非汚染物質を測定することが含まれる。次に段階３００により、検出システムにより検出される時に、先導インジケーター（トレーサーガス）の測定により、標的汚染物のブレークスルーを見積もり、決定する。

分子の汚染の原因であり、それから分子汚染物を除去するのに有用な可能性がある空気流中に配置された気相フィルターの性能を監視する方法には、様々な上流の分子汚染物が検出され、標的汚染物およびトレーサーガスが同定されるように空気フィルターの上流の位置で空気流を試料採取することが含まれる。トレーサーガスはフィルター中で問題の標的汚染物より急速に移動する。更に、その方法には、トレーサーガスがやがて検出されるように空気フィルターの下流位置における空気流の試料採取が含まれる。その方法には、低分子量化合物と高分子化合物間の相関を確立する方法を使用して標的汚染物に対するフィルターの性能を測定し、それにより空気の動態（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を測定することが含まれる。好ましい態様において、その方法には、濾床の中央の位置で空気流を採取することが含まれる。

図１１は本発明の好ましい態様に従うフィルターシステムを含むシステム３２０のスキーム図である。フィルター３２４中へのガス流もしくは空気流３２２の流入物は検出システムにより採取される。濾床には汚染物を化学的に吸着するための物理的吸着剤が含まれる。濾床の中央の空気流もまた、検出システムに試料を提供する試料採取口３２６を使用して採取され、分析される。出口に対する採取口３２６の位置は先導インジケーターガスの伝達速度に比例し、例えば、トレーサーガスの伝達速度が高い場合は、出口からの採取口３２６の距離は増加される。フィルター３２４の出口の排出流３２８も採取される。検出システムの入り口に配置された位置選択可能な弁３３６は２本以上の流れの採取可能性を提供する。従って、濾床の入り口、濾床の中央もしくは濾床の出口から採取された流れを検出システム中への流入物として選択することができる。弁３３８が前濃縮装置３４０中もしくはバイパス３４２中への流れの選択を可能にする。前濃縮装置のためのポンプ３４６はその中への適切な流れを提供する。次にバイパスもしくは前濃縮装置の放出を弁により選択して、次にクロマトグラフィーカラム３５０中への流入物を形成する。ヒーター３４８はクロマトグラフィーカラム３５０の周囲に配置されている。カラムの出口は水素炎イオン化検出システムを有する検出器３５２の流入物を形成する。時間に対する検出された成分のアバンダンスを表わすスペクトルがグラフによる使用者インターフェイス５８上に表示される。

好ましい態様は、本質的に感受性で、例えば、ガスクロマトグラフィー／水素炎イオン化検出法（ＧＣＦＩＤ）を使用して、例えば１ｐｐｂ（Ｖ）未満の非常に低濃度の有機物質を同定、定量することができる検出法を使用する。本発明の好ましい態様は問題の実際の物質をブレークスルーさせることにより、工程を現実に危険にさらすことなく、フィルター故障の前もっての警報を提供する。好ましい態様は、光学システムのような著しく感受性の工程に意味をもたせるために十分低濃度でそれを実施する。

好ましい態様において、フィルターには伝統的な媒質のトレイおよびラックシステムを使用する、空気流に露出されたポリマーペレットの床が含まれる。それに代わる好ましい態様において、フィルターには、一部充填されたもしくは全体に充填された蜂の巣構造中に保持されたポリマーペレットを含む蜂の巣形態が含まれる。その他の態様には、それらに限定はされないが、ポリマーから形成されたモノリスの多孔質もしくは蜂の巣構造、伝統的な空気フィルター中に折り込まれ、配列された織物もしくは不織物のポリマー繊維のマット、伝統的な媒質のトレイとラックシステムを使用する空気流に露出された活性炭ペレットの床、活性炭ペレットが一部充填されたもしくは全体に充填された蜂の巣構造に保持される蜂の巣形態、活性炭から形成されたモノリスの多孔質もしくは蜂の巣構造物、伝統的な空気フィルター中に折り込まれ、配列された織物もしくは不織物のいずれかの活性炭繊維のマットおよび、織物もしくは不織物の支持構造物から構成された炭素に基づく複合フィルター、を含むフィルター構造物が含まれる。

