KR100493624B1 - 기체 안의 아민 및 다른 염기 분자 오염물을 검출하기 위한 시스템 - Google Patents
기체 안의 아민 및 다른 염기 분자 오염물을 검출하기 위한 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
검출 시스템은 샘플 내에 존재하는 다중 아민의 프로톤 결합과 화학양론적으로 관련된 판독을 제공하기 위하여 기체 내에서 다중 아민을 조사하도록 구성된다. 한 면에 있어서, 상기 검출 시스템은 조사된 기체 샘플이 통과하는 두 개 이상의 채널, 다중 아민을 NO로 변환하는 하나 이상의 컨버터(6), 및 통과하는 공기 내의 NO 농도를 나타내는 신호를 제공하는 하나 이상의 화학발광 NO 검출기(7)를 포함한다. 다른 면에서, 상기 검출 시스템은 조사된 기체 샘플이 통과하는 두 개 이상의 채널, 강 및 약 아민 모두를 높은 효율로 제거하고 채널 하나와 결합된 아민 제거기(120)를 포함한다.
Description
본 발명은 공기중의 염기 오염물, 특히 아민 오염물을 검출하는 것과, 그러한 검출을 이용하는 시스템에 관한 것으로 상기 시스템은 반도체 제조 및 고품질의 오염되지 않은 공기를 필요로 하는 다른 공정을 위한 공기 정화 시스템 및 반도체 제조 시스템을 포함한다.
본 발명의 특별한 목적은 염기에 민감한 노광 공정(photolithographic processes)에 역으로 영향을 줄 수 있는 반도체 제조 환경에서 공기로 운반되는 저농도의 염기 오염물을 신뢰할 만하게 측정할 수 있다는 것이다.
반도체 제조에서 NMP(정상 메틸 피롤리디논(methyl pyrrolidinone)) 또는 암모니아와 같은 유기 아민을 검출하는 것이 바람직하다고 알려져 있다. 그러한 오염물은 예를들어 반도체 제조에서 사용되는 노광공정을 방해할 수 있다. 상기 염기 오염물은 포토레지스트 층을 빛에 노출한 결과로 생성된 프로톤들과 반응할 수 있다. 이것은 상기 층의 빛에 대한 적당한 노출을 방해할 수 있고, 상기 공정의 수득율 및 반도체 웨이퍼의 생산 속도를 훼손시킬 수 있다.
이러한 이유로, 반도체 제조자들은 노광공정이 오염물에 민감한 중요단계를 거칠 때 상기 공기로 움반되는 분자 오염의 농도를 측정하고 제어하려고 했다. NMP의 검출에 특이적인 검출 기구 및 암모니아의 검출에 특이적인 검출 기구가 생산 도구의 주변에서 공기 품질을 모니터링하기 위하여 반도체 제조 시설에서 이용되어왔다.
본 발명의 새로운 면을 이해하는 것을 돕기 위하여 다른 경우에 사용된 몇가지 검출 기술을 언급한다. 연소 공정 또는 대기 오염에 대한 연구를 위하여, 미국 특허 (4,333,735) 및 (3,647,387)는 기체 혼합물중의 NH3, NO, NO2, HCN 및 유기 아민을 포함하는 전체 고정 기체 질소 화학종을 측정하는 공정을 개시한다. 상기 공정은 NO에 대한 모든 고정 질소 화학종에 대하여 상승된 온도에서 촉매 전환을 수반한다.
암모니아, NO 및 NOX의 검출에 대하여, 미국특허 (3,904,371) 및 Thermo-Environmental, Advance Pollution Instruments 및 Instrumatics International을 포함하는 다양한 기기 제조업자들의 생산품은 암모니아 스크러버(ammonia scrubber) 또는 몰리부데늄 촉매와 함께 또는 없이 열/촉매 컨버터와 결합된 암모니아 스크러버 또는 흡수기를 이용한다. 예를 들면, 배출가스 분석을 위한 Instrumatics 기기에서 희석된 샘플은 특이적으로 암모니아를 제거하는 흡수기를 통과하거나 선택적으로 흐르도록 밸브에 의하여 지시된다. 상기 선택적인 샘플은 열 컨버터를 통하여 일반 라인을 따라 650-750 밀리바(millibar) 범위에서 작동하는 화학발광 검출기로 진행한다. 신호차에 의하여, 상기 암모니아 농도가 산출될 수 있다.
미국 특허 번호 (5,057,436)는 두가지 암모니아 검출기 사이에 위치하는 암모니아 스크러버를 사용하여 공기중의 암모니아 레벨의 측정을 개시한다.
본 발명의 또다른 면은 반도체 제조에서 대기에 대하여 공기 필터를 사용하는 것이다. 공정이 NMP 또는 암모니아로 인한 해를 피하도록 하기 위하여, 반도체 제조업자들은 오염물을 제거하는 화학 필터를 사용해왔다. 이러한 필터 시스템은 밀폐공간(enclosure) 내에 필터단계들을 이용하고, 공기가 허용가능한 압력 강하를 하면서 각 단계의 필터 매체로 침투할 수 있다. 공기가 상기 필터 시스템을 흐를 때, 원치않는 오염물은 다단계의 필터 시스템의 화학적 활성 표면상에서 유지된다. 그러한 필터 시스템과 관련된 문제는 필터 매체가 고가의 생산 설비의 사용을 최소로 중단을 하면서 적당한 시기에 변화될 수 있도록 필터의 유지 수명을 정확하게 예측하는 것이다. 통상적으로, 반도체 제조 설비의 경우에, 필터 수명은 필터 시스템과 관련된 공기 흐름 중의 암모니아 농도를 측정함에 의하여 판단되었다.
도 1은 오염물질 검출 시스템을 사용하는 심 UV 노광 공정 시설의 평면도이다;
도 2는 필터 매체의 평행한 트레이의 전개도이다;
도 3은 변환되지 않은 샘플 기체를 끌어당기는 집진장치의 전개도이다;
도 4는 도 1에서 제시된 여과작용 타워의 확대도이다;
도 5는 청구항 1의 검출 시스템중 컨버터-검출기 부시스템(subsystem)의 전개도이다;
도 6은 스크러버를 포함하도록 개조된 도 5의 컨버터-검출기 부시스템의 전개도이다;
도 7은 도 1의 검출시스템을 측정하는 공정을 나타내는 흐름도이다;
도 8은 도 1의 실시예의 연속 작동 및 측정을 나타내는 흐름도이다;
도 9는 도 1의 실시예의 처리 도구 및 여과작업 시스템의 모니터링 및 제어를 나타내는 흐름도이다;
도 10은 이동성 검출 단위로서 전체 아민 검출기의 전개도이다;
도 11은 전체 아민 검출기가 트랙과 조합된 노광 시스템의 전개도이다;
도 12a는 전체 아민 검출을 위하여 내부 기준을 제공하는 아민 스크러버를 갖는 샘플 운반 열에 압력 감소기가 아민 스크러버의 상향에 위치하는 전개도이다;
도 12b는 별도의 압력 감소기를 도시한다;
도 12c는 스크러버 배열을 도시한다;
도 12c 및 12d는 도 12a의 시스템에서 유용하고 일반적인 열 컨버터 배열을 도시한다;
도 12e는 연속으로 결합된 세 개 컨버터의 전개도이다;
도 12f는 NO 검출기와 결합된 세 개의 별도의 샘플 채널을 포함하는 검출 시스템의 전개도이다;
도 13은 아민 스크러버의 상향에 분리 밸브가 위치하는 도 12a의 것과 유사한 샘플 운반 열의 전개도이다;
도 14는 압력 감소기가 열 촉매 컨버터의 하향에 위치한 도 13과 유사한 샘플 운반 열의 전개도이다;
도 15는 압력 감소기가 아민 스크러버 및 선택 밸브의 하향에 위치한 도 13과 유사한 샘플 운반 열의 전개도이다;
도 16은 샘플링 부위에서 NOX의 변화에 대해 영향을 받지 않도록 수행된 시스템의 도 12a와 유사한 도이다;
도 17은 최적 샘플 비용 및 샘플 주파수를 결정하는 공정의 흐름차트이다;
도 18은 도 17의 공정의 작동을 나타내는 표이다;
도 19는 이전의 실행을 근거로 샘플 서열을 결정하는 공정의 흐름차트이다; 및
도 20은 평균 농도를 기초로 한 샘플 서열을 결정하는 공정의 흐름차트이다.0
암모니아만을 측정하는 것은 화학적으로 증폭된 DUV 포토레지스트 공정과 같이, 저농도의 어떤 염기성 물질 또는 아민에 의하여 영향을 받는 노광 공정에 대해 충분하지 않다. 전체 고정 질소 화학종의 측정은 많은 화학종(예를 들면, HCN, NO, NO2)이 전적으로 염기성이 아니고 공정에 영향을 미치지 못하기 때문에 적절하지 않다. 고농도의 암모니아를 검출하는 것은 낮은 레벨의 아민 모니터링에 유용하지 않다.
상술된 기술 중 어떤 것도 단일, 비-특이적인 판단으로 노광 공정 및 그와 유사한 것에 노출된 공기중의 낮은 레벨의 다중 아민을 측정하는 본 발명의 개념을 제시하지 못하고, 본 발명은 하기에서 완전히 설명될 것이다.
본 발명은 반도체 제조 및 NMP, 암모니아 또는 다른 아민에 민감한 것으로 알려진 어떤 다른 공정이 사실상 아민 오염 물질의 특이적인 동일성과 관계없이, 존재하는 모든 염기 오염물의 전체 프로톤-결합 능력(proton-binding capability)에 민감하다는 것에 거의 부분적으로 바탕을 둔다. 본 발명에 따르면, 별도의 검출기에 의하여 각각 개별적인 오염물의 존재 및 농도를 결정하는 것보다 오히려 모니터링된 공기 중에 존재하는 다양한 염기 오염물의 집합적인 프로톤 결합 성질과 화학량론적으로(stoichiometrically) 관련된 단일 판단을 제공하는 검출기를 제공함에 의하여 중요한 이점이 얻어질 수 있다는 것이 이해되었다. 이렇게 "전체 아민 검출기"가 제공된다.
또한 하기에서 설명된 것처럼, 유용한 것으로 인정되는 것은 공기중에서 모니터링된 공정에 역으로 영향을 미칠 수 있는 전체의 다양한 아민 오염물을 측정하는 것이다. 예를 들면, 현재 이용된 심(deep) UV 노광 공정은 본 발명에 따라 강 염기 및 약 염기에 모두 민감하고, 그래서 모든 공기로 운반된 아민은 저농도 수준까지 측정된다. 상기 공정이 어떤 pH 보다 더욱 큰 염기에만 민감한 경우에, 상기 시스템이 본 발명의 의견에 따라 실행되어 공정이 저농도 수준에 대해 민감한 pH 범위 내에서 전체 다중 아민을 측정한다.
