KR20010089824A

KR20010089824A - 가스 광 투과율을 최적화하기 위한 화학적 필터링

Info

Publication number: KR20010089824A
Application number: KR1020017008836A
Authority: KR
Inventors: 앤드류제이. 달라스
Original assignee: 노만 씨. 린넬; 도날드슨 캄파니 인코포레이티드
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-10-08
Also published as: DE60030254T2; AU2406100A; KR100649386B1; DE60030254D1; EP1153336B1; US6313953B1; ATE337573T1; EP1153336A1; CN1337014A; JP2002535703A; WO2000042475A1

Abstract

본 발명은 가스(16) 및 광 투과 영역을 통한 최적 광 투과율을 달성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특정 파장에서 최적 투과율을 목적으로 하는 이미징 렌즈(12)의 보호를 위해 특정 활성탄계 재료의 응용에 관한 것이다. 구체적으로는, 특정 파장 또는 파장 범위에서 향상된/일정한 투과율을 얻기 위한 특정 종류의 탄소의 사용이 개시되어 있다. 또한, 광범위한 파장에 대하여 향상된/일정한 투과율을 얻기 위한 활성탄 종류의 혼합물의 사용도 기술되어 있다.

Description

가스 광 투과율을 최적화하기 위한 화학적 필터링{Chemical filtering for optimising the light transmittance of a gas}

반도체 산업에 있어서, 반도체는 렌즈 및 기타 광학기기의 조합을 이용하여 제작된다. 다수의 경우에는, 특정 파장 또는 파장 범위에서 상질(quality image)을 달성하기 위해 렌즈, 광학기기 및 광 투과 장치를 청결하게 유지시키는 것이 중요할 수 있다.

본 발명은 일반적으로 필터 및 이를 이용한 시스템을 사용하는 방법에 관한 것으로, 특히 가스 및 광 투과 영역을 통해 특정 파장 또는 파장 범위에서 최적 광 투과율을 달성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

도 1은 필터 어셈블리를 이용하여 고 순도 가스로부터 가스 오염물을 제거하기 위한 시스템의 개략도,

도 2는 도 1에 나타낸 필터 어셈블리의 일실시형태를 도시하는 측면도,

도 3은 선(3-3)을 따라 취한 도 2에 도시된 필터 어셈블리의 단면도,

도 4는 도 2에 나타낸 필터 어셈블리의 엔드 뷰(end view), 및

도 5는 도 3에 도시된 도면과 유사한 필터 어셈블리의 또 하나의 실시형태를도시하는 단면도.

본 발명은 가스 및 광 투과 영역을 통해 최적 광 투과율을 달성하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 가스 및 광 투과 영역을 통한 최적 광 투과 방법에 관한 것으로, (a) 원하는 광 투과 파장에 따라 매질을 선택하는 단계, (b) 가스로부터 가스 오염물을 적어도 부분적으로 제거하여 정제된 가스를 산출하도록 가스를 매질로 통과시키는 단계, (c) 정제된 가스를 광 투과 영역으로 향하게 하는 단계, (d) 광 투과 영역 및 정제된 가스를 통해 광을 투과시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 하나의 측면은 가스 및 광 투과 영역을 통한 최적 광 투과율 시스템에 관한 것이다. 이러한 하나의 시스템으로는 가스에서 오염물을 제거하기 위한 필터 구조물을 들 수 있다. 필터 구조물은 바람직하게는 가스 공급원에 연결가능한 입구 및 가스 공급원으로부터 수용된 가스를 배출하기 위한 출구를 갖는 하우징을 포함한다. 필터 구조물은 또한 매질을 포함한다. 따라서 매질은 원하는 작용 광파장에 대하여 선택된다. 시스템은 또한 광 투과 영역 및 정제된 가스를 통해 광을 투과시키기 위한 조사계(illumination system)도 포함한다. 광 투과 영역은 필터 출구와 가스가 유통하고 있다.

본 발명은 특정 파장에서 최적 투과율을 목적으로 하고 있는 이미징 렌즈 보호를 위한 특정 활성탄계 재료의 응용에 관한 것이다. 구체적으로는, 특정 파장 또는 파장 범위에서 향상된/일정한 투과율을 얻기 위한 탄소의 특정 종류의 용도에 대한 개요를 설명한다. 또한, 광범위한 파장에 대한 향상된/일정한 투과율을 얻도록 활성탄 종류의 혼합물의 사용을 제시한다.

A. 현존 시스템의 몇가지 문제점

반도체 제작시에, 광 리소그래피로 불리우는 프로세스가 이용된다. 이 프로세스에 있어서, 먼저 포토레지스트라 불리우는 감광성 층은 웨이퍼에 도포된다. 몇몇 금속 레지스터층이 제거되어야 하는 웨이퍼의 영역의 레지스트를 노출시키도록 광을 포토마스크로 통과시킨다. 이러한 노출 영역에 있어서, 광화학 반응이 레지스트에 일어나서, 현상액에 용이하게 용해된다. 현상 단계후에, 포토레지스트는 레지스터가 요구되는 영역에만 남는다. 그 다음에, 노출된 금속층을 에칭하나 레지스트를 심하게 공격하지 않는 산에 웨이퍼를 침지시킨다. 에칭이 완료되면, 웨이퍼를 산욕조에서 제거하여 헹구고, 화학적 또는 플라스마 기술에 의해 포토레지스트를 제거한다.