好ましい態様において、検出システムは、それらに限定はされないが、前濃縮装置を伴なうもしくは伴なわないＧＣＦＩＤ、前濃縮装置を伴なうもしくは伴なわないＧＣＭＳ、前濃縮装置を伴なうもしくは伴なわない光音響検出器、および前濃縮装置を伴なうもしくは伴なわないＩＭＳまたはそれらのあらゆる組み合わせ物を含む非常に低濃度の有機化合物を測定することができるあらゆるシステムを含むことができる。

好ましい態様において、分子塩基および分子酸を含む反応性無機物質が空気流中に含まれる。これらの化合物は反応して不揮発性の塩の粒子を形成することができる。分子の凝縮性の高沸点の有機物質は光学素子上に吸着され、ＤＵＶ光線誘導ラジカルの縮合もしくは重合を受ける可能性がある。場合によっては、生成されるポリマーフィルムは活性酸素処理物質により除去することができる。耐熱性物質は不揮発性もしくは反応性酸化物を形成する原子、例えば、それらに限定はされないが、Ｐ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、Ｓｎ、Ａｌを含有している化合物である。これらの汚染物はＤＵＶ光線に露出されて、活性酸素処理に抵抗性の耐熱性化合物を形成することができる。

好ましい態様において、蒸留水（１０ｃｃ）を充填したインピンジャー（ｉｍｐｉｎｇｅｒ）を使用して分子塩基および分子酸の試料を収集する。空気（ガス）試料をプログラム可能な試料ポンプを使用して２４０分間、１Ｌ／分でインピンジャーをとおして吸引する。好ましい態様における総試料容量は限定されることなしに２４０Ｌである。

更に、好ましい態様において、多孔質媒質、例えばＴｅｎａｘ^（Ｒ）Ｔ．Ａ．を充填されたＴｈｅｒｍｏｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓａｍｐｌｅｒｓ（ＴＤＳ）（熱吸着試料採取装置）を使用して、分子の凝縮可能な高沸点有機物質および耐熱性物質の試料を収集する。低い流量アダプターをもつプログラム可能な試料採取ポンプを使用して、２４０分間０．１５Ｌ／分の流量で収集媒質をとおして空気（ガス）試料を吸引する。試料の総容量は約３６Ｌである。好ましい態様において、流量は約５０ｃｃ／分から２５０ｃｃ／分の範囲内で変動することができる。温度もまた、約室温から約−１００℃まで変動することができる。各タイプの試料につき、フィールドブランク（ｆｉｅｌｄ ｂｌａｎｋ）もしくは空の試料を収集する。フィールドブランクは、ゼロの試料容量が吸引される、実際の試料と同様に現場で処理される試料採取装置（ＴＤＳのインピンジャー）である。フィールドブランクの目的は試料処理および運搬中の可能な管理されない汚染事象を検出することである。フィールドブランクは実際の試料と同様な方法で分析される。

好ましい態様において、分子塩基および分子酸試料の分析にはイオンクロマトグラフィー法を使用することが含まれる。化合物は保持時間により同定され、個々の補正基準および１０−点補正法（１０−ｐｏｉｎｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を使用して定量される。対応する方法の低い検出限界（ＬＤＬ）は個々の成分当たり〜０．１ｕｇ／ｍ^３である。好ましい態様において、分子塩基および耐熱性物質の試料は質量選択的検出装置および熱吸着システム（ＴＤ）の付いたガスクロマトグラフィー（ＧＣ）を使用して分析される。全体的分析システム（ＴＤ／ＧＣ／ＭＳ）は最適化されて、個々の成分当たり〜０．１ｕｇ／ｍ^３のＬＤＬをもつヘキサンの沸点以上の沸点をもつ検体を分離、定量する。個々の成分はＭＳライブラリー検索およびクロマトグラフィーのピーク位置により同定される。個々の成分は２種の分析基準、例えばトルエンとヘキサデカンに対して定量される。分析結果は表３〜９に挙げる。

図１２Ａ〜１２Ｃは本発明の好ましい態様に従う、スペクトル末端の平均イオンスキャン（図１２Ｃ）を含むガス試料のクロマトグラムのグラフによる表示である。ガス試料は二次加工された（ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ）外気である。