한 면으로, 본 발명은 기체 내의 저농도 염기 오염물을 검출하는 검출 시스템을 특징으로 하고, 상기 검출 시스템은 기체 내의 다중 아민을 조사하도록 구성되어 존재하는 다중 아민의 프로톤 결합 특징과 화학양론적으로 연관된 판단을 제공하고, 상기 검출 시스템은 조사된 기체 샘플이 통과하는 두 개 이상의 채널, 다중 아민을 NO로 변환하는 하나 이상의 컨버터 및 그것을 통과하는 공기중의 NO농도를 나타내는 신호를 나타내는 하나 이상의 화학 발광 NO 검출기를 포함하며, 상기 전체 아민 농도는 변환된 기체 샘플에서 검출된 NO 농도와 변환되지 않은 기체 샘플 중에서 검출된 NO 농도사이의 차이를 바탕으로 결정된다.
다른 면에서, 본 발명은 기체 내의 저농도 염기 오염물을 검출하는 검출 시스템을 특징으로 하고, 상기 검출 시스템은 기체 내의 다중 아민을 조사하도록 구성되어 존재하는 다중 아민의 프로톤 결합 특징과 화학양론적으로 연관된 판단을 제공하고, 상기 시스템은 조사된 기체 샘플이 통과하는 두 개 이상의 채널, 강 아민 및 약 아민에 대하여 높은 제거 효과를 갖고, 상기 채널중 하나에 체결된 아민 제거기, 다중 아민을 NO로 변환하는 컨버터 및 그것을 통과하는 공기중의 NO 농도를 나타내는 신호를 생성하는 하나 이상의 화학 발광 NO 검출기를 포함하고, 상기 전체 아민 농도는 아민 제거기를 통과한 변환된 기체 샘플 중에서 검출된 NO 농도와 아민 제거기를 우회한(bypassed) 변환된 기체 샘플 중에서 검출된 NO 농도 사이의 차이로부터 결정된다.
또한 다른 면에서, 본 발명은 샘플링된 공기 중에서 분자의 아민 오염물질을 모니터링하는 검출 시스템을 특징으로 하고, 상기 검출 시스템은 기준 공기 샘플을 운반하는 제 1 공기 채널; 표적 공기 샘플을 운반하는 제 2 공기 채널; 표적 공기 샘플중의 분자 아민 오염물을 NO로 변환하기 위하여 제 2 공기 채널과 결합된 컨버터; 기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플에서 NO 농도를 결정하기 위하여 제 1 및 제 2 공기 채널과 결합된 화학발광 NO 검출 시스템; 및 화학 발광 NO 검출기의 작업 압력을 150밀리바 또는 더 낮은 레벨로 감소시키기 위하여 화학발광 NO 검출기와 결합된 압력 감소 시스템을 구비하고, 샘플링된 공기중의 전체 아민 오염물질 농도는 표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플에서 결정된 NO 농도사이의 차이로부터 결정될 수 있다.
다른 면에서, 본 발명은 샘플링된 공기에서 분자의 아민 오염물질을 모니터링하는 검출 시스템을 특징으로 하고, 상기 검출 시스템은 기준 공기 샘플을 운반하는 제 1 공기 채널; 표적 공기 샘플을 운반하는 제 2 공기 채널; 아민에 대해 실제적으로 불활성이고 튜브를 통과하여 흐르는 공기와의 접촉을 위해 노출된 내부 표면을 갖는 각각의 신장된 상기 튜브에 의하여 한정된 상기 제 1 및 제 2 공기 채널; 제 1 및 제 2 공기 채널에 열을 가하는 가열 시스템; 표적 공기 샘플중의 분자 아민 오염물을 NO로 변환하기 위하여 제 2 공기 채널과 결합된 컨버터; 및 기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플에서 상기 NO 오염물질을 결정하기 위하여 제 1 및 제 2 공기 채널과 결합된 화학발광 NO 검출 시스템을 구비하고, 상기 샘플링된 공기에서 전체 아민 오염물질 농도는 표적 공기 샘플 및 기준 공기 샘플에서 NO 농도 사이의 차이로부터 결정될 수 있다.
또한, 다른 면에서, 본 발명은 샘플링된 공기 중의 분자 아민 오염물질을 모니터링 하는 방법을 특징으로 하며, 상기 방법은 기준 공기 샘플을 제공하는 단계; 표적 공기 샘플을 제공하는 단계; 상기 표적 공기 샘플 중의 아민을 NO로 변환하는 단계; 150밀리바 또는 더 낮은 압력 하에서 화학발광법에 의하여 기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플에서 상기 NO 농도를 결정하는 단계; 및 상기 표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플에서 결정된 NO 농도 사이의 차이로부터 전체 아민 오염물 농도를 결정하는 단계를 구비한다.
또한, 본 발명은 샘플링된 공기에서 분자 아민 오염물을 모니터링하는 방법을 특징으로 하고, 상기 방법은 영역으로부터 공기를 샘플링하는 단계; 샘플링된 공기를 강 아민 및 약 아민 모두에 대해 높은 제거 효과를 갖는 스크러버로 운반하는 단계; 기준 공기 샘플을 제공하도록 내부에서 아민을 NO로 변환하는 컨버터로 스크러빙된 샘플을 운반하는 단계; 표적 공기 샘플을 제공하도록 아민을 내부에서 NO로 변환하는 컨버터로 샘플링된 공기를 운반하는 단계; 표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플에서 결정된 NO 농도사이의 차이로부터 전체 아민 농도를 결정하는 단계를 구비한다.
다른 특징 및 이점은 뒤따르는 명세서와 청구항으로부터 분명해질 것이다.
도 1에서는 반도체 웨이퍼의 생산을 위한 노광 도구 클러스터(photolithography tool cluster)가 제시된다. 상기 클러스터는 두 개의 도구, 스테퍼(stepper)(8) 및 트랙(9)으로 구성된다.
각각의 이러한 도구는 각각 별도의 깨끗한 공기 여과작용 시스템 (1 및 1a)에 의하여 공급된다. 상기 여과작용 타워는 금속 밀폐공간(10) 및 공간적으로 분리되고 상기 밀폐공간 내에 연속적으로 설치된 화학적 활성 필터 단(12, 14, 16, 18)을 구비한다. 공기는 타워의 정상인 (20)으로 들어가고, 상기 공기는 제조 설비의 외부 또는 설비 내부로부터 또는 청정실(clean room) 또는 도구 자체 내에서 공급된다.
상기 필터는 화학적 활성인 복합 물질, 특히 암모니아 및 유기 아민을 제거하도록 처리된 활성된 탄소 조각들과 결합된 부직포 매체로 구성된다. 상기 필터 매체(예를 들면, 미국, Mass., Franklin의 Extraction System, Inc.로부터 유용한 VAPORSORB™ 공기 필터). 하나 이상의 다음: 예를 들면 Donaldson Company에 의하여 생산된 것과 같은 자유롭게 활성된 탄소 조각의 평행 트레이; 예를 들면 Flanders Filters, KX Industries, Peneer Industries에 의하여 제조된 결합 약품과 같은 건성의 열가소성 접착제를 사용한 압출된 탄소 블록; 예를 들어, KX Industries에 의하여 제조된 직물과 같은 뚜렷한 얇은 압출된 탄소 블록; 예를 들어, Ebara Ltd. 및 Takuma Ltd.에 의하여 제조된 섬유 구조물의 화학 성질 변형에 의하여 만들어진 매체; 및 예를 들어, Kondo Limited에 의하여 생산된 탄소 섬유 구조물; 및 예를 들어, Hoechst-Celanese에 의하여 생산된 탄소 조각 시트 매체를 포함하는 다른 필더 매체가 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 컨버터-검출기는 청정실(cleanroom)을 제공하는 구조 또는 재순환 공기에 배치된 필터의 필터 성능을 모니터링하도록 사용된다. 이런 경우, 상기 컨버터- 검출기는 청정실의 구조 또는 재순환 공기 시스템에서 단독으로 또는 연속하여 배치된 필터의 상향 및 하향 모두에서 전체 아민을 모니터링하기 위한 방법으로 사용된다.
도 2에서 제시된 것처럼, 각 여과작용 타워 (1 및 1a)는 각각 상향 샘플링 포트(2,2'), 하향 샘플링 포트(4,4') 및 중간 샘플링 포트(3,3')를 포함한다. 또한, 샘플링 포트(8a 및 9a)는 각각 스테퍼(8) 및 트랙(9)에 제공된다. 각 필터 및 도구 조합을 위하여, 하나의 컨버터(6(스테퍼(8)을 위한) 및 6'(트랙(9)을 위한))가 있다. 이러한 두 개의 컨버터(6 및 6')는 일반적으로 멀리 위치된 NOX 검출기(7)와 결합된다. 예를 들면, 상기 검출기는 Thermo Environmental Instruments Inc.으로부터 입수할 수 있는 모델 17 검출기가 될 수 있고, 상기 컨버터들은 Thermo Environmental Instruments, Inc.로부터 얻어질 수 있다. 상기 컨버터(5,5')는 샘플링 부위 근처에 바람직하게 위치되어 결정 사이클(determination cycle)의 신속한 안정화와 그 결과로 신속하고 정확한 판단을 얻어 어떤 오염물 문제에 대한 초기 경고를 한다. 아민 오염물들은 통상적인 샘플링 라인의 내부 표면에 대한 높은 흡수 계수를 갖고 긴 샘플 라인에서 아민의 침전은 안정한 판단이 얻어질 때까지 오랜 기간의 세정을 필요로 할 수 있다. 다른 한편, 상기 전환된 기체 NO는 샘플 라인 표면에 대하여 낮은 흡수 계수를 갖는다. 그래서, 모니터링된 부위에서 상기 NO 컨버터를 배치함에 의하여, 컨버터와 멀리 떨어진 검출기 사이의 연장된 라인이 상대적으로 비-흡수 NO를 포함하는 공기를 이끄는 동안 짧은 샘플 라인만이 아민을 흡수하기 쉽다. 이러한 방식으로, 상기 샘플링된 사이클이 매우 짧아질 수 있어서 원치 않는 오염물의 검출에 대해 초기 경고를 한다. 멀리 떨어져 제어된 다기관(5,5')은 각 컨버터와 관련된다. 각 샘플라인을 경유하여, 다기관은 컴퓨터(51)에 의하여 제어된 순서에 따라 샘플을 도구, 필터의 입구 흐름, 필터의 출구 흐름 및 중간 필터 포트로부터 컨버터로 향하게 한다. 또한, 연관된 직접적인 샘플 라인을 통하여 각 포트로부터 변환되지 않은 샘플은 검출기(7)로 향하게 된다. 상기 컨버터 내에서, 각 기체 샘플중의 모든 아민들은 열 산화(thermal oxygenation)에 의하여 NO로 다음과 같이 변환된다.
몰포린(Morpholine)
디에틸아민 에탄올(diethylamine ethanol)
NH3 + O2 → NO + 등등.