이 노출 프로세스시에, 포토레지스트는 노출시에 가스, 예를 들면 산성 가스를 방출한다. 이 가스는 렌즈 부분에 증착하거나 렌즈 부분을 용해시킬 수 있다. 이 문제점을 다루기 위해, 특정 시스템에 있어서는, 압축 질소, 아르곤, 공기, 헬륨 또는 수소 등의 고순도 가스를 렌즈 및 렌즈와 노출된 기판 사이의 광 투과 영역에서의 제트로 일정하게 향하게 한다. 이러한 고순도 가스의 제트에 의해, 렌즈 영역으로부터 산성 가스를 일소함으로써 포토레지스트의 산성 가스가 렌즈를 공격하는 것을 방지할 수 있다.

이미징 렌즈를 청결히 하는데 사용되는 압축 가스가 충분히 순수하지 않다면, 예를 들면 가스에 함유되어 있는 헥산, 도데칸 및 톨루엔 등의 잔류 탄화수소가 렌즈에 수집되어 필름으로 될 수 있다. 렌즈 상의 필름은 시스템의 이미징 특성에 부정적으로 영향을 미친다. 또한, 렌즈와 기판 사이의 광 투과 영역의 탄화수소도 시스템의 이미징 특성에 부정적으로 영향을 미친다. 어떤 경우에는, 잔류 탄화수소를 제거하도록 압축질소계통에 필터를 사용하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 잔류 탄화수소를 효과적으로 제거하도록 이러한 형태의 시스템의 필터링에 있어서의 개선이 요구된다.

B. 도 1∼도 5

도 1를 주목하면, 도 1에서, 광 리소그래피 프로세스 부분이 개략적으로 참고부호(10)로 나타나있다. 광 리소그래피 프로세스는 렌즈(12) 및 웨이퍼 또는 기판(14)을 포함한다. 기판(14)은 그 위에 도포된 포토레지스트를 포함할 것이다. 광은 렌즈(12)를 통해 기판(14) 상에 비춘다. 광화학 반응이 기판(14)에서 일어남에 따라, 산은 대기 중으로 방출된다. 질소, 아르곤, 공기, 헬륨 또는 수소 등의 고 순도 가스의 제트(16)에 의해 산이 렌즈(12)를 공격하는 것을 막는다. 고 순도 가스의 공급원은 참고부호(18)로 나타낸 탱크 형태로 도시되어 있다. 고 순도 가스는 압축되어 콘딧(20)을 통해 추진된다. 가스로부터 잔류 탄화수소를 제거하기 위해, 가스는 일반적으로 참고부호(25)로 도시된 가스 클리너 또는 필터 시스템을 통과한다.

전형적인 작업에 있어서, 가스는 90∼110psi 압력하에 있으며, 30ℓ/ min∼200 ℓ/min의 속도로 필터 구조물을 통과한다.

도 2를 주목하면, 도 2는 필터 시스템(25)의 측면도를 도시한다. 일반적으로, 필터 시스템(25)은 필터 시스템(25)의 배향에 관계없이 라인상에 가스 통과를 허용하도록 구성되어 배치되어 있다. 도 2에 도시된 실시형태에 있어서, 필터 시스템(25)은 필터 하우징(30), 입구 구조물(32) 및 출구 구조물(34)을 포함한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 도시된 실시형태에 있어서, 입구 구조물(32) 및 출구 구조물(34)은 하우징의 반대 단부에 위치한다. 이것에 의해, 공기가 이를 통해 라인 또는 일직선으로 유동된다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 엔드 캡(36)은 하우징(30)의 입구 단부에 위치하고, 제 2 엔드 캡(38)은 하우징(30)의 출구 단부에 위치한다.

도 3을 참조하면, 도 3은 도 2의 선(3-3)을 따라 취한 필터 시스템(25)의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 입구 구조물(32)은 공기가 이를 통과하도록 중심 구멍(40)을 형성한다. 바람직하게는 입구 구조물은 제 1 엔드 캡(36)에 대하여 선택적으로 부착제거가능하다. 예를 들면, 입구 구조물(32)은 제 1 엔드 캡(36)에 나사결합가능하고 작동가능하게 연결하기 위해 나삿니를 낸 섕크(shank)부를 포함한다. 입구 구조물(32)은 제 1 엔드 캡(36)의 외측단면(46)에 인접하는 숄더 플랜지(44)를 포함한다.

전형적으로, 제 1 엔드 캡(36)은 하우징(30) 벽의 단부(50)에 맞물리거나 인접하는 숄더 또는 플랜지(48)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 엔드 캡(36)의 플랜지(48)는 통상 비원형인데, 이 경우에는 직사각형 또는 정사각형이다. 전형적으로, 하우징(30)도 비선형인데, 구체적으로는 직사각형 또는 정사각형이다.