準加工空気（ｓｕｂ−ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ）に対する質量分析（ＭＳ）の結果は表５に挙げる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは本発明の好ましい態様に従うもう１つのガス試料のクロマトグラムである。ガス試料は準加工外気試料である。

表６はフィルターの上流の油を含まない空気の質量分析の結果を挙げる。

図１４は本発明の好ましい態様に従う、フィルターの前の油を含まない空気の試料のクロマトグラムのグラフ図である。

表７はフィルターの下流で採取された油を含まない空気の質量分析の結果を挙げる。

図１５は本発明の好ましい態様に従う、フィルターの下流の油を含まない空気の試料のクロマトグラムのグラフ図である。

表８はフィルターの上流の窒素設備（ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ）の質量分析の結果を挙げる。

図１６は本発明の好ましい態様に従う、フィルターの上流の窒素ガスの試料のクロマトグラムのグラフ図である。

表９はフィルターの下流の窒素の質量分析の結果を挙げる。

図１７Ａおよび１７Ｂはそれぞれ本発明の好ましい態様に従う、フィルターシステムの下流の窒素ガスの試料のクロマトグラムおよびスペクトル末端の平均イオンスキャンをグラフで表わす。

図１８は本発明の好ましい態様に従う、ブランク試料採取管のクロマトグラムをグラフで表わす。

図１９は本発明の好ましい態様に従う、フィルターシステムの性能のオンライン監視のための方法６００のフロー図である。フィルターシステムの性能の即時監視システムには、段階６０２によりフィルターシステムの上流の空気流の試料を採取することが含まれる。段階６０４によりスペクトル、例えば空気流のクロマトグラムを作成し、保存する。それに限定はされないが、化合物に対する閾値の標的濾過範囲および量、例えばＣ５，３２ｐｐｂが決定される。段階６０６において、標的濾過範囲、位置および量より下のすべての汚染物が同定される。段階６０８において、汚染物が上流の採取位置に存在するものと合致するかどうかを決定される。合致が存在しないと決定される場合は、その位置でもう１種の試料を採取し、その方法を繰り返す。しかし、汚染物レベルがフィルターの上流の閾値範囲と合致する場合は、段階６１８により、具体的な化合物のブレークスルー状態を示す警告が設定される。

段階６１０により、閾値の標的濾過範囲内の汚染物に対して、位置および量、例えばＣ７，１２ｐｐｂがスペクトルから同定される。各位置に対する総チャレンジ（ｔｏｔａｌ ｃｈａｎｌｌｇｅ）は段階６１２で更新され、段階６１４で残りのフィルター寿命を計算する。

段階６１６で残りのフィルター寿命を前以て測定された警告限界に比較する。フィルター寿命が警告限界より大きくない場合は、段階６１８により警告が設定される。しかし、フィルター寿命が警告限界より大きい場合は、段階６０２において、試料を採取し、本明細書に記載の方法を漸進的に経過することによりその方法を再度繰り返す。

本方法に従うこれらの段階は、それらに限定はされないが、フィルターの下流の位置、濾床中の位置もしくは直列形態の濾床を含むインタースタックフィルター構造物内、のような異なる位置で採取される試料につき繰り返される。

好ましい態様における標的濾過範囲は、化合物の濃度を示すスペクトルのピークの振幅もしくは、具体的に低分子量化合物を示すフィルターシステム中を急速に移動する化合物のような変数を含むことができる。それに代わる態様において、フィルター寿命および性能を監視するための決定因（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）として物質の混合物を、そしてパラメーター分析に基づいた濾過システムの効率を分析するために変数の組み合わせ物を使用することができる。