NMP
다른 아민
: 상기와 같은 공기 운반된 아민의 혼합물
변환된 기체 및 변환되지 않은 샘플 공기는 검출기(7)의 하향에 위치한 진공 펌프(22)에 의하여 유지된 공기 흐름에 의하여 검출기(7)로 향하게 된다.
여과작용 시스템으로의 유입은 그 안에 일정한 양의 NOX를 통상적으로 갖는다. 각 샘플링 포트에 대해, 컨버터를 우회하는 우회 라인은 검출기(7)가 각각의 샘플 포트에서 NOX 유입값을 동일 포트들로부터 나오는 변환된 기체중의 NOX값 검출에 대해 연관된 방법으로 검출할 수 있게 한다. 각 포트에 대한 두 개 라인 사이의 NOX 농도 차이는 동등한 NO 값에 의하여 존재하는 전체 아민의 판독을 얻는다. 이러한 값은 샘플에 존재하는 모든 아민의 총체적인 프로톤-결합 성질과 화학양론적으로 관련된다.
전체 아민의 검출과 함께, 적당한 개조로 필터링되지 않은 공기내의 NO 및 NO2 농도가 검출기에 의하여 쉽게 결정된다. 어떤 적용을 위하여 존재하는 NO 및 NO2 농도를 아는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에서, 집진 장치(impinger)(23)는 도 3에서 제시된 것처럼, 변환되지 않은 샘플 공기중의 가능한 오염물을 확인하기 위해 사용된다. 상기 집진 장치는 액체를 담는 유리 또는 석제로 구성된다. 상기 실시예에서, 진공 펌프(22) 및 관련된 측정 흐름 제어기는 그랩 샘플(grab sample)을 얻도록 액체를 통하여 샘플 공기를 이끌기 위해 사용된다. 그후 상기 그랩 샘플은 분석되거나 실시간 비색 분석하기 쉬워 샘플 공기 중에서 아민 오염물의 정량을 제공한다.
도 4를 참조하면, 여과작용 타워(1)가 상응하는 컴퓨터 제어 다기관(5) 및 컴퓨터(6)와 함께 제시된다. 상기 샘플링된 다기관(5)은 그것이 각각의 변환되지 않은 샘플을 검출기로 직접 향하게 하는 반면에 특이적인 샘플을 컨버터로 향하게 한다. 그러므로, 두 개의 샘플링 라인(20, 21)은 예를 들면 1000피트 정도의 거리에 대해 검출기로 연장한다. 상기 샘플링 라인의 길이는 상술된 것처럼 변환된 기체 NO가 예를 들면 PTFE(DuPont으로부터 입수되는 PTFE의 TEFLON™상표)로 구성된 샘플링된 라인의 내부 표면에 대해 낮은 흡수 계수를 갖고, 반면에, 샘플 입구 기체의 경우에 아민이 측정되지 않아서 샘플링 라인의 침전이 거의 문제가 되지 않는다.
또 한 실시예에서, 컨버터는 샘플링 영역 부근에 위치하지 않고, 실리카-강철 샘플링 라인이 이용된다. 상기 라인들은 스테인레스 강철(stainless steel)로 이루어지고, 내부 표면은 용화된 실리카의 얇은 층으로 코팅된다. 상기 내부 표면은 비공성(nonporous), 화학적으로 불활성이고, 아민에 대해 낮은 흡수 계수를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 샘플 기체가 통과된 컨버터 내에 열이 가해진 스테인레스 강철 표면(500℃ 내지 1000℃의 온도에서)이 있다. 이것은 공기 샘플 중에 포함된 산소로써 산화 할 수 있다. 설비에서 예측될 수 있는 특별한 아민 세트에 의지하여, 컨버터 표면의 정확한 온도는 아민의 가장 효율적인 변환을 최대한 활용하기위해 결정된다. 다른 실시예들에서, 열이 가해진 석제로 표면이 이용된다. 다른 실시예에서, 촉매 표면이 촉매 작용으로 발생하는 산화작용에 제공되고 상기 촉매표면에서 표면 온도가 더욱 낮아질 수 있다. 상기 적당한 변환 기술은 비용 및 사용 조건을 고려하여 바람직한 적용에 의하여 결정된다.
상기 NOX 검출기(7) 또는 분석 모듈(analytical module)은 컨버터(6)와 함께 도 5에서 도시된다. 이 경우에 컨버터로부터 검출기로 연장하는 두 개의 샘플링 라인(20,21)이 제시되어 있다. 선택 밸브(12)의 활동에 의하여, 컨버터 내에서, 라인(20)은 컨버터 반응 단위(10)를 우회하는 반면에 라인(21)은 변환된 기체를 검출기에 제공한다. 현재 바람직한 실행에서, 상기 검출기는 NOX 검출에 대하여 화학발광을 이용한다. 이러한 목적을 위하여, NO는 반응 챔버(30)내에서 오존과 함께 반응이 야기된다. 즉,
NO + O3 → NO2
* + O2
상기 오존은 내부 오존 발생기(32)에 의하여 제공된다. 이것은 기저상태로 되돌아오면서 적절하게 냉각된 광전자중배관(photomultiplier)(34)에 의하여 검출된 프로톤, hυ를 방출하는 전자적으로 여기된 NO2를 생산한다. 반응은 다음과 같다.
NO2
* → NO2 + hυ
관련된 전자들은 광전자중배관 (PMT)으로부터 신호를 증폭하여 NOX 농도를 판단한다.
상기 오존 반응은 아민이 NO로 변환하는 것을 방지하는 상황하에서 수행되어, 샘플 포트 NOX(u)로부터 변환되지 않은 채로 도달한 샘플중의 NOX 판단이 샘플 도관(sample conduit)의 내부 표면에 접착된 아민 또는 공기 샘플중의 아민에 의하여 방해받지 않는다. 그후, 전체 아민 검출 AT는 변환된 샘플에 대한 NOX(c) 판단과 변환되지 않은 NOX(u)에 대한 판단의 비교에 의하여 결정되며 다음과 같다.
NOX(u) - NOX(c) = ΔNOX = AT
현재 사용되는 광전자중배관과 함께 일반적인 심 UV 노광 공정에 대하여 요구된 감도를 얻기 위하여, 상기 광전자중배관 튜브는 거의 -5℃까지 냉각되었다. 반도체 제조에서 차세대 미세 분해 심 UV 노광에 대해 요구되는 감도를 얻도록, 상기 튜브는 연관된 열전자 냉각기(36)에 의하여 -15℃까지 냉각된다. 또한, 동일 제조업자에 의하여 제조된 광전자중배관 튜브의 감도에 있어서 중요한 변화가 있기 때문에, 분석기 감도 또한 요구되는 성능을 위해 최적의 광전자중배관 튜브를 테스팅하고 선택함에 의하여 증가된다. 다른 실행동안 NOX는 Bedford, Massachusetts의 Tytronics, Inc.로부터 입수된 장치를 사용하는 비색 방법(colorimetric method)에 의하여 검출되고, 연속적인 직렬 샘플링에 기초한 다른 방법들도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 추가적인 샘플 라인이 도 6에서도시된 것처럼 이용될 수 있다. 예를 들면, 샘플링 라인(20 및 21)과 함께, 다른 라인이 샘플링 다기관(5)에서 스크러버(24)로 변환되지 않은 샘플을 향하게 하도록 이용된다. 상기 스크러버는 화학적으로 처리된 탄소 필터를 이용하여 아민을 샘플로부터 제거하도록 하거나 또는, 상기 아민은 액체 스크러버 용액을 통하여 샘플 공기를 버블링함에 의해 제거된다. 상기 세척된 샘플중의 NOX 농도는 샘플링 라인(20)에서 변환되지 않은 샘플의 농도와 비교된다. 두 가지 판독이 동일하거나 또는 미리 결정된 차별역 내에 존재한다면, 상기 방법은 NOX 판독이 정확한 변형을 더욱 제공한다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 하나 이상의 컨버터와 관련된 기구에서, 각각의 컨버터-검출기 부시스템(subsystem)은 단일기구로써 생각되고, 다른 컨버터-검출기 부시스템들과 무관하게 측정된다. 도 1에서 도시된 바람직한 실시예에서, 두 개의 컨버터-검출기 부시스템이 있다. 즉, 하나의 부시스템은 트랙 및 공기 필터 시스템(1)을 제공하고, 다른 부시스템은 스테퍼 및 그것의 공기 필터 시스템(1a)을 제공한다. 측정을 위하여, "제로 공기(zero air)" (아민 오염물이 실제적으로 없는 공기)가 필터 시스템(1)에 의하여 스테퍼 부시스템에 대해 제공되고, 필터 시스템(1a)에 의하여 트랙 부시스템에 대해 제공된다. 샘플링 제로역치 부근에 컨버터를 지님에 의하여 아민에 노출된 샘플링 라인의 길이는 감소되고, 시스템의 반응시간을 증가시킨다.
각 컨버터-검출기 부시스템을 측정하기 위하여, 오염물의 알려진 농도를 갖는 둘 이상의 샘플이 도 7에서 도시된 것처럼 기구에 제공된다. 그후, 상기 기구 반응은 알려진 농도와 비교되고, 측정 커브가 발생되고 상호간 또는 전기적으로 소프트웨어를 통하여 기구와 관련되어 기구의 반응에 대한 보정을 제공한다. 일반적으로, 농도 범위에 대한 기구 반응은 연장된 기간동안 안정하다. 상기 기구는 제로 보정에 대해 민감하고, PMT의 이동과 같은 이유로, 상기 곡선은 시간이 변함에 따라 다양한 정확한 제로 판독에 대해 상대적으로 이동됨에 틀림없다. 노광 처리동안 해로운 오염물 농도는 급격히 낮아지기(1ppb 또는 그이하의 크기로) 때문에, 바람직한 시스템에서 제로 측정은 제로 판단의 충실도를 확인하도록 규칙적으로(거의 하루에 한번) 실행된다. 바람직한 실시예의 실행에서, 상기 검출 시스템은 도 8에서 제시된 것처럼, 연속적으로 작동하도록 배치되어, 그것으로 상기 시스템은 샘플 포트 각각에 대해 교대로 전체 아민 검출을 수행하고, 각 사이클에 대해 두 번의 측정 및 검출기가 작동하는 각각의 컨버터에 대하여 한 번의 측정을 행한다.
바람직한 실시예에서, 측정을 위해 사용된 제로 공기는 출구 포트(4및 4')에 의하여 제공된다. 그후, 상기 기구는 측정 샘플에 대하여 제로 판단을 제공하도록 지시된다.
출구 포트(4) 및 중간 포트(3)에서 샘플에 대한 전체 아민 판단 사이의 차이가 0보다 크지 않은 경우에, 출구 포트(4)에서의 샘플은 제로 공기를 정하기 위해 사용된다. 다른 바람직한 실시예에서, 마지막 필터 단보다 우선하도록 위치된 샘플링 포트는 필터 스택의 출력으로부터의 제로 공기는 사실 제로 공기임을 입증하기 위해 사용된다. 또한, 다른 실시예에서, 붙박이식으로 제공된 제로 공기 발생기가 사용된다. 상기 발생기는 대기를 필터링하거나 액체 스크러버 용액을 통하여 공기를 버블링하여 제로 공기를 제공한다.