도 3을 다시 참조하면, 제 1 엔드 캡(36)은 플랜지(48)로부터 돌출하는 벽(52)을 포함한다. 즉, 벽(52)은 연속적이고 제 1 엔드 캡(36)의 중심 구멍(43)을 둘러싸거나 외접한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 벽(52)은 플랜지(48)의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 이 점에 있어서, 벽(52)은 하우징(30) 내에 수용될 수 있다.

제 1 엔드 캡(36)은 하우징(30)의 엔드 캡(36)과 관형 구조물 사이의 시일을 형성하기 위해 시일링 부재를 유지하도록 구성되어 배치된다. 특히, 벽(52)은 개스킷 시트(54)를 형성한다. 바람직하게는, 개스킷 시트(54)는 개스킷 또는 O링(56)을 유지하기 위해 크레이들을 형성하는 벽(52)의 감소된 직경을 지닌 영역이다. O링(56)은 내부 관형 구조물(60)에 대하여 압축하여 이들 사이에 시일(62)을 형성한다.

도 3을 참조하면, 관형 구조물(60)은 내부 필터 부품을 유지하고 내장하기 위한 연속 벽을 갖는 중공 튜브인 것이 바람직하다. 관형 구조물(60)은 하우징(30)의 벽에 대하여 편안하게 끼워 맞춰지는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 관형 구조물(60)은 제 1 엔드 캡(36)과 제 2 엔드 캡(38) 사이에 맞물려서 연장되어 있다.

제 2 엔드 캡(38)은 제 1 엔드 캡(36)과 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 그 자체로, 플랜지(68), 벽(72) 및 개스킷 시트(74)를 포함한다. O링(76)은 이들 사이에 시일(82)을 형성하도록 관형 구조물(60)과 협력한다.

출구 구조물(34)은 입구 구조물(32)과 동일한 것이 바람직하다. 그 자체로, 출구 구조물(34)은 중심 구멍(90), 나삿니를 낸 섕크부(92) 및 숄더 플랜지(94)를구비한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 입구 구멍(40)은 관형 구조물(60) 내 및 제 1 엔드 캡(36)의 벽(52) 내에서 입구 통로(96)와 가스류가 연통하고 있다. 유사하게는, 관형 구조물(60) 내에서 제 2 엔드 캡(38)의 벽(72) 내에 출구 통로(98)가 형성되어 있다. 출구 통로(98)는 출구 구멍(90)과 가스류 또는 공기류가 연통하고 있다.

최적 리소그래피 프로세스(10)에 있어서, 필터(25)를 통과하는 가스내의 불순물을 제거하기 위한 매질 영역이 있다. 바람직하게는, 매질은 관형 구조물(60)내에 매질 팩(100)을 포함한다. 매질 팩(100)은 이를 통해 흐르는 공기 또는 질소 등의 가스로부터 잔류 탄화수소 등의 오염물을 적어도 부분적으로 제거하도록 작용한다. 바람직하게는, 매질 팩(100)은 비드상 매질 또는 입상 매질 등의 미립자 매질(101)로 구성된다. 더욱 바람직하게는, 미립자 매질은 구형상인 비드상 매질(101)으로 구성된다. 특히, 바람직한 비드상 매질의 한 형태로는 구형 탄소 비드이다. 구형 탄소 비드는 이를 통해 가스를 유동시키고 고 순도 가스로부터 잔류 탄화수소 등의 불순물을 흡수하는 기능을 한다.

전형적으로, 필터(25)는 매질 팩(100)에 힘을 가하기 위해 필터(25) 내에 압축 시스템을 포함한다. 압축 시스템은 누출을 방지하도록 매질 팩(100)을 각각의 비드사이에 기밀하게 패킹된 상태로 유지되도록 보유한다. 압축 시스템에 의해, 모든 방향으로 매질 팩(100)을 압축함으로써, 필터 시스템(25)을 어떤 배향으로도 사용할 수 있게 된다. 모든 방향으로 매질 팩(100)을 압축함으로써, 매질 팩(100)은 침강되지 않는다. 미립자 매질(101)이 침강되면, 가스류 경로는 매질(101)을 통과하지 않고 입구 구조물(32)과 출구 구조물(34) 사이에 나타날 수 있다.