図２０は本発明の好ましい態様に従う、汚染物およびフィルターシステムの性能を測定、監視するためのシステムのスキームによるブロック図を表わす。システム６５０には、システムの上流の清浄な乾燥空気のフィルター６５２、基礎モジュール６５４および複数のフィルターもしくは耐熱性物質トラップを有するモジュール６８２が含まれる。基礎モジュールはフィルターモジュール６８２にインターフェイスを提供し、入り口インターフェイス６７２に近位の圧力調整装置６５６が含まれる。出口インターフェイス６７８はフィルターモジュール６８２の出口インターフェイスおよびシステム６７２の排気管と連絡している。排気管インターフェイス６７２はまた、それに代わる態様においては、汚染物を測定するためにシステムの真空化が必要な場合に、真空システムに接続することもできる。すべての入り口および出口インターフェイスは環境からの隔離のためのシール表面を有する。基礎モジュール６５４は更に、好ましい態様において、比例的統合コントローラーおよび調節モジュール６７０のようなコントローラー／プロセッサー６５８が含まれる。好ましい態様には、フィルターカートリッジにより試料採取するための負荷サイクルを課すための電気制御弁が含まれる。負荷サイクルはプログラム可能であることができる。電気的制御弁はそれらが過負荷の可能性に対処することができるので、高濃度の不純物を有する態様を助ける。

フィルターモジュール６８２には、複数のフィルタートラップもしくはカートリッジ６８６および、フィルター並びに複数の位置における収集後の試料採取および分析との間に正確な方向の流れを許すための、カートリッジ間のインターフェイスにおける適切な弁配列が含まれる。収集後の分析は半導体処理環境内の空気流中に存在する汚染物の定量および定性測定値を提供する。例えばＧＣＭＳもしくはＧＣＦＩＤのような分析手段は汚染物を検出するために使用することができる。それはまた、フィルターシステムの性能の監視を提供することができる。

好ましい態様において、フィルターモジュールはまた、タイマー装置、例えば前以て測定された制御パラメーターと釣り合った試料採取期間を決定するためのバッテリー動力の時計、を含むことができる。フィルターモジュール中のマニホールド６８８は複数のフィルター間に流れを提供する。マニホールドはフィルターカートリッジ挿入を補助するための適当なベベリングのような機械的インターフェイスを有する。好ましい態様において、フィルターモジュール中のチャンネルは測定誤差を排除するフィルターブランクもしくはトラップブランクを収容することができる。

それに代る態様において、分析システムは熱電冷却装置を使用して冷却することができる。有機物は低温態様を使用して凝縮、収集することができる。有機物は凝縮後に回収することができるので、低温態様に対しては、より少ない数のトラップを要する。低温システムの態様は発生する熱エネルギーを発散するための熱シンクを含むことができる。

それに代わる態様には、圧力が喪失される事象において外部インターフェイス接続体（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）に接続された安全装置が含まれる。これは試料採取の不正確性を回避する。

図２１は汚染物および本発明のフィルターシステムの性能を検出、監視するためのシステムの好ましい態様に従うモジュールのスキーム図を表わす。基礎モジュール７０４とフィルターモジュール７０６上にはカバー７０２が配置されている。フィルターモジュール７０６には図２０において記載されたような複数のフィルターカートリッジ７０８が含まれる。

図２２は本発明の好ましい態様に従う、検出システムの複数のフィルタートラップを有するモジュールのスキーム図を表わす。基礎モジュール７０４は図２０において考察されたようにフィルターモジュール７０６に接続されているように示されている。

図２３は図２１に示した複数のフィルタートラップを有するモジュールのそれに代わる図を表わす。

図２４は本発明の好ましい態様に従う、マニホールド中の配管と一緒に図２１に示したような複数のフィルタートラップを有するモジュールの詳細図を表わす。

図２５Ａ〜２５Ｃは、それが本発明の好ましい態様に従う収集の感度を増加するので、汚染物中の濃縮装置およびフィルター監視システムとして働く装置のスキーム図を表わす。濃縮装置８０４はカバー８０２を有し、マニホールド、例えば入り口および出口インターフェイスを有するマニホールド８０６中に挿入される。フィルター監視機能を含むフィルターシステムは例えば濃縮装置８０４のようなカプリング装置を使用してサイズを縮小することができる。温度を０℃に低下させると、フィルターシステム中に、より大量を収集することができる。データ収集の感度はまた、例えばＴｅｎａｘ^（Ｒ）Ｔ．Ａ．のような吸収性物質を含む濃縮装置の使用により増加される。例えば６以上の炭素原子を有する有機物のようなより高沸点化合物はＴｅｎａｘ^（Ｒ）Ｔ．Ａ．により吸収される。あるいはまた、例えば、Ｓｕｐｅｌｃｏにより供給されるような例えば、炭素トラップのような吸収性物質を低沸点化合物を含む態様において使用することができる。それに代わる態様には高沸点および低沸点化合物に対するフィルターの組み合わせ物が含まれ、並列そして／もしくは直列に配列することができる。