도구들이 위치하는 청정실 외부에 바람직하게 위치한 외부 컴퓨터가 완전한 노광 공정을 모니터하고 작업을 제어하기 위해 사용된다. 상기 소프트웨어는 적용하기에 알맞도록 제작된다. 실행 데이터가 상기 컴퓨터에 제공되어 도구 클러스터의 오염물 내력을 공급하기 위해 사용되는 기록 보관 데이터 베이스(archival data base)를 제공하는 컴퓨터에 제공된다.
샘플링된 특별한 포트를 기초로, 기구의 작동에 사용되는 소프트웨어는 어느 컨버터-검출기 부시스템이 측정될 지와 측정 목적을 위해 제로 공기의 적합한 공급원을 결정한다. 또한, 상기 소프트웨어는 어떤 측정 곡선이 사용될 지를 나타낸다. 검출 시스템이 측정되고 새로운 제로 판단이 결정됨에 따라 상기 측정 커브가 조정된다.
바람직한 적용에서, 도 9에서 도시된 제어 기구(instrumentation)는 트랙과 스테퍼 도구에서 오염물의 레벨과 필터링 시스템의 성능을 모니터링한다. 스테퍼 또는 트랙에서의 판단이 미리 설정된 역치를 초과한다면, 경고가 가능하고, 상기 공정은 즉시 중단된다. 그러나, 이러한 검출 시스템의 사용에 의하여, 비상 사태의 발생이 보통 회피될 수 있다.
도 9에서, 제시된 것처럼, 상기 필터링 시스템은 실시간에서 연속적으로 다음과 같이 모니터링된다. 입구에서 필터 시스템으로의 샘플은 다른 브론스테드 염기 오염물질 입력의 정량 내력을 시간외에(over time) 필터로 제공한다. 필터 스택의 출구 및 필터 시스템을 따라 중간 위치로부터의 샘플을 사용함에 의하여, 이 위치로부터 농도 차이를 측정하면, 다음 단계 중 하나가 야기된다. 즉, 농도차가 영(녹색 상태)이고, 도구에서 전체 아민 또는 브론스테드(Bronstead) 염기 농도가 작동 한계 내에 있다면, 그때 작동은 중단 없이 계속되고, 차이가 영보다 클 때는 농도차가 미리 설정된 역치와 비교되고, 역치가 초과되지 않는다면(황색 상태), 작업은 계속되지만, 필터 대체가 예정되고, 역치가 초과되거나, 도구에서 검출된 전체 아민이 작업 한계를 초과한다면(적색 상태), 작업이 즉시 중단된다.
필터 대체를 위한 시간을 예측하는 다른 방법은 필터링 시스템의 샘플 포트 상향으로부터 전체 아민을 검출하도록 전체 아민 검출기를 사용한다. 이것은 필터링 시스템을 통과하는 기류 중에 오염물 농도의 이전 내력에 대한 정보를 제공한다. 시스템으로 들어가는 공기오염은 연중 계절, 지역의 산업 또는 농업 활성화, 또는 설비내의 부수적인 파편(spill)으로 인해 변화될 수 있다. 전체 오염물질 속도는 시간외에 상향 샘플 포트에서 모니터링된다. 그리고, 필터의 이전 성능과 함께 적재되는 오염물질 내력의 상호관계에 의하여, 중간 단계에서 모니터링된 것처럼, 남아있는 필터 수명의 양이 산출되고, 필터 요소가 변화될 때, 시간이 설정된다. 이러한 특징을 조합한 시스템에서, 필터링 시스템의 출구에서 샘플링 포트로부터의 정보가 사용되어져 보호되고 있는 환경으로 오염물이 들어오지 않는 것을 확인하기 위해 사용되고, 중간 포트가 초기 경고를 제공하기 위하여 사용되고, 상향 샘플은 이면의 오염에 대한 정보를 제공하기 위해 사용되고, 필터 성능을 결정하기 위해 사용된다. 어떤 경우에, 다수의 중간 샘플링 포트들이 필터링 시스템을 따라서 사용되어 필터 요소들의 변화가 언제 예정될 지를 나타내는 것을 돕기 위한 정보를 더욱 제공한다. 출구에 밀접한 중간 포트는 검출 시스템을 위하여 제로 기준으로써 출구 공기의 정확함(fidelity)을 입증하도록 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 제조 설비내의 다양한 위치에서 멀게 위치한 3개 이상의 컨버터들이 있다. 컨버터는 청정실의 일반적인 상태를 모니터링 하기 위해 사용되고, 한 쌍의 컨버터들은 다른 도구 클러스터 주변의 오염물을 모니터링하기 위해 사용되고, 다른 컨버터는 화학 저장고내의 오염물 레벨을 모니터링 하기 위해 사용되어, 화학 파편의 초기 표시를 나타낸다.
도 10에서 제시된 다른 실행에서, 컨버터-검출기 기구가 이동가능한 누전 검출기(mobile leak detector)로써 구성된다. 이동가능한 유니트가 제조 설비의 선택된 범위로 이동되어 오염물 누출의 가능한 영역을 찾는다. 단계적으로 높아지는 아민의 농도 경향에 의하여, 이동가능한 유니트는 오염물질의 공급원을 제한한다.
도 11에서 도시된 것처럼, 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명은 온도, 핫 플레이트의 온도, 냉각 플레이트(chill plate)의 온도, 노출 시간 등등을 포함하는 트랙의 작동 상태를 모니터링하는 센서 배열을 갖는 다중점 샘플링 시스템과 조합된다. 전체 아민 검출기는 포토레지스트가 반도체 웨이퍼에 적용되는 코팅 단계 동안 헥사메틸디실로제인(hexamethyldisilozane)(HMDS)과 같은 접착 프로모터의 농도와 같은 공기중의 처리 오염물(process contaminants)을 모니터링한다. 그때, 상기 웨이퍼는 노출을 위해 스테퍼로 보내지고, 현상(developing)을 위하여 트랙으로 다시 보내진다. 상기 단계동안, 다른 또는 동일한 전체 아민 검출기는 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH)(tetramethylammonium hydroxide)와 같은 내부적으로 가능하게 처리된 화학 오염물질의 농도를 모니터링하여 다음 현상 단계에서 사용된다.
본 발명은 전체 아민의 판단에서 NMP 및 암모니아의 동시 검출을 가능하게 하여 통상적으로 별도의 검출기를 사용하여 이전에 모니터링된다. 본 발명은 전체 아민 판단에서 노광 공정에 해로운 것으로 공지된 몰포린(morpholine), 디에틸아민 에탄올(diethylamine ethanol) 및 시클로헥실아민(cyclohexylamine)과 같은 기타 아민 즉, 높은 습도 지역에서 부식을 억제하도록 일반적으로 사용되는 시료의 검출을 가능하게 한다. 특히, 해산물과 같은 구내식당으로부터의 아민은 다이어트와 흡연습관에 의지하면서 높은 레벨의 아민 오염물질을 만들어낼 수 있는 직원들의 호흡으로부터 나온 아민과 함께 검출에 포함된다. 설명된 것처럼, 도시된 시스템은 모든 공기 운반된 아민을 일반적으로 검출가능한 화합물로 실제적으로 변환하고, 수소결합하는 오염물의 레벨을 나타내기 위해 상기 화합물을 검출한다.
본 발명의 다른 이점은 청정실의 검정공정에 대한 개조이다. 지금까지, 상기 검정 공정동안, 청정실에 존재하는 각각의 개별 분자의 염기가 별도의 검출기에 의하여 검출되어야 했다. 농도는 청정실에 적재된 전체 염기를 나타내는 수를 제공하여 합계되었다. 예를 들어, 각각 10,000ppt의 농도를 갖는 세 개의 염기들이 존재한다면, 청정실 레이팅(rating)은 MB30,000(또는 30,000ppt)이 될 것이다. 본 발명은 단일 판독으로 청정실내에 적재된 전체 염기를 제공함에 의하여 개별적인 염기 검출 문제를 해결한다.
다른 면에서 검출에 화학 발광 방법을 사용하는 이전의 경우에, 암모니아 또는 전체 질소 화합물 계산을 위한 샘플링 전략 및 신호 계산은 두가지 변환된 샘플의 출력을 기초로 했다. 본 발명자들은 그러한 방법이 검출공정 동안 저농도인 "전체아민" 측정에 시도될 때 상기 방법은 주위 NO 및 NO2 농도의 주기적인 변화를 고려하지 않는 다는 사실과 그러한 변화는 중요한 판독에 상당히 영향을 미친다는 사실의 중요성을 깨달았다. 주위 NO 또는 NO2 농도의 변화가 없다면, 상기 암모니아 또는 전체 질소 화합물이 안정해질 것이고, 정확한 출력을 공급할 것이다. 그러나, 주위 NO 및 NO2 레벨의 작은 변화가 일어난다면, 그때, 전체 측정의 정확도는 수정될 것이고, 주위 NO 또는 NO2 레벨의 큰 변화는 시끄러운 신호를 만들어 상기 데이터는 유용하지 못하다.
본 발명에 따라, 염기에 민감한 공정의 보호를 위하여 저농도인 전체 아민의 정확한 화학발광 검출이 이루어질 수 있다.
또한 다음 실시예는 이점에 있어서 특히 효과적이다. 이 실시예는 아민 또는 공정-특이적인(예를 들면, 포토레지스트-코팅된) 제거 장치 또는 스크러버를 사용하여 동일 공급원의 제 2 채널로부터 "전체 아민"을 비특이적으로 측정하기 위하여 하나의 채널에서 기준 샘플을 제공한다. 중요한 아민계와 일치하는 모든 분자들을 기준 샘플로부터 실제적으로 제거함에 의하여, 기준 샘플은 표적 공기 샘플에서 화학발광 검출기에 의하여 검출된 NO 농도에 기여하는 이면의 질소포함 오염물을 제거하는 기준선으로서 사용될 수 있다. 또한, 아민 검출 감도가 화학발광 NO 농도 측정의 작동 압력이 감소함에 따라 향상된다는 것이 결정된다. 따라서, 상기 화학발광 NO 검출은 낮은 소음 레벨을 얻고 1ppb(part per billion), 바람직하게 0.5ppb 또는 더 좋은 검출 감도를 얻도록 절대기압 150밀리바, 125밀리바 또는 그이하의 부압에서 바람직하게 실시된다.