특히, 바람직한 시스템에 있어서, 압축 시스템은 매질 팩(100)의 상류측 및 매질 팩(100)의 하류측에 힘을 가한다. 또한 가스 또는 공기 투과성을 지닌 압축 시스템이 바람직하다. 즉, 압축 시스템은 가스 또는 공기를 이를 통해 자유로이 유동시킬 수 있는 것이 바람직하다. 압축 시스템의 바람직한 힘은 침강되는 것을 막기 위해 미립자 매질에 일정한 힘을 가하도록 관형 구조물(60)의 주위벽 및 양방향으로부터 가해지는 것이 바람직하다. 특정 실시형태에 있어서는, 압축 시스템은 적어도 하나의 압축부재를 포함한다. 도 3에 도시된 실시형태에 있어서는, 압축 시스템은 제 1 및 제 2 압축부재(102, 104)를 포함한다. 제 1 압축부재(102)는 매질 팩(100)의 상류측에 위치한다. 제 2 압축부재(104)는 매질 팩(100)의 하류측에 위치한다. 다양한 실시형태가 예측되지만, 도 3에 도시된 실시형태에 있어서는, 제 1 압축부재(102)는 제 1 엔드 캡(36)과 매질 팩(100) 사이에 압착된 압축 패드 (108)로 구성된다. 바람직하게는, 압축 패드(108)는 가스 또는 공기 투과성을 지닌다. 더욱 바람직하게는, 압축 패드(108)는 인치당 적어도 30개의 기공, 바람직하게는 인치당 40∼100개의 기공, 예를 들면 인치당 50개의 기공을 갖는 원형 개방 셀 폴리우레탄 패드이다. 도시된 바와 같이, 필터 시스템(25)내에 압축된 압축 패드(108)는 매질 팩(100)을 압축하기에 충분한 힘을 가할 것이다. 예를 들면, 사용가능한 특정 압축 패드(108)는 매질 팩(100)에 적어도 10N, 바람직하게는 10∼35N의 힘을 가할 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 압축부재(104)는 또한 압축 패드(110)를 포함한다. 압축 패드(110)는 압축 패드(108)과 동일한 것이 바람직하다. 압축 패드(110)는 매질 팩(110)의 하류측이고, 제 2 엔드 캡(38)과 매질 팩(100) 사이에 압축된다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 다공성 스크린(112)은 제 1 엔드 캡(36)과 압축 패드(108) 사이에 압축된다. 유사하게는, 압축 패드(110)에 대하여 프레스되는 스크린(114)이 있다. 스크린(112, 114)은 패드(108, 110)를 지지하는 것을 돕는다. 스크린(112, 114)은 또한 큰 입자가 통과하는 것을 방지함으로써 약간의 필터링 기능을 제공한다. 바람직하게는, 스크린(112, 114)은 확대된 금속 메쉬로 이루어진다.

필터(25)는 또한 제 1 및 제 2 매질 영역, 예를 들면 매질 팩(100)의 상하류측에 위치하는 심부(depth) 매질(116, 118)을 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 제 1 심부 매질(116) 영역은 매질 디스크(120)내에 있다. 매질 디스크(120)는 심부 매질(116)에 외접하는 외측 주변 하우징(122)을 갖는다. 심부 매질(116)은 관형 구조물(60) 내의 매질 팩(100)에 미립자 매질, 즉 비드 또는 입체를 유지시키는 것을 돕는다. 즉, 심부 매질(116)은 미립자 매질(101)을 포함하거나 트랩하거나, 또는 이를 통과하여 입구 통로(96)로 투과하지 않도록 돕는다. 심부 매질(116)은 과도하게 제한을 가하지 않고서 가스류가 이를 통해 유동할 수 있을 정도로 충분히 다공성을 나타낸다.

제 2 심부 매질(118) 영역은 매질 디스크(120)와 유사하게 구성된 매질 디스크(124)내에 있는 것이 바람직하다. 그 자체로 외측 주변 하우징(126)을 갖는다.심부 매질(118)은 미립자 매질(101)이 이동하여 하류측 부품으로 들어가는 것을 방지하는데 돕는다.

필터(25)는 또한 출구 통로(98) 및 구멍(90)을 통과하기 전에 미립자를 수집하기 위한 시스템을 포함한다. 도 3에 도시된 실시형태에 있어서, 필터 디스크(130)가 도시되어 있다. 바람직하게는, 필터 디스크(130)는 필터(25)의 상류측 부품을 통해 이루어질 수 있는 입자를 수집하는 체로서 작용한다. 특정한 바람직한 시스템에 있어서, 필터 디스크(130)는 플리트(pleat) 금속 스크린을 포함한다. 스크린은 적어도 7 미크론 보다 큰 입자를 수집할 것이다. 바람직하게는, 각각 플리트 깊이가 바람직하게는 0.08∼9.12인치인 8∼14개의 플리트를 갖는다.

도 4를 다시 참조하면, 엔드 캡(38)과 유사하게, 엔드 캡(36)이 스크루(134) 등의 패스너에 의해 하우징(30)에 해제가능하게 부착되어 있다.

도 5를 참조하면, 일반적으로 참고부호(150)으로 나타낸 필터에 대한 또 하나의 실시형태가 도시되어 있다. 필터(150)는 압축 시스템을 제외하고는 필터(25)와 유사한 부품을 포함한다. 도 5에 도시된 실시형태에 있어서, 압축 시스템은 제 1 압축부재 및 제 2 압축부재(154)를 포함한다. 제 1 압축부재(152)는 바람직하게는 도 3의 압축 패드(108) 및 압축 패드(110)와 유사한 압축 패드(156)이다.

이 실시형태의 제 2 압축 패드(154)는 스프링(158)인 것이 바람직하다. 스프링(158)은 매질 팩(160)을 압축하기에 충분한 힘을 가하는 코일상 스프링으로서 단면으로 도시될 수 있다. 예를 들면, 적어도 10N, 바람직하게는 10∼35N의 힘이 유용하다.

