[发明专利]用于分析分子污染物从样本除气的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析分子污染物从样本除气（out-gas）的装置和方法。

背景技术

诸如航空航天和先进半导体加工之类的要求极高的清洁度的环境中使用的部件和设备的分子污染水平的控制对于成功的制造是关键的。例如，极紫外（EUV）光刻中使用非常短的波长增加了EUV光刻装置中的光学部件和设备上的污染物的光化学分解和随后的沉积。这导致EUV光刻装置的成品率损失、寿命缩短并且长期设备可靠性降低。因此，对这些部件施加了关于分子污染物的除气率的非常严格的规定。例如，EUV光刻中的硅化合物的最大允许除气率对于（子）组件大约为10^-15mbar·l/sec（毫巴·升/秒）。

部件除气率的合格证明可以利用残余气体分析（RGA）来完成，残余气体分析是基于四极质谱分析术且用于标识真空环境中存在的气体的技术。使用RGA的除气率的检测极限不足以允许精确地测量要求极高的清洁度的环境（例如EUV光刻）中使用的部件的所需最大除气率。影响该测量的精度的另一个因素是测量装备本身的除气。尤其是对于负载锁（load-lock）对于其不可行的大的部件而言，必须分析的部件或样本在大气条件下被装载到RGA测量装备中，从而使测量装备的内表面暴露于大气条件。这造成具有例如有机物种的测量装备内表面的污染，导致测量装备内表面的可以为大约10^-9mbar·l/sec的除气率，从而干扰必须分析的样本的除气。因此，确定样本的除气特性的精度受到测量装备本身的除气的负面影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种以改进的精度分析分子污染物从样本除气的装置。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

这个目的是通过提供一种用于分析分子污染物从样本除气的装置来实现的，其中该装置包括：

- 用于容纳样本的低压腔室，其中该低压腔室内部的压力介于10-3mbar与10mbar之间；

- 用于在低压腔室中提供层状（laminar）气流的构件，其中气流的第一部分捕获和运输从样本除气的分子污染物；

- 样本下游第一位置处的用于接收气流的第一部分的构件；以及

- 用于分析气流的第一部分的内含物（content）的分析器。

通过在低压腔室内部提供层状的气流，从低压腔室内表面除气的分子污染物与从样本除气的分子污染物的混合被最小化。气流包含适合于捕获和运输除气的分子污染物的目的的载气物种，例如氦或氩。这种混合的进一步降低通过在低压腔室内部提供高于10-3mbar的压力来实现，在该压力下除气的分子污染物的平均自由程（mean free path）小得足以将该混合最小化成在大多数实际情况下足够的水平，因为平均自由程与压力成反比。取决于尤其是分子污染物的类型，除气的分子污染物的平均自由程在10-3mbar下典型地大约为50mm。因此，除气的分子污染物的平均自由程不大于近似50mm，从而最小化了从样本除气的分子污染物与其他除气的分子污染物的混合量，所述其他除气的分子污染物例如从低压腔室内表面除气的分子污染物。

低压腔室内部的层状气流的第一部分流过样本，并且从样本除气的分子污染物由该气流第一部分捕获和运输到接收该气流第一部分的构件。从样本除气的分子污染物的平均自由程应当足够大以便提供层状气流的第一部分对这些除气的分子污染物的捕获，该第一部分流过样本并且因而包含从样本除气的分子污染物。这是通过在低压腔室内部提供低于10mbar的压力来实现的，在该压力下除气的分子污染物的平均自由程大得足以最大化层状气流对除气的分子污染物的捕获率。取决于尤其是分子污染物的类型，除气的分子污染物的平均自由程在10mbar下典型地为大约5μm。因此，平均自由程不小于近似5μm以便最大化层状气流对除气的分子污染物的捕获效率。因此，对于介于10-3mbar与10mbar之间的依照本发明的压力范围，取决于尤其是分子污染物的类型，除气的分子污染物的平均自由程典型地介于近似5μm与50mm之间。