도 12a에 따르면, 바람직한 실시예에서, 샘플 운반 열(110)이 선택된 샘플링 위치에서 주위 NOX를 포함하는 제로 공기(즉, 아민이 없는 공기)에 대한 내부 기준을 사용하여 기체 샘플 중의 전체 아민 농도를 결정하기 위해 제시된다. 상기 샘플 운반 열(110)은 샘플 포트(112)로부터 각각 들어오는 샘플을 두 부분으로 나누고, 별도로 각 부분을 삼 방향 밸브(122)를 경유하여 화학발광 검출기(126)가 따르는 열 촉매 컨버터(124)로 향하게 한다. 채널 A는 상기 샘플의 일부를 아민 스크러버(120)로 향하게 한 후, 삼방향 밸브(122)로 향하게 하고, 반면에 채널 B는 샘플의 일부를 밸브(122)로 직접 향하게 한다. (본 명세서에서 사용된 단어 "스크러버"는 효과적인 아민 제거 장치 또는 아민이 사용되는 검출 시스템의 반응에 대해 영향을 받지 않는 방법으로 아민을 처리하는 장치를 언급할 의도로 사용된다.)
채널 A 및 B로부터 원 샘플의 스크러빙된 부분 및 되지 않은 부분들이 각각 열 촉매 컨버터(124)를 통하여 삼방향 밸브(122)로부터 단일 도관에서 시간에 따라 분리된 샘플로서 화학발광 검출기(126)로 진행된다. 채널 A 및 B의 샘플에 대한 화학발광 검출기(126)의 반응 사이의 차이는 원 샘플인 기체에서 전체 아민 농도와 동일하다. 상기 검출기는 125밀리바 또는 그 이하의 압력에서 진공펌프(128) 및 상방향 압력 감소기(118)의 합동 작용에 의하여 작동한다.
샘플 운반 열(110)은 샘플링 포트(112)중 하나로부터 샘플 기체를 처음에 선택하고 선택 밸브(114)에 의하여 샘플 라인(116)으로 샘플을 운반한다. 용화 실리카(예를 들면, Silcosteel™)로 코팅된 스테인레스 강철을 포함하는 샘플 라인(116)이 바람직하다. 용화 실리카로 코팅된 샘플 라인들은 다공성이고 비활성이며, 그러므로 튜브를 통과한 암모니아 및 유기아민들에 거의 영향을 받지 않는다. 반대로, PTFE의 일반적으로 사용되는 배관(tubing)은 상대적으로 다공성이고, 암모니아 및 아민과 반응하는 강산인 염소를 방출하는 경향이 있어 전체 아민의 측정을 방해한다. 실리카는 화학 증기 증착을 사용하여 스테인레스 강철 상에 증착될 수 있다. 또한, 유리배관, 강철배관 및 유리 섬유배관은 샘플 라인 오염물을 감소시키도록 실리카로 코팅될 수 있다. 실리카로 코팅된 샘플 라인(116)은 샘플링 포트(112)로부터 기체 샘플을 화학발광 검출기(126)로 운반하도록 샘플 운반 열(110)의 전체에 걸쳐 사용된다. 어떤 응용에서는 유리를 포함하는 샘플 라인이 사용되고, 상기 유리 샘플 라인들은 실리카로 코팅될 수 있다. 상기 유리 샘플링 라인들은 에폭시로 강화될 수 있다.
어떤 유익한 실시예에서, 샘플 라인(116)은 전기 가열 라인을 사용하여 라인의 전체 길이를 따라서 대략 50℃까지 실제적으로 가열된다(예를 들어, 미국 특허(3,727,029) 참조하고, 본 명세서에 참고로 수록됨). 이것은 아민이 배관 벽에 증착되는 것을 줄이고(아민-부착 계수(amine-sticking coefficient)) 따라서 교체 샘플 기체 슬러그(alternating sample gas slug)의 샘플 라인 오염을 줄인다.
이와 관련해서, 상기 라인 상에 실리카 코팅 사용과 샘플라인을 가열의 조합은 다른 조성의 샘플링 라인 가열이 그 자체로 효과를 제공할 수 있음에도 불구하고 유익하다. 가열은 샘플 라인의 벽에 합체되거나, 그것에 대하여 열 전이 관계로 배치되는 전기적인 저항 와이어를 사용하여 바람직하게 수행된다.
선택 밸브(114)(에를 들면, Vici에 의하여 제조된 다중 위치 밸브)는 다른 위치의 샘플들이 단일 샘플 운반 열(110)로 운반되도록 한다. 밸브(114)에 이어, 기체 샘플은 압력 감소기(118)(예를 들면, 모세유리배관 또는 작은 구멍과 같은 흐름 제어기)를 통과하고, 압력 감소기에서의 압력은 압력 감소기(118) 상부의 대기압으로부터 하부의 대략 대기압의 1/10로 떨어진다. 상기 압력 감소는 검출기(126)의 하향에 위치한 진공 펌프(128)에 의하여 유지된다. 압력 감소기(118)는 아민의 부착 계수(sticking coefficient)를 감소시키기 위하여 50℃까지 가열된 측정 유리 모세배관을 포함한다. 상기 압력 감소기는 유리, 세라믹, 스테인레스 강철, 석영 또는 금 또는 다른 불활성 재료로 내부 도금된 스테인레스 강철로 된 튜브로 제조될 수 있다. 고감도 검출을 가능하게 할 뿐 만 아니라, 압력 감소기(118) 및 진공 펌프(128)에 의하여 제조된 샘플의 낮은 압력은 전체 아민 농도를 측정하는 반응 시간을 줄인다. 이것은 샘플이 운반 열을 신속하게 이동하기 때문으로 예를 들면, 설명된 시스템에서, 밸브(122)는 정상 작동함에 있어서 매 7초마다 채널 A 및 B사이로 이동될 수 있다.
다른 실시예에서, 기준 공기 및 표적 공기는 다른 입력으로부터 샘플링될 수 있다. 이러한 실시예에서, 동일한 압력이 입력 위치로부터 컨버터 입력으로 떨어지도록 채널 A 및 B를 구성하는 것이 바람직하다. 도 12b를 참조하면, 분리 압력 감소기(118a, 118b)가 채널 A 및 B에서 사용될 수 있다. 각 채널에서의 압력 하강이 대략 동일하다는 것을 확신하도록, 채널 A에서 압력 감소기(118a)는 채널 A에서 압력에 대한 아민 스크러버(120)의 영향을 보상하기 위하여 압력 감소기(118b) 보다 더 큰 구멍을 포함한다. 그래서, 압력 감소기(118a) 및 삼방향 밸브(123a) 사이의 압력 하강이 압력 감소기(118b) 및 삼방향 밸브(123b)사이의 압력 하강과 같다.
상기 기체가 채널 A 및 B로의 분열하는 것은 샘플이 압력 감소기(118)에 존재한 후에 일어난다. 삼방향 밸브(122a)가 샘플을 채널 A 및 B로 향하도록 하기위하여 사용된다. 채널 A의 아민 스크러버(120)는 보호된 노광 또는 다른 공정이 민감하게 반응하는 전체 다중 염기 또는 아민을 샘플로부터 선택적으로 제거하도록 구성되지만, 다른 질소 함유 화합물에는 영향을 미치지 않도록 구성된다. 아민 스크러버(120)는 바람직하게 고체 상태 스크러버로, 활성 술폰(sulfonic) 또는 카르복실 그룹과 함께 이온 교환 수지로 구성된다. 또한, 상기 스크러버는 바람직하게 공기로 운반되는 분자 염기(예를 들면 포토레지스트-코팅된 기판, 약산이 코팅된 기판, 강산이 코팅된 기판, 이온 교환수지 물질, 또는 화학적으로 처리된 활성 탄소 및 분자 시브(seives))와 바람직하게 결합하는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 활성 매체의 성질은 검출 공정의 선택성을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 상기 스크러버는 상술된 실시예 1 내지 10에서 "제로 공기"를 공급하는 공기 필터 라인을 따르는 화학 공기 필터 매체가 될 수 있다. 넓은 면의 본 발명의 다른 실시예에서 상기 스크러버는 습식 스크러버일 수 있다.
강한 양이온 교환 수지는 도 12a의 스크러버(120)에서 스크러버 물질로서 바람직하다. 아민 스크러버(120)내에서 강산인 수지는 암모니아 및 다른 아민과 같은 다중 분자 염기를 제거하여 전체 아민을 검출할 수 있다. 높은 아민 제거 효율성(예를 들면, 중요한 모든 아민에 대하여 약 100%의 제거 효율)을 갖는 강한 양이온 교환수지는 강 및 약 분자 염기의 제거를 보장하여 강 및 약 염기에 민감한 포토레지스트 노광 기술에 적당하다. 강염기에만 민감한 기술에 대하여, 약산 이온 교환 수지가 사용될 수 있기 때문에, 약 염기가 제거되지 않고 스크러빙된 샘플과 되지 않은 샘플에도 동등하게 발생한다. 몇 가지 실시예에서, 아민 제거기가 채널 중 하나를 통과하는 공기로부터 중요한 다중 아민 만을 제거하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 한정된 다중 아민 계에 특히 민감한 공정을 수행하는 포토레지스트 시스템과 결합될 수 있고, 아민 제거기는 공정이 특히 민감하게 반응하는 한정된 아민계만을 선택적으로 제거하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 아민 제거기는 포토레지스트 코팅된 비드들을 구비할 수 있고, 상기 포토레지스트 코팅은 공정의 포토레지스트와 일치한다.
채널 A에서 아민 스크러버(120)로 빠져나가는 샘플은 해로운 분자 염기를 본질적으로 포함하지 않는다. 즉, 원치않는 아민의 전체 농도는 대략 0이다. 이러한 아민이 없는 샘플은 채널 B로부터 스크러빙되지 않은 샘플에서 전체 아민 농도를 측정하는 목적을 위한 기준 샘플이 된다.
또한, 도 12c에서 도시된 것처럼, 모니터링된 특별한 공정에 대하여 스크러버 시리즈중 하나 이상의 스크러버가 이용될 수 있다. 이러한 스크러버는 다른 온도에서 열이 가해질 수 있고, 다른 반응물을 포함할 수 있다. 다른 공정들을 보호하는 검출 시스템의 적용에 있어서, 각 공정이 보호되어야하는 특별한 아민을 검출하기 위하여 밸브 및 우회 시스템을 실행하여 다중 섹션 스크러버의 특별한 스크러버 섹션 선택을 가능하게 한다.
도 12a의 상방향 밸브(122)는 채널 A로부터 아민이 없는 샘플과 채널 B로부터 스크러빙되지 않은 샘플이 번갈아서 신속한 순서로 열 전환 변환기(124)로 향하게 되는 것을 허용한다. 예를 들면, 125 밀리바 압력에서 운반열을 작동하는 것은 삼방향 밸브(122)가 분당 여러 번 채널 A 및 채널 B사이에서 스위칭되는 것을 가능하게 하여 원한다면 짧은 모니터링 기간 예를 들어, 10분 이하 내에서 판독 수를 평균할 수 있다.