図２６Ａおよび２６Ｂは本発明の好ましい態様に従う、光学素子上の堆積過程を模倣し、検出するシステムのスキームによるブロック図を表わす。前記のように、高エネルギー光子が有機物蒸気と相互反応する時に、光化学堆積反応（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ）が起る。これらの反応は光学素子を汚染させることができる、より大きい有機化合物を形成することができる極めて反応性のフリーラジカルを形成する。ポリマー層が光学面上に形成されて、光学素子を汚染させる可能性がある。好ましい態様には、光学面上の有機化合物の堆積過程を模倣する検出システムが含まれる。例えば、ガラスビーズ９１２のようなガラスパックで充填されたフィルターカートリッジ９０２は光学材料を模倣している。フィルターカートリッジ中に圧縮された清浄乾燥空気９１０がとおされる。光源９０６は光線、例えば高エネルギーの光子がトラップ中の有機物蒸気と反応する時に、ガラスビーズの表面上にポリマーフィルムの形成を誘起するために、カートリッジにレーザー光線エネルギーを提供するレーザー、を提供する。

光センサーには、多数のガラスビーズの表面上の汚染物の堆積物に基づいて変化する光線のエネルギーレベルを測定するための光電セル（ｐｈｏｔｏｃｅｌｌ）９０４が含まれる。ガラスビーズは堆積のためのより広い表面積を提供する。スペクトルおよび伝達の差を監視されて、汚染レベルを測定される。この態様は例えばステッパー（ｓｔｅｐｐｅｒ）中の光学素子のような光学素子上に起り得る損傷を測定するための将来に対する方法を提供する。その場合貴重な光学素子への可能な損傷に対処する手段を採ることができる。

本明細書に記載されたプログラム、処理、方法およびシステムは別記されない限り、どんな具体的なタイプの収集手段もしくはコンピューターもしくはネットワークシステム（ハードウエアもしくはソフトウエア）にも関連もしくは限定されないことを理解するべきである。様々なタイプの一般的な目的のもしくは専門的なコンピューターシステムを本明細書に記載された説に従って使用もしくは処理を実施することができる。

本発明の原理をそれに適用することができる広範な態様を考慮すると、具体的に示された態様は単に例示されたでけで、本発明の範囲を限定するものと受け取るべきではないことを理解しなければならない。例えばフロー図の段階は記載されたもの以外の順序で理解、され、より多いもしくは少ない素子をブロック図に使用することができる。好ましい態様の様々な素子がソフトウエア中に供給されているように記載されたが、ハードウエアもしくはファームウエアの用具におけるその他の態様をそれに代えて使用することができ、その反対も可能である。

システム中に関与された方法および汚染を測定そして管理するための方法はコンピューター使用可能な媒体（ｍｅｄｉｕｍ）を含むコンピュータープログラム製品に具体化することができることは当業者に明白であろう。例えば、このようなコンピューター使用可能な媒体は、ハードの駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭもしくはその上に保存されたコンピューターで読み取り可能なプログラムコードセグメントを有するコンピューターディスケットのような読み取り可能な記憶装置を含むことができる。コンピューター読み取り可能な媒体はまた、デジタルもしくはアナログデータ信号としてその上に担持されたプログラムコードセグメントを有する、光学、有線もしくは無線のいずれかの、バスもしくは通信リンクのような通信もしくは伝達媒体をも含むことができる。

その効果に対して別記されない限り、特許請求の範囲は記載の順序もしくは素子に限定されるものとして読んではならない。従って、下記の請求項およびそれに対する同等物の範囲および精神に入るすべての態様が本発明として請求される。