스프링(158)은 기체를 덜 제거하거나 폐기하기 쉬우므로 프로세스(10)에 있어서 유리하다. "기체 폐기(offgassing)"는 반도체 제작 프로세스시에 시설, 장비, 공구 등에 의한 가스 오염물의 방출이다.

작업 중, 본 명세서에 기재된 시스템은 고순도 가스로부터 가스 오염물을 제거하는 작용을 한다. "고순도 가스"로, 예를 들면 클래스 5의 질소 또는 가스를 의미한다. "가스 오염물"로, 예를 들면 잔류 탄화수소를 의미한다. 고순도 가스는 본 명세서에 기재된 것과 같은 매질 영역을 갖는 필터 구조물로 향한다. 매질은 매질 영역의 상류측 및 매질 영역의 하류측으로 압축된다. 이렇게 하여, 필터 구조물은 모든 방향으로 사용될 수 있고, 매질에 의존하지 않고 가스가 경로를 통해 유동할 수 있도록 매질이 침전될 가능성은 그다지 없다. 고순도 가스는 이로부터 가스 오염물을 적어도 부분적으로 제거하도록 매질 영역을 통과한다. 고순도 가스를 매질 영역을 통과한 후, 고순도 가스는 필터 구조물에서 방출된다. 정제된 가스는 렌즈(12)와 기판(14) 사이의 광 투과 영역으로 향한다.

특히, 도 3을 참조하면, 질소 등의 고순도 가스는 입구 구멍(40)을 통해 입구 통로(96)로 통과한다. 스크린(112), 압축 패드(108), 심부 매질(116)을 통해 매질 팩(100)으로 통과한다. 가스는 탄소에 의해 흡수되는 탄화수소 및 다른 오염물을 갖는 매질 팩(100)의 탄소 입자를 통해 유동한다. 그 다음에, 정제된 가스는 기타 입자를 제거하는 제 2 심부 매질(118) 영역을 통과한다. 그 후에, 정제된 가스는 제 2 압축부재(104), 스크린(114) 및 필터 디스크(130)를 통과한다. 필터 디스크(130)는 가스로부터 7 미크론 등의 특정 크기보다 큰 다른 입자를 제거하도록 작용한다. 그 다음에, 정제된 가스는 출구 통로(98)를 통해 유동하고, 출구 구멍(90)을 통해 흘러 나온다. 이로부터, 렌즈(12) 상으로 퍼져, 렌즈(12)와 기판(14) 사이의 영역으로 퍼진다.

C. 광 투과 시스템

도 1에서, 광 리소그래피 프로세스 부분은 참고부호(10)로 개략적으로 도시된다. 본 발명의 시스템 및 방법은 도 1과 관련하여 가장 잘 알 수 있다.

본 발명의 시스템은 가스 공급원(18), 필터(25), 조사계, 및 광 투과 영역을 포함한다. 필터 구조물(25)은 가스로부터 오염물을 제거한다. 필터 구조물(25)은 가스 공급원(18)과 가스류가 연통하는 입구(32), 가스를 배출하기 위한 출구(34), 및 입구(32)의 하우징(30) 하류측내에 패킹된 매질(100) 영역을 갖는 하우징(30)을 포함한다. 매질(100) 및 필터 구조물(25)은 가스로부터 적어도 약간의 오염물을 제거하여, 필터 구조물(25)에서 배출되는 정제된 가스를 산출한다. 본 발명의 시스템은 또한 조사계용 전원을 포함한다.

조사계는 적어도 하나의 렌즈에 광학적으로 결합된 광을 투과하는 장치로 이루어진다. 조사계는 광을 렌즈(12)를 통해 기판(14) 상으로 투과시킨다. 광 투과 영역은 렌즈(12)와 작업대 사이의 영역이다. 작업대는 통상 기판대이다. 기판대는 처리시에 기판(14)을 적소에 유지시킨다. 정제된 가스는 광 투과 영역으로 향한다. 이러한 정제된 가스는 프로세스의 오염 가스가 렌즈 상에 수집되는 것을 막는다. 광 투과 영역은 통상 진공실에 있다. 진공실은 적어도 하하의 진공 펌프와 가스류가 연통한다.

압축된 가스는 표면에 흡수하는 것으로 알려진 휘발성 유기 오염물 범위를 포함할 수 있다. 이러한 오염물은 헥산, 옥탄 및 데칸 등의 비극성 탄화수소로부터 메탄올, 아세톤 및 톨루엔 등의 극성 용매에 이르기까지 극성 범위에 걸칠 수 있다. 표면에 대한 이들 오염물의 침착은 다수의 기구 및/또는 응용에 있어서 문제점을 나타낼 수 있다.

이러한 문제점을 발생할 수 있는 응용예는 광학 렌즈를 통합하는 이미징 기술이므로, 특정 파장 및/또는 파장 범위에서 투과율을 최적으로 제어하는 것을 요한다. 압축된 가스에 발견된 전형적인 비극성 및 극성 휘발성 유기 오염물은 이미징 응용에 대한 투과율 문제점을 나타낼 수 있다. 이들 흡수 문제는 특정 파장에서 발생되고 UV 흡수 스펙트럼에서 명백하다.