열 촉매 변환기(124)(예를 들면, Thermo Environmental Instruments Inc.에 의하여 제조된)는 각 기체 샘플에서 아민을 열 산화에 의하여 일산화질소(NO)로 변환한다. 채널 B로부터 주어진 임의의 샘플은 다양한 아민(몰포린, 디에틸아민 에탄올, NH3 및 표준 메틸 피롤리디논과 같은)을 포함할 수 있기 때문에, 열 촉매 변환기(124)는 많은 유형의 아민에 대해 높은 변환 효율을 가져야 한다. 넓은 범위의 아민에 대해 높은 변환 효율(85-100%)을 얻기 위하여 900℃까지 열이 가해진 스테인레스 강철(304 등급) 표면이 열 촉매 변환기(124)내에서 사용된다. 상기 기체 샘플은 열이 가해진 스테인레스 강철을 통과하여 아민이 NO 변환되어 산화된다.
적당한 촉매 변환기는 도식적으로 도 12d에서 도시된다. 상기 컨버터는 촉매 요소(152)(예를 들면, 백금 및/또는 팔라듐)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 반응 챔버(150), 반응 챔버를 가열하는 가열 요소(154) 및 반응 챔버의 온도를 조정하는 동력 제어 중계기(158)와 결합된 열전지(thermocouple)(156)로 구성된다.
변환기의 효율이 높아지면 높아질수록, 동일 샘플 농도에 대해 검출된 NO 농도 신호가 높아진다. 이러한 이유로, 높은 변환 효율이 바람직하다. 그러나, 변환 효율이 중요한 모든 아민에 대한 것과 동일할 때, 전체 아민 농도의 측정이 실제적으로 향상된다. 조건을 달리하여 가장 높은 효율로 변환된 상이한 오염물이 있는 곳에서, 도 12e에서 제시된 것과 같이, 컨버터 시리즈가 사용된다. 몇가지 바람직한 실시예에서, 상기 컨버터들이 다른 온도에서 및/또는 다른 챔버 디자인 및 물질과 함께 작동된다.
몇 가지 적용에 있어서, 열 촉매 컨버터(124)로 들어가는 기체 샘플은 아민이 아닌 분자를 포함할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 NO로 변환될 것이다. 예를 들면, NF3 및 HCN과 같은 화합물들은 아민이 아니지만, 기체 샘플중에 존재한다면 열 촉매 컨버터(124)에서 NO로 전환될 것이다. 그러나, 이러한 화합물은 염기성이 아니므로 아민 스크러버(120)는 상기 화합물을 보유하지 않기 때문에 전체 아민 농도 계산에 영향을 미치지 않을 것이다. 그와 같이, 채널 A 및 채널 B로부터의 샘플들은 동일한 양의 상기 비-아민 화합물을 포함하고, 열 촉매 컨버터(124)는 이러한 화합물을 NO로 변환하지만, 채널 A 및 채널 B에 대하여 동등하게 행해져서 어떤 영향을 상쇄한다. 또한, 모니터링된 공정이 단지 강염기에 민감하다면, 다양한 강 염기 아민만을 제거하는 예를 들면, 약 산인 스크러버가 선택된다. 이 경우에, 약 염기 아민이 양쪽 채널들에 모두 존재하기 때문에, 그들의 존재는 시스템의 반응에 영향을 미치지 않는다.
변환된 샘플들은 열촉매 변환기(124)를 빠져나가 화학발광 검출기(126)(예를 들면, Thermo Environmental Instruments Inc.에 의하여 제조된)로 들어간다. 검출기(126)는 NO 검출에 대하여 화학발광을 사용한다. 전형적으로, 화학발광 검출기(126)에서의 최대 신호가 약 65 Torr 및 1분당 약 1.5 리터의 흐름속도에서 상기 설명된 작업 조건하에 얻어진다. 검출기(126)는 대략 125 밀리바에서 작동하고 낮은 아민 농도의 검출에 적당하다. 상기 높은 감도는 1ppb보다 작은, 바람직하게 0.5ppb 이하인 전체 아민 농도를 검출하도록 한다.
검출기에서, NO는 오존과 반응하도록 되어 기저 상태로 돌아올 때 광전자중배관(phtomultiplier)에 의하여 검출된 광자, hν를 방출는 전기적으로 여기된 분자(NO2
*)를 생산한다.
NO + O3 → NO2
* + O2
NO2
* → NO2 + hν
광전자중배관으로부터의 신호는 제어 시스템(130)에 의하여 시간계 NO 농도 값으로 변환된 후, 선택된 샘플링 지점으로부터 기체 샘플의 전체 아민 농도가 예를 들면, 상기 값을 적당히 평균하고 차이를 알아냄에 의하여 결정된다. 기체 샘플에 대한 전체 아민 농도는 시간 t1(또는 t1+t3+…+tn-1 (n은 짝수)에서 결정된 NO 농도 평균)에서 채널 B로부터의 스크러빙되지 않은 샘플의 NO 농도와 예를 들면 시간 t2(또는 t2+t4+…+tn(n은 짝수)에서 결정된 NO 농도의 평균)에서 채널 A 로부터 아민이 없는 샘플의 NO 농도 사이의 차이와 같다.
부가적인 채널들이 샘플링된 공기의 구성요소를 분석하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 12f를 참고로, 세 개의 채널(CH1, CH2 및 CH3)이 NO, NO2 및 변환될 수 있는 질소를 포함하는 기타 비아민 화합물의 구성요소 농도와 샘플링된 지역의 공기에서 전체 아민 NO를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 다음 토론은 샘플링된 공기에서 질소 함유 화합물에 중점을 둔다. NO, NO2, 아민 및 기타 N 포함 화합물은 CH1을 통하여 NO 검출기에 도달하고, 상기 NO 검출기는 샘플링된 공기에서 NO 농도를 나타내는 신호를 발생한다. NO2와 기타 변환될 수 있는 질소 함유 분자들로부터 변환된 NO를 포함하는 NO 및 비 변환되는 질소 함유 분자들은 CH2를 통하여 NO 검출기에 도달하고, CH1 과 CH2에 대한 검출기 신호들 사이의 차이는 NO2 및 기타 비아민의 농도 측정을 제공하고, 질소 함유 화합물은 샘플링된 공기에서 NO로 변환될 수 있다. NO2, 아민 및 기타 변환가능한 질소 함유 분자로부터 변환된 NO를 함유하는 NO와 비 변환가능한 질소 함유 분자들은 CH3을 통하여 NO 검출기에 도달하고, CH2 및 CH3에 대한 검출기 신호의 차이는 샘플링된 공기에서 전체 아민의 농도 측정을 제공한다.
몇가지 수행에 있어서, 주위 NO 및 NO2 농도에 있어서 발생하는 변화는 전체 아민 농도 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있다. 방해가 확실한 경우에, 알고리듬은 채널 A 및 채널 B로부터 NO 농도에 대한 이동 평균을 기초로 전체 아민 농도를 산출함에 의하여 그러한 변동의 영향을 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 각 NO 농도 측정이 이전의 연속적인 측정에 추가되고 그 지점에서 시간에 이루어진 전체 측정수에 의하여 나누어진다. 이러한 이동하는 평균 계산은 다음의 알고리듬에 의하여 나타내질 수 있다.
이동하는 NO 평균 = (X1+X2+…+Xn)/n
상기 X는 주어진 시간에서의 NO 농도이고 n은 행해진 NO 측정의 전체 회수이다. 상기 이동하는 평균 계산은 뒤떨어진 측정 부담을 피하기 위하여 주기적으로 다시 되어야한다. 다른 알고리듬에서, 수치들 중 선택된 수가 추가되어 처음 평균수치를 제공한 후에, 가장 오래된 수치는 평균으로부터 탈락되고, 가장 새로 측정된 값이 그것에 추가된다.
또한, 화학발광 검출기(126)로부터 수신된 데이터를 수집하고 분석하는 것과 함께 제어 시스템(130)(예를 들면, 컴퓨터)은 선택 밸브(114) 및 삼방향 밸브(122)는 선택 밸브(114)와 삼방향 밸브(122)를 제어한다. 선택 밸브(114)는 샘플을 다중 샘플링 포트(112)로부터 샘플 운반 열(110)로 선택된 순서로 보내도록 제어 시스템(130)에 의하여 제어된다. 삼방향 밸브(122)는 채널 A 와 채널 B 사이에서 정해진 시간(settling times)을 기초로 스위칭하도록 제어된다. 바람직하게, 다중 스위칭 사이클이 주어진 샘플 라인에 대하여 이용되고 측정을 평균하거나 연속적인 평균이 사용되어 설명된 것처럼 전체 아민에 대하여 믿을 만한 측정을 제공한다.
또한, 몇 가지 적용에 있어서, 점선으로 제시된 것처럼, 도관(116a)이 밸브(122)와 결합되어 보조 진공 펌프(128a)와 통할 수 있고, 밸브(122)는 비-선택된 채널 A 또는 B가 보조 펌프와 결합되도록 변형된다. 이러한 방법에 있어서, 실제적으로 정상 상태(steady state) 흐름 조건이 아민 스크러버에서 유지될 수 있고, 새로운 샘플이 밸브(122)의 발동(actuation)에 대하여 컨버터(124)에서 이용될 수 있다.
도 13에 따르면, 또다른 실시예에서, 샘플 운반 열(110)은 압력 감소기(118)의 하향 지류 지점에서 추가적인 삼방향 밸브(140)를 사용한다. 삼방향 밸브(122)와 함께 삼방향 밸브(140)는 아민 스크러버(120)로부터 분리되어있어서, 반대 흐름 확산 가능성을 방지한다. 제어 시스템(130)은 삼방향 밸브(140)에 의하여 채널 A 및 채널 B로 향하게 된 샘플의 양을 제어한다. 변형된 예로서, 밸브(140)는 점선으로 제시된 도관(116b)에 의하여 보조 진공 펌프(128b)와 결합되어 실제적으로 연속적인 흐름 상태가 항상 두가지 채널을 통하여 유지될 수 있다.
도 14를 참조하면, 다른 실시예에서 압력 감소기(118)는 열 촉매 변환기(124)의 하향과 화학발광 검출기(126)의 상향에 위치된다. 이러한 실시예에서 아민 스크러버(120)와 열 촉매 변환기(124)는 대기 압력에서 작동하는 반면에 화학발광 검출기(126)는 1/10의 대기압에서 작동한다.
도 15를 참조하면, 다른 실시예서, 압력 감소기(118)은 아민 스크러버(120) 및 밸브(122)의 하향에, 열 촉매 변환기(124)의 상향에 위치된다. 이러한 실시예에서, 아민 스크러버(120)는 대기압에서 작동하는 반면에 열 촉매 변환기(124) 및 화학발광 검출기(126)는 1/10의 대기압에서 작동한다.