分子量に対する汚染係数のグラフ表示である。 本発明および先行技術に従うトラップ中の試料の塊および試料採取時間に対して汚染物を測定するためのシステムの好ましい態様の比較を表わす、グラフ表示である。 本発明の好ましい態様および先行技術に従う汚染物の測定システムおよびその方法の分析されたスペクトルの比較を表わす、グラフ表示である。 本発明の好ましい態様に従う汚染物レベルの関数としての表面被覆を表わす、グラフ表示である。 本発明に従う汚染物測定システムの好ましい態様である。 本発明に従う耐熱性物質トラップシステムの好ましい態様である。 本発明の好ましい態様に従う汚染物を検出する方法のフロー図を示す。 本発明に従う濾過システムの好ましい態様を表わす図である。 それぞれ、本発明の好ましい態様に従う、床中への異なる物質の保持を示す床を有するフィルター装置のスキームによるブロック図および、異なる物質を測定することによる時間に対する濾床の効率のグラフ表示を表わす。 本発明の好ましい態様に従う気相フィルターシステムの性能を監視する方法のフロー図である。 本発明の好ましい態様に従うフィルターシステムを含むシステムのスキーム図である。 本発明の好ましい態様に従うスペクトル末端の平均イオンスキャン（図１２Ｃ）を含むガス試料のクロマトグラムのグラフ表示である。 本発明の好ましい態様に従う第２のガス試料のクロマトグラムである。 本発明の好ましい態様に従う、フィルターの前の位置で採取された、油を含まない空気試料のクロマトグラムのグラフ表示である。 本発明の好ましい態様に従う、フィルターの後の位置で採取された、油を含まない空気試料のクロマトグラムのグラフ表示である。 本発明の好ましい態様に従う、濾床の前の位置で採取された窒素ガスの試料のクロマトグラムのグラフ表示である。 それぞれ、本発明の好ましい態様に従う、フィルターシステム後に採取された窒素ガス試料のクロマトグラムおよびスペクトルの末端の平均イオンスキャンをグラフにより表わす。 本発明の好ましい態様に従う空の採取管のクロマトグラムをグラフで表わす。 本発明の好ましい態様に従うフィルターシステムの性能のオンラインの、即時の監視法のフロー図である。 本発明の好ましい態様に従う、汚染物およびフィルターシステムの性能を測定、監視するためのシステムを使用する、システムのスキームによるブロック図を表わす。 汚染物および本発明のフィルターシステムの性能、を測定、監視するためのシステムの好ましい態様に従うシステムモジュールのスキーム図を表わす。 本発明の好ましい態様に従う、図２０に示したシステムの複数のフィルタートラップを有するモジュールのスキーム図を表わす。 図２１に示した複数のフィルタートラップを有するモジュールのそれに代わる図を表わす。 本発明の好ましい態様に従う、マニホールドにおける配管とともに図２１に示した複数のフィルタートラップを有するモジュールの詳細図を表わす。 本発明の好ましい態様に従う、フィルターシステム中の濃縮装置として機能する装置のスキーム図を表わす。 本発明の好ましい態様に従う、光学素子上への堆積過程を模倣し、検出する検出システムのスキームによるブロック図を表わす。

Claims (6)

1. ガス流中にフィルターが配置された半導体処理システム中の汚染物を監視する方法であって、
   ガス流中に存在する汚染物を検出するためにガス流を採取すること、
   ガス流中の複数の汚染物から標的物質を決定すること、
   ガス流中の標的物質の濃度より高い濃度を有する第２の汚染物を選択すること、
   ガス流中の第２の汚染物の測定を行うこと、および
   フィルターにおける標的物質のブレークスルー時間と第２の汚染物のブレークスルー時間との相関を利用して、第２の汚染物の測定値から標的物質の存在を判断すること、
   の各段階を含んで成り、
   第２の汚染物が標的物質の分子量よりも低い分子量を有するものであり、
   更に、前記標的物質のブレークスルー時間と第２の汚染物のブレークスルー時間との相関に基づいて標的物質のブレークスルー時点を求めることを含んで成る、前記方法。
2. フィルターの上流および下流を含む複数の位置のガス流を測定することを更に含んで成る、請求項１の監視法。
3. 複数の位置がフィルター内の位置を含んで成る、請求項２の監視法。
4. フィルターの上流の位置で採取されたガス流のクロマトグラムの数値的表示を作成することを更に含んで成る、請求項１の監視法。
5. 試料採取段階が耐熱性化合物、高分子化合物および低分子量化合物を収集することを含む、請求項１の監視法。
6. フィルターが吸収性物質を含む、請求項１の監視法。

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