펜탄, 헥산, 옥탄, 데칸 및 사이클로헥산 등의 비극성 탄화수소 오염물은 215㎚보다 작은 광파장에서 광 투과 문제점을 제기할 수 있다. 메탄올, 아세톤, 톨루엔, 이소프로판올, 에틸아세테이트, 사염화탄소, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드 및 N-메틸피롤리돈 등의 극성 오염물은 또한 이들 파장에서 강한 흡수도를 갖지만, 높은 파장에서 광을 흡수하여, 215㎚ 이상의 파장에서의 최적 투과율에 관한 문제점을 나타낸다.

가스 중의 오염물의 레벨을 감소시키기 위한 1차 접근법은 가스-고체 흡수이다. 압축된 가스로부터 특정 오염물 및 광범위한 오염물을 제거하는데 광범위한 흡수물질이 사용되어 왔다. 이들 물질 중, 활성탄 물질이 단연 가장 일반적으로 사용되는 것이다. 활성탄은 천연 및/또는 합성 출발물질로 제조될 수 있다.

최적 투과율이 215㎚를 초과하는 파장에서 요구되는 경우에는, 극성 탄화수소 제거 매질은 그것 만으로 양호하게 작용한다. 바람직하게는, 이 극성 탄화수소 제거 매질은 탄소계 매질이다. 바람직하게는, 이 극성 탄화수소 제거 탄소계 물질은 합성 고분자 탄소이다.

최적 투과율이 215㎚ 미만의 파장에서 요구되는 경우에는, 탄소계 물질, 즉 극성 및 비극성 탄화수소 제거 매질의 혼합은 최선의 여과 범위를 부여하므로, 시간에 대한 광 투과율의 저하에 대하여 가장 크게 보호할 수 있다. 바람직하게는, 이 극성 탄화수소 제거 매질은 탄소계 매질이다. 바람직하게는, 이 극성 탄화수소 제거 탄소계 물질은 합성 고분자 탄소이다. 바람직하게는, 비극성 탄화수소 제거 매질은 탄소계 매질이다. 전형적으로, 이 비극성 탄화수소 제거 탄소는 천연계 탄소이다.

극성 및 비극성 탄화수소 제거 매질의 혼합물이 사용되는 경우에는, 각각의 필터 시스템에 사용되는 물질량은 클리인되는 가스류에 존재하는 오염물의 레벨 및 종류에 의존한다. 전형적으로, 이들 인자는 공지되어 있지 않으므로, 동일량의 천연 및 합성 탄소계 물질로 구성된 필터를 초기에 사용하는 것이 바람직하다. 가스 처리시에 존재하는 오염물의 종류 및 양에 관하여 다소 알고 있는 응용에 있어서는, 따라서 탄소계 물질량을 칭량하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 다량의 극성 유기물 및/또는 용매가 있는 경우에는, 합성 탄소 등의 극성 표면화된 탄소에 대하여 충분히 가중된 결합 필터를 사용하는 것이 유리할 것이다. 결합 필터는 가스류가 탄소물질을 가로지르거나 통과하는 방식으로 사용되어야 한다. 이 물질은층상을 이루어거나 혼합되거나 튜브, 베드로 패킹될 수 있거나, 또는 표면에 코팅될 수 있다. 물질은 입상, 비드상, 또는 섬유상, 및 이들의 조합물일 수 있다.

D. 바람직한 물질

이 섹션에서는, 실례가 되는 물질의 명세가 제공된다. 물론, 다른 물질이 사용될 수 있다.

바람직하게는, 비드상 매질(101)은 구형 탄소 비드로 구성된다. 각각의 탄소 비드는 직경이 0.5∼0.7㎜이다. ASTM D2854에 의해 테스트한 결과, 건조 겉보기 벌크 밀도가 0.55∼0.61g/㎖이다. 함수량은 ASTM D2867에 의해 테스트한 결과, 최대 3중량%이다.

바람직하게는, 극성 탄화수소 제거 물질은 합성 고분자 탄소이다. 구체적인 합성 고분자 탄소의 예로는 탄화/활성화 폴리스티렌디비닐벤젠(암버소르브 (Ambersorb) 탄소), 쿠레하(Kureha) 비드, 탄화/활성화 레이온, 폴리아크릴로니트릴, 페놀 수지, 및 기타 폴리머를 들 수 있다. 극성 탄화수소 흡수 탄소는 상품명 "암버소르브" 하에 시판(Rohm and Haas 사제)되고 있다. 다른 적절한 극성 탄화수소 흡수 탄소로는 쿠레하 비드, 키놀(Kynol) 활성탄 클로스(cloth), 고도로 산화된/활성화된 탄소 조직, 암모니아, 황화수소, 이산화황 등의 가스 중에서 활성화된 탄소, 및 특정 증기/가스를 제거하도록 화학 약품으로 함침된 것과 같은 화학적으로 처리된 탄소를 들 수 있다.