도 16를 참조하면, 다른 실시예에서, 기준 제로 공기를 생성하는 별도의 분리된 채널이 전체 아민 농도를 결정하는 다른 채널과 함께 병렬로 작동된다. 채널 1 및 채널 2에 대하여 샘플링 지점 선택 밸브(114a 및 114b)가 동일한 위치를 동시에 샘플링 하기 위하여 배열되고 측정될 수 있다. 채널 1은 샘플을 아민 스크러버(120)로 향하게 한 후, 열 촉매 변환기(124a) 및 화학발광 검출기(126a)로 향하게 함에 의하여 기준 제로 공기를 생성한다. 동시에, 채널 2는 샘플을 열 촉매 변환기(124b) 및 화학발광 검출기(126b)로 향하게 한다. 채널 1 및 채널 2로부터 NO 측정이 동시에 이루어진 후 비교된다. 상기 예는 전체 NO 반응이 측정됨과 동시에 사실상의 NO 및 NO2 농도를 결정함에 의하여 주위 NO 및 NO2 농도 변동의 영향을 제거한다.
제어 시스템(130')은 검출기(126a 및 126b)의 두가지 판독사이의 차이점을 근거로 전체 아민 농도를 계산한다. 측정 시스템(제시되지 않음)이 적합한 제로 기구(예를 들면, 컨버터 및 검출기의 변형을 수용하는)에 대하여 사용되어져 그것들이 함께 작동할 수 있다. 예를 들어, 실험테이블의 컴퓨터 룩업을 바탕으로 한 보정 인자(correction factor)가 사용될 수 있다. 보정 루틴(routine)이 주기적으로 수행될 수 있고, 이동 방향(motion trends)은 동적인 보정 알고리듬을 생성하기 위하여 측정되고 저장될 수 있다.
NO 및 NO2 농도의 순간적인 값이 항상 알려져 있고 계산 사이클동안 변하지 않기 때문에 상기 배열은 주위 NO 및 NO2 농도 변화로 인한 소음 가능성을 없앤다. 사실상 이러한 시스템은 제로에 대한 주위 NO 및 NO2 측정 사이의 시간을 줄여서 단일 계산 사이클동안 NO 및 NO2 농도 변동의 기초적인 문제를 해결한다.
다양한 실시예가 유용한 방법으로 실행될 수 있다. 아민 스크러버의 파라미터는 주어진 공정에 영향을 미치는 아민들 만을 제거하기 위하여 선택된다. 하나의 유용한 예에서, 포토레지스트 코팅된 비드들은 스크러버로서 사용되고, 상기 공정에서 사용된 포토레지스트 물질과 일치하도록 선택된 포토레지스트 물질이 모니터링된다. 그래서 상기 스크러버는 포토레지스트 공정이 특히 민감한 아민을 제거한다. 중요한 경우에, 도 12a 내지 16의 검출 시스템에서 사용된 스크러버들이 아민에 민감한 공정에 사용하는 구성 물질을 선택하도록 구성되고 배열된다(예를 들면, 화학적으로 증폭된 포토레지스트 공정). 다른 중요한 경우에, 도 12a 내지 16의 검출 시스템은 DUV 스테퍼, 스캐너 또는 코팅/현상 트랙의 공기를 정화하기 위해 사용된 아민 공기 필터 시스템의 성능을 모니터링 하도록 결합된다. 다른 중요한 경우에, 도 12a 내지 16의 검출 시스템은 DUV 스테퍼, 스캐너 또는 코팅/현상 트랙 내주에서 전체 아민 농도를 모니터링 하도록 결합된다. 다른 중요한 경우에, 도 12a 내지 16의 검출 시스템은 DUV 스테퍼, 스캐너 또는 코팅/현상 트랙 내부에서 전체 아민 농도의 청정실 농도를 모니터링하도록 결합된다. 다른 중요한 경우에, 도 12a 내지 16의 검출 시스템은 DUV 스테퍼, 스캐너 또는 코팅/현상 트랙을 제공하는 화학 캐비넷 내부에서 전체 아민 농도를 모니터링 하도록 결합된다. 또한, 다른 중요한 경우에, 이동 유니트(도 10 참조)로써 설치되거나 고정된 센싱 지점의 배열 또는 두 시스템의 혼성으로써 작동되는 도 12a 내지 16의 실시예들이 아민 오염물 공급원의 위치를 정확하게 나타내는 조사 과정과 관련하여 이용된다. 이러한 실시예에 있어서, 농도 레벨이 증가하고 감소하는 경향을 기초로 연속적인 소프트웨어 공정 단계는 수치 배열을 스캐닝할 때 , 자동 방향 탐지기(finder)를 제공함에 의하여 아민 누출의 위치(예를 들면, 반도체 공정에서)를 결정한다. 이러한 경우에 이동가능한 모니터링 국은 아민 누출량을 찾도록 조사 알고리듬에 의하여 자동적으로 지시되고 제어된다.
모니터링 시스템에서 다중 샘플 위치의 샘플링 주파수를 제어함에 있어서, 산출 알고리듬이 유익하게 이용된다. 샘플 비용을 근거로, 다양한 샘플링 지점에 대한 샘플링 주파수들은 가장 큰 감도 및 중요성을 갖는 지점이 가장 큰 주파수로 모니터링되는 방법으로 결정된다.
도 17에서, 이러한 기능을 수행하는 시스템의 흐름챠트(170)가 제시된다. 모니터링 시스템에 대한 데이터 입력 단계는 각 샘플링 포트(112)에서 알람 사건의 평균 비용(즉, 각 위치에서 미리 정해진 전체 아민 농도를 초과하는 것과 관련된 비용)이 들어가는 단계(172), 알람 사건 주파수(즉, 특별한 샘플링 지점으로부터 취해진 샘플이 미리 정해진 레벨을 얼마나 자주 초과할지)가 들어가는 단계(174 또는 174a) 및 모니터링 시스템에 대한 자본 비용(capital cost) 및 작동 비용(operating cost)(즉, 샘플링에 대한 자본 및 작동 비용의 현재 값)이 들어가는 단계(176)를 포함한다. 처음으로, 이러한 입력은 데이터베이스로부터 들어가거나 컴퓨터와 결합된 키패드와 같은 입력 장치를 사용하여 사용자에 의하여 수동으로 입력된다. 예를 들면, 알람 주파수가 각 샘플링 지점에서 알람 사건의 기록된 내력을 참조로 소프트웨어 프로그램에 의하여 결정됨으로써 (174a)에 입력된다.
입력을 근거로, 상기 시스템은 두 개의 최초 계산을 수행한다. 단계(180)에서 산출 알고리듬은 각 샘플링 위치에서 시간당 샘플링의 제조설비 에 대한 최적의 비용을 계산하고, (181)의 출력은 비교기(comparator)(184)로 향하게 된다.
단계(180)에 대하여,
최적 샘플 비용/시간=(알람 사건 주파수)(알람 사건 비용)(안전 인자),
상기 알람 사건 주파수는 시간당 경고수와 같고, 알람 사건 비용은 경고당 달라 비용과 같다. 안전 인자(예를 들면, 2)는 알람 사건이 검출 순서의 잘못됨으로 인해 발생할 가능성을 줄이기 위하여 사용될 수 있다.
단계(182)에서, 시간당 샘플링의 사실상 설치 비용은 모니터링 시스템에 대한 자본 및 작동 비용을 근거로 결정되고 또한, 그것의 출력(183)은 비교기(184)로 향하게 된다. 단계(182)에 대하여,
사실상 설치 비용/시간=[(자본 비용/시간)+(작동 비용/시간)]/(샘플링 위치의 수).
다음 단계(180)(즉, 최적 샘플 비용)로부터 출력(181) 및 단계(182)(즉, 사실상 설치 비용)의 출력(183)이 단계(184)에서 비교되어 각 위치로부터 샘플링의 주파수가 변형될 지의 여부를 결정한다. 최적의 샘플 비용이 사실상 설치 비용보다 더 크다면, 단계(186)는 샘플링 주파수가 증가되어야 한다는 것을 결정하다. 또한, 최적 샘플 비용이 사실상 설치 비용보다 적다면, 샘플링 주파수가 감소되어야 한다고 결정된다.
단계(186)에서 제공된 정보를 기초로, 샘플 주파수가 단계(188 또는 188a)에서 변한다. 상기 최적 샘플링 주파수가 단계(188)에서 제어 시스템(130)으로 입력되는 반면에, 프로그램의 결정을 따르는 샘플 주파수를 수동으로 변화하는 단계(188a)에서 준비가 이루어진다. 각 샘플링 포트에 대한 최적 샘플링 주파수가 다음 식에 따라 계산된다. 즉,
최적 샘플링 주파수=(최적 샘플 비용/시간)(설치 샘플 주파수/사실상 설치 비용),
설치 샘플 주파수는 모니터링 시스템이 시간당 처리할 수 있는 샘플의 수를 샘플링 포트의 수로 나눈 것과 같다. 도 18은 7개의 샘플링 위치를 사용하는 가설 모니터링 시스템에 대하여 이전에 언급된 계산 예를 제공하는 표이다.
도 19를 참조하면, 다른 실시예에서, 이전 성능에 기초한 샘플 주파수를 최적화하는 시스템의 흐름챠트(203)가 제시된다. 단계(201)에서 각 샘플링 위치(112)의 농도 내력이 다 채널 염기 오염물 모니터(200)의 메모리로 들어간다. 단계(202)는 주어진 샘플링 위치가 미리 결정된 레벨을 초과하는 주파수를 계산하고 기록한다. 그후, 각 샘플링 위치에 대한 주파수 데이터가 최적 샘플 주파수 계산 단계(206)로 입력(204)이 된다. 샘플 순서가 각 샘플링 위치에서 알람 사건 비용에 따라 가중된 축적된 최적 범주의 데이터에 따라 단계(208)에서 조정된다. 또한, 상기 모니터는 존재하는 채널과 유사한 특성을 갖는 새로운 채널에 대하여 샘플링 순서를 결정하도록 구성된다. 상기 샘플 주파수 최적화는 경험상 증거를 기초로 샘플 주파수를 변경하여 모니터링 효율을 향상시킨다.
도 20을 참조하면, 다른 실시예에서, 다채널 염기 오염물 모니터(210)는 다양한 샘플링 지점에서 측정된 오염물의 평균 농도의 유사성을 기초로 모니터링하는 채널의 순서를 계산한다. 단계(212)에서, 각 샘플링 위치(112)에서 농도 내력이 모니터(210)의 메모리로 들어간다. 단계(216)는 각 샘플링 위치에서 측정된 평균 농도를 계산한다. 그후, 이러한 평균은 샘플 주파수 계산 단계(220)로 입력(218)이 된다. 상기 샘플 순서는 유사한 평균 농도 측정과 함께 채널을 분류하는 것을 기초로 단계(222)에서 조정된다.
예를 들면, 채널(1,4 및 5)이 1-3ppb(parts per billion) 사이의 농도로 항상 돌아가고, 채널(2,3 및 6)이 80-100ppb 사이의 농도로 돌아간다면, 상기 시스템은 자동적으로 샘플링 순서를 변화하도록 구성되어 채널(1,4 및 5)이 순서대로 샘플링되고, 채널(2,3 및 6)이 유사하게 샘플링된다. 유사한 채널을 분류함에 의하여, 상기 시스템은 채널들 사이에서 안정하게 되기 위해 요구되는 평균 시간 양을 감소시켜 기구가 주어진 시간에 대해 처리할 수 있는 샘플의 수를 증가시킨다.