바람직하게는, 비극성 탄화수소 흡수 탄소는 합성 고분자 탄소이다. 구체적인 비극성 탄화수소 흡수 탄소의 예로는 상품명 "207C, 208C, 209C, MI, 978 카본"하에 시판(Barnebey Sutcliffe 사제)되고, 상품명 "PCB 카본" 및 "BPL 카본" 하에 시판(Calgon 사제)되는 탄소를 들 수 있다. 구체적인 천연 탄소의 예로는 코코넛 껍질, 복숭아씨, 석탄, 목재, 토탄 등을 들 수 있다.

바람직하게는, 각각의 압축 패드(108, 110, 156)는 1인치에 대하여 적어도 30개의 기공, 바람직하게는 50개의 기공을 갖는 완전히 그물상으로 된 개방 셀 폴리에스테르우레탄으로 구성된다.

필터 디스크(130)는 바람직하게는 325 ×2300 메쉬, 적어도 7 미크론, 약 8 미크론의 절대값을 갖는 스크린을 구비하는 0.16인치의 알루미늄 바인딩으로 구성된다.스크린 플리트 깊이는 약 0.10인치이고, 스크린 재료는 바람직하게는 스텐레스강 304로 구성된다.

각각의 매질 디스크(120, 124)는 각각 심부 매질(116, 118) 영역을 포함한다. 심부 매질은 바람직하게는 섬유 블렌드, 가장 바람직하게는 50% 폴리프로필렌 및 50% 아크릴계로 구성된다. 이 섬유 혼합물은 영구 전위를 나타낸다. 이 폼블린(fomblin) 효율은 바람직하게는 0.3∼0.4미크론 입자로 10.5ft/min의 기류에서 테스트한 것으로 평균 76∼94%이다. 71 이하나 99 이상에는 단 하나의 값도 존재하지 않아야 한다. 투과율은 283∼476ft/min(86-145m/min)인 것이 바람직하다. 0.5psi에서의 두께는 0.035∼0.061in.(0.91∼1.55㎜)인 것이 바람직하다. 평량은 48∼75lbs/3000ft sq(78∼122g/㎡)인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각각의 스크린(112, 114)은 스트랜드 두께가 0.028in.(0.71㎜)이고 개방 면적률이 약 72%인 망상 금속판으로 구성된다.

바람직하게는, 하우징(30)은 알루미늄으로 구성된다. 바람직하게는, 관형 구조물(60)은 304 스텐레스 튜빙, 시임리스, 콜드 피니시 처리(cold finished), 어닐링 처리, 및 피클링으로 이루어진다. 재료는 20 게이지 월(0.035in.)을 갖는다.

바람직하게는, O링(56, 76)은 예를 들면 등록 상표 "비톤(VITON)"(DuPont 사제), 또는 등록 상표 "플루오렐(FLUOREL)"(3M 사제)로, 60∼75 쇼어 A 경도를 갖는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 등의 합성고무로 구성된다. 이들이 낮은 기쳬 폐기 전위를 지니므로, 이 물질은 유리하고 바람직하다.

바람직하게는, 제 1 및 제 2 반대 엔드 캡(36, 38)는 스텐레스강으로 구성된다.

E. 바람직한 구성예

본 명세서에 기재된 기술 및 원리를 이용하여, 광범위한 특정 구성 및 응용이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 섹션에서는 특수 필터 어셈블리가 설명될 것이다.

입구(32)의 팁과 출구(34)의 팁 사이의 필터 시스템(25)의 전체 길이는 적어도 2.79 in.(7.09㎝), 예를 들면 2.79∼13.04 in.(7.09∼33.12㎝), 바람직하게는 6.52 in.(16.6㎝)이다.

엔드 캡(36)의 단부와 엔드 캡(38)의 단부 사이의 필터 시스템(25)의 길이는 적어도 2.0 in.(5.08㎝), 예를 들면 2.0∼12.5 in.(5.08∼31.75㎝), 바람직하게는 4.64in.(약 11.8㎝)이다.

각각의 엔드 캡(36, 38)은 1 ×1 in.(2.54 ×2.54㎝)∼6 ×6 in.(15.24 ×15.24㎝), 바람직하게는 2 ×2 in.(약 5.1 ×5.1㎝)의 치수를 갖는다.

각각의 압축 패드(108, 110, 156)는 직경이 적어도 0.5 in.(1.27㎝), 예를 들면 0.5∼5.5 in.(1.27∼13.97㎝), 바람직하게는 1.52 in.(약 3.86㎝)이다. 각각의 압축 패드는 두께가 적어도 0.25 in.(0.64㎝), 예를 들면 0.25∼0.5 in.(0.64∼1.27㎝), 바람직하게는 0.375 in.(약 0.95㎝)이다.

필터 디스크(130)는 외경이 적어도 0.8 in.(2.03㎝), 예를 들면 0.8∼5.25 in.(2.03∼13.34㎝), 바람직하게는 1.365 in.(약 3.47㎝)이다. 필터 디스크의 두께는 적어도 0.05 in., 예를 들면 0.052∼0.25 in., 바람직하게는 0.163 in.(약 0.414㎝)이다.

각각의 매질 디스크(120, 124)는 직경이 적어도 0.5 in.(1.27㎝), 예를 들면 0.5∼5.5 in.(1.27∼13.97㎝), 바람직하게는 1.555 in.(약 3.95㎝)이다.

각각의 스크린(112, 114)은 직경이 적어도 0.5 in.(1.27㎝), 예를 들면 0.5∼5.5 in.(1.27∼13.97㎝), 바람직하게는 1.52 in.(약 3.86㎝)이다.

관형 구조물(60)은 길이가 적어도 1.2 in.(3.05㎝), 예를 들면 1.2∼8.2 in.(3.05∼20.83㎝), 바람직하게는 4.10 in.(약 10.4㎝)이다. 내경이 적어도 0.5 in.(1.27㎝), 예를 들면 0.5∼5.5 in.(1.27∼13.97㎝), 바람직하게는 1.555 in.(약 3.95㎝)이다. 외경이 적어도 0.55 in.(1.40㎝), 예를 들면 0.55∼5.65 in.(1.40∼ 14.35㎝), 바람직하게는 1.625 in.(약 4.13㎝)이다.

각각의 O링(56, 76)은 내경이 적어도 0.6 in.(1.52㎝), 예를 들면 0.6∼5.25in.(1.52∼13.34㎝), 바람직하게는 1.239 in.(약 3.15㎝)이다. 각각의 O링(56, 76)은 외경이 0.67∼5.32 in.(1.70∼13.51㎝), 바람직하게는 1.379 in.(약 3.50㎝)이다.

각각의 입구 및 출구(32, 34)는 적어도 0.25 in.(0.64㎝), 예를 들면 0.25∼3.0 in.(0.64∼7.62㎝), 바람직하게는 1.33 in.(약 3.38㎝)이다. 각각은 구멍 직경이 적어도 0.08 in.(0.20㎝), 예를 들면 0.08∼0.5 in.(0.20∼1.27㎝), 바람직하게는 0.19 in.(약 0.48㎝)이다.

Claims

(a) 원하는 광 투과 파장에 따라 매질을 선택하는 단계, (b) 가스로부터 가스 오염물을 적어도 부분적으로 제거하여 정제된 가스를 산출하도록 가스를 매질로 통과시키는 단계, (c) 정제된 가스를 광 투과 영역으로 향하게 하는 단계, (d) 광 투과 영역 및 정제된 가스를 통해 광을 투과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 1 항에 있어서, 선택 단계는 원하는 광파장이 215㎚ 보다 큰 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 선택 단계는 극성 탄화수소 흡수 탄소로 구성되는 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 3 항에 있어서, 선택 단계는 합성 고분자 탄소로 구성되는 극성 탄화수소 흡수 탄소를 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 1 항에 있어서, 선택 단계는 원하는 광파장이 215㎚ 미만인 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 선택 단계는 비극성 탄화수소 제거 매질, 극성 탄화수소 제거 매질 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 6 항에 있어서, 선택 단계는 합성 고분자 탄소로 구성되는 극성 탄화수소 제거 매질을 선택하고, 선택 단계는 천연 탄소로 구성되는 비극성 탄화수소 제거 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 5 항에 있어서, 선택 단계는 비극성 탄화수소 제거 매질 및 극성 탄화수소 제거 매질로 구성되는 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
제 8 항에 있어서, 선택 단계는 합성 고분자 탄소로 구성되는 극성 탄화수소 제거 매질을 선택하고, 선택 단계는 천연 탄소로 구성되는 비극성 탄화수소 제거 매질을 선택하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 방법.
(a) (ⅰ) 가스 공급원에 연결가능한 입구 및 가스 공급원으로부터 수용된 가스를 배출하기 위한 출구를 갖는 하우징, (ⅱ) 원하는 작용 광파장에 따라 선택되고, 입구의 하우징 하류측내에 있으며, 정제된 가스를 산출하도록 가스로부터 적어도 약간의 오염물을 제거하기 위한 매질을 포함하는 가스로부터 오염물을 제거하기 위한 필터 구조물, 및 (c) 광 투과 영역이 필터 출구와 가스류가 연통되는 광 투과 영역 및 정제된 가스를 통해 광을 투과시키기 위한 조사계를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 10 항에 있어서, 추가로 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 광 투과 영역은 진공실에 있고, 진공실은 적어도 하나의 진공 펌프에 대하여 가스류가 연통하는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 조사계는 215㎚를 초과하는 파장에서 광을 투과하도록 구성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 13 항에 있어서, 매질은 극성 탄화수소 제거 매질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 14 항에 있어서, 극성 탄화수소 제거 매질은 합성 고분자 탄소로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조사계는 215㎚ 미만인 파장에서 광을 투과하도록 구성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 16 항에 있어서, 매질은 비극성 탄화수소 흡수 매질, 극성 탄화수소 흡수 매질 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 17 항에 있어서, 극성 탄화수소 흡수 매질은 합성 고분자 탄소로 구성되고, 비극성 탄화수소 흡수 매질은 천연 탄소로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 16 항에 있어서, 매질은 비극성 탄화수소 제거 매질 및 극성 탄화수소 제거 매질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.
제 19 항에 있어서, 극성 탄화수소 제거 매질은 합성 고분자 탄소로 구성되고, 비극성 탄화수소 제거 매질은 천연 탄소로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 광 투과 영역을 통한 광 투과 시스템.