본 발명의 어떤 총괄적인 면들은 다른 방법으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 전체 아민 검출기는 열 변환 대신에 습식 화학에 기초를 둘 수 있다. 다염기 오염물들이 열적으로 변환될 수 있는 일반 화합물은 NO외의 다른 화합물이 될 수 있다.
상기 내용에 포함되어 있음
Claims (38)
- 기체 내의 저농도 염기 오염물을 검출하는 검출 시스템에 있어서, 상기 검출 시스템은 존재하는 다중 아민의 프로톤 결합 특성과 화학양론적으로 관련된 판독을 제공하기 위하여 기체 내의 다중 아민을 조사하도록 구성되고, 상기 검출 시스템은 조사된 기체 샘플들이 통과하는 두 개 이상의 채널, 다중 아민을 NO로 변환하는 하나 이상의 컨버터 및 통과하는 공기 내의 NO 농도를 나타내는 신호를 생성하는 하나 이상의 화학발광 NO 검출기를 포함하고, 전체 아민 농도는 변환된 기체 샘플 내의 검출된 NO 농도와 변환되지 않은 기체 샘플 내의 검출된 NO 농도 사이의 차이를 근거로 결정되는 것을 특징으로 하는 검출시스템.
- 기체 내의 저농도 염기 오염물을 검출하는 검출 시스템에 있어서, 상기 검출 시스템은 존재하는 다중 아민의 프로톤 결합 특성과 화학양론적으로 관련된 판독을 제공하기 위하여 기체 내의 다중 아민을 조사하도록 구성되고, 상기 검출 시스템은 조사된 기체 샘플이 통과하는 두 개 이상의 채널, 강 및 약 아민에 대하여 높은 제거 효율을 갖고, 채널들 중 하나와 결합된 아민 제거기, 다중 아민을 NO로 변환하는 컨버터 및 통과하는 공기내의 NO 농도를 나타내는 신호를 생성하는 하나 이상의 화학발광 NO 검출기를 포함하고, 전체 아민 농도는 아민 제거기를 통과하여 변환된 기체 샘플내에서 검출된 NO 농도와 아민 제거기를 우회하여 변환된 기체 샘플내에서 검출된 NO 농도 사이의 차이로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 화학발광 NO 검출기는 125 밀리바에서 작동되고, 저농도의 아민 검출에 적당한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 2항에 있어서, 상기 NO 검출기의 상향에 위치된 압력 감소기 및 상기 NO 검출기의 하향에 위치된 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 2항에 있어서, 상기 채널들은 일반 컨버터 및 일반 검출기를 공유하고, 채널들로부터 상기 일반 컨버터 및 일반 검출기를 통하여 샘플 기체 슬러그에 주기적으로 지시하는 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 아민 제거기는 두 개 채널중 단지 하나만으로 통합되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 6항에 있어서, 공기가 컨버터로 흐를 수 있는 어떤 채널을 선택하기 위하여 배열된 다방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 7항에 있어서, 하나 또는 양쪽 채널 모두를 통하여 실제적으로 정상 상태 흐름 조건을 유지하는 다방향 밸브와 결합된 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 7항에 있어서, 아민 제거기의 상향 및 아민 제거기를 분리하는 다방향 밸브의 상향에 위치하는 제 2 다방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 6항에 있어서, 각 채널 내에 별도의 압력 감소기를 포함하고, 상기 각 압력 감소기는 아민 제거기와 함께 채널에서의 압력 하강이 다른 채널에서의 압력 강하와 같음이 측정됨을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 2항에 있어서, 상기 아민 제거기는 채널 중 하나를 통과하는 공기로부터 중요한 다중 아민 만을 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 11항에 있어서, 상기 시스템은 한정된 다중 아민 계에 특히 민감한 공정을 수행하는 포토레지스트 시스템과 결합되고 상기 아민 제거기는 상기 공정이 특히 민감한 제한된 아민계를 선택적으로 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 채널은 유리 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 13항에 있어서, 상기 유리 배관은 실리카로 코팅되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 13항에 있어서, 상기 유리 배관은 배관 벽의 아민 증착을 감소시키도록 전체 길이를 따라 실제적으로 열이 가해질 수 있는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 13항에 있어서, 상기 유리 배관은 에폭시로 강화되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 2항에 있어서, NO 및 NO2의 내부 계산 사이클 농도 변형의 크기를 낮추는 공정을 수행하도록 작동가능한 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 공정은 측정에서 평균 사이클 수가 증가함에 따라 시간외에 감소되는 측정의 소음을 평활하기 위해 선택된 이동하는 평균값을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 샘플 비용을 기초로 모니터링 시스템에서 다중 샘플 위치의 샘플링 주파수를 제어하는 산출 공정을 수행하도록 작동가능하여 가장 큰 감도와 중요성을 갖는 지점이 가장 큰 주파수로 모니터링되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 오염물질 농도를 증가시키는 것을 기초로 하는 자동 방향 탐색기를 제공하여 아민 유출의 위치를 결정하는 연속 공정을 실행하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 20항에 있어서, 상기 검출 시스템 부분이 이동가능하고 아민 유출물의 위치를 결정하는 공정에 의하여 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 채널이 미리 정해진 레벨을 초과하는 주파수에 기초하여 채널에 대한 샘플링 방법을 결정하여 다채널 염기 오염물 모니터를 제어하는 연속 공정을 수행하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 존재하는 채널이 미리 정해진 레벨을 초과하는 주파수에 기초하여 새로운 채널에 대한 샘플링 방법을 결정하여 다채널 염기 오염물 모니터를 제어하는 연속 공정을 수행하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 측정된 오염물의 평균 농도의 유사성을 기초하여 연속적인 채널 모니터링의 순서를 계산하는 다채널 염기 오염물 모니터를 제어하는 연속 공정을 수행하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 샘플링된 공기 내의 분자 아민 오염물을 모니터링하는 검출 시스템에 있어서, 상기 검출 시스템은기준 공기 샘플을 운반하는 제 1공기 채널;표적 공기 샘플을 운반하는 제 2공기 채널;표적 공기 샘플 내의 분자 아민 오염물을 NO로 변환하기 위해 제 2공기 채널과 결합되는 컨버터;기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플내에서 NO 농도를 결정하기 위해 제 1 및 제 2 공기 채널과 결합되는 화학발광 NO 검출 시스템; 및화학발광 NO 검출기의 작동 압력을 150 밀리바 이하로 감소시키기 위하여 화학발광 감소기 NO 검출기와 결합되는 압력 감소 시스템을 포함하며,이때, 상기 샘플링된 공기 내의 전체 아민 오염물 농도가 표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플에서 결정된 NO 농도사이의 차이로부터 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 25항에 있어서, 상기 압력 감소 시스템은 흐름 제한기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 25항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공기 채널들은 각각 특징적인 흐름 직경을 갖고, 상기 압력 감소 시스템은 화학발광 NO 검출기의 상향에 위치된 압력 감소기를 포함하고, 제 1 및 제 2 공기 채널의 특징적인 흐름 직알람다 작은 특징적인 흐름 직경의 공기 채널을 지니는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 27항에 있어서, 화학발광 NO 검출기의 하향에 위치된 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 25항에 있어서, 상기 압력 감소 시스템은 화학발광 NO 검출기의 작동 압력을 1ppb 이하의 NO 검출 감도를 얻기에 충분한 부-대기의 레벨로 감소시키도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 25항에 있어서, 강 및 약 아민 모두 에 대해 높은 제거 효율을 갖고 제 1 공기 채널에서 흐르는 공기로부터 아민을 제거하는 제 1 공기 채널과 결합되어 기준 공기 샘플을 생성하는 아민 제거기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 샘플링된 공기 내의 분자 아민 오염물을 모니터링하는 검출 시스템에 있어서, 상기 검출 시스템은기준 공기 샘플을 운반하는 제 1 공기 채널;표적 공기 샘플을 운반하는 제 2 공기 채널;아민에 대해 실제적으로 불활성이고 흐르는 공기와 접촉하도록 노출된 내부 표면을 갖는 각각 신장된 튜브에 의하여 한정된 제 1 및 제 2 공기 채널;상기 제 1 및 제 2 채널에 열을 가하는 가열 시스템;표적 공기 샘플 내의 분자 아민 오염을 NO로 변환하기 위해 제 2 공기 채널과 결합된 컨버터; 및표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플에서 NO 농도를 결정하기 위하여 제 1 및 제 2 공기 채널과 결합된 화학발광 NO 검출 시스템을 포함하며,이때, 샘플링된 공기에서 전체 아민 오염물 농도는 표적 공기 샘플과 기준 공기 샘플 내에서 결정된 NO 농도 사이의 차이로부터 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 31항에 있어서, 제 1 및 제 2 공기 채널 각각을 한정하는 튜브는 튜브를 통과하여 흐르는 공기와 접촉하기 위해 노출된 내부 실리카 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공기 채널은 에폭시로 강화된 유리 튜브로부터 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 검출 시스템.
- 샘플링된 공기 내에서 분자 아민 오염물을 모니터링하는 방법에 있어서, 상기 방법은기준 공기 샘플을 제공하는 단계;표적 공기 샘플을 제공하는 단계;표적 공기 샘플에서 아민을 NO로 변환하는 단계;150 밀리바 이하의 압력하에서 화학발광법에 의하여 기준 샘플 및 표적 공기 샘플내에서 NO 농도를 결정하는 단계;기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플내에서 결정된 NO 농도 사이의 차이로부터 전체 아민 오염물 농도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 34항에 있어서, 기준 공기 샘플과 표적 샘플에서 NO 농도는 125 밀리바 이하의 압력에서 화학발광법에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 샘플링된 공기 내에서 분자 아민 오염물을 모니터링하는 방법에 있어서,영역으로부터 공기를 샘플링 하는 단계;강 및 약 아민에 대하여 높은 제거 효율을 갖는 스크러버로 샘플링된 공기를 운반하는 단계;기준 공기 샘플을 제공하도록 아민을 내부에서 NO로 변환하는 변환기로 스크러빙된 공기 샘플을 운반하는 단계;표적 공기 샘플을 제공하도록 아민을 내부에서 NO로 운반하는 변환기로 샘플링된 공기를 운반하는 단계;기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플 내에서 NO 농도를 화학발광법에 의하여 결정하는 단계;표적 공기 샘플와 기준 공기 샘플 내에서 결정된 NO 농도들 사이의 차이로부터 전체 아민 농도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 36항에 있어서, 기준 공기 샘플과 표적 공기 샘플 내에서 NO 농도 모두는 동일한 시간인 10분 기간 내에 모두 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 36항에 있어서, 기준 공기 샘플 및 표적 공기 샘플 내에서 NO 농도가 실제적으로 동시에 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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