用于真空系统的冷却液微漏传感器的制作方法

用于真空系统的冷却液微漏传感器
1.相关申请案
2.本技术案主张2020年8月28日申请的第63/071,373号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的全部内容为了所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开涉及真空系统中的冷却管路，且更具体来说涉及感测来自所述冷却管路的冷却液泄漏。


背景技术：

4.在真空室中的冷却管路可例如由于机械运动的应力而产生微漏。如果未被检测到，微漏可扩大，直到其演变成灾难性泄漏。灾难性泄漏导致的损害需大量修复，且导致长时间停机。使用真空计以监测真空室中的总真空压力可能不足以识别冷却管路中的微漏，因为所述真空计无法在所述真空室中区分所述微漏与一些其它泄漏或排出源。


技术实现要素：

5.据此，需要用于检测真空系统中冷却液微漏的方法及系统，以便可在灾难性泄漏发生之前修复冷却管路。
6.在一些实施例中，一种系统包含真空室及经安置于所述真空室内的组件，所述组件在操作期间加热。所述系统还包含冷却管路，其经机械地耦合到所述组件，用于在操作期间使冷却液循环以冷却所述组件。所述系统进一步包含用于测量所述真空室中的总压的真空计及用于测量所述真空室中可从所述冷却管路泄漏的物质的分压的分析仪。
7.在一些实施例中，一种方法包含操作经安置于真空室中的组件。操作所述组件导致加热。所述方法还包含使冷却液循环通过经机械地耦合到所述组件的冷却管路，以冷却所述组件。所述方法进一步包含测量所述真空室中的总压；测量所述真空室中可从所述冷却管路泄漏的物质的分压；及基于所述分压确定所述冷却管路是否存在泄漏。
附图说明
8.为更好地理解所描述的各种实施方案，应结合以下图式参考下文的实施方式。
9.图1a是展示根据一些实施例的具有冷却管路的真空系统的框图，所述冷却管路含有冷却液及标记物种。
10.图1b是展示根据一些实施例的图1a的所述真空系统的实例的框图，其中微裂纹或裂缝已在所述冷却管路中形成。
11.图2a是展示根据一些实施例的具有冷却管路的真空系统的框图，所述冷却管路含有冷却液而无标记物种。
12.图2b是展示根据一些实施例的图2a的所述真空系统的实例的框图，其中微裂纹或裂缝已在所述冷却管路中形成。
13.图3是说明根据一些实施例的在真空系统中检测冷却管路泄漏的方法的流程图。
14.类似附图标记是指整个图式及说明书中的对应部分。
具体实施方式
15.现在将详细参考各种实施例，其实例在附图中说明。在以下实施方式中，阐述许多具体细节，以便提供对所描述的各种实施例的透彻理解。然而，对所属领域的一般技术人员来说，显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践所描述的各种实施例。在其它例子中，未详细描述众所周知的方法、程序、组件、电路及网络，以免不必要地模糊所述实施例的方面。
16.图1a是展示根据一些实施例的真空系统100的框图。真空系统100包含真空室102。在一些实施例中，真空室102提供超高真空(uhv)。(uhv是标准的、众所周知的技术术语，其指具有数量级为10-9
托或更低的压力的真空。)真空系统100可为半导体检验或计量系统。例如，真空系统100可为扫描电子显微镜(sem)。真空系统可包含用于半导体检验或计量的euv光学器件(即用于13.5nm光的光学器件)。替代地，真空系统100可具有不同应用。
17.组件104经安置于真空室102内。组件104在操作期间加热。例如，组件104是消耗功率且因此加热的主动组件(与不消耗功率的被动组件相反)。在另一实例中，组件104直接或间接地经机械及热耦合到主动组件，使得所述主动组件的加热还加热组件104。
18.在一些实施例中，组件104是电机或包含电机。冷却管路106可经机械地连接到电机(例如，经连接到电机中的电机线圈)，以冷却电机。例如，电机可为载物台电机，其平移经安置于真空室102中的载物台。载物台可具有经安装在其上的卡盘，用于支撑衬底(例如，半导体晶片)。载物台平移卡盘。因此，操作电机致使载物台且因此致使卡盘及衬底平移到所需位置。
19.在一些实施例中，组件104是或包含数码相机。例如，相机被用于使衬底(例如，半导体晶片)成像。冷却管路106可经机械地连接到数码相机，以冷却数码相机。
20.在一些实施例中，组件104是或包含电子光学器件(例如，用于电子光学器件的透镜，例如磁透镜)。冷却管路106可经机械地连接到电子光学器件(例如，到透镜)，以冷却电子光学器件。
21.冷却管路106经机械地(及热)耦合到组件104。虽然冷却管路106在图1a中经展示为单一回路，但其可包含在真空室102中分支的冷却液歧管。冷却液108在系统100操作期间在冷却管路106中循环以冷却组件104。通过冷却组件104，使冷却液108循环还间接地冷却真空室102中原本会被来自组件104的热量加热的其它组件。例如，如果真空室102包含经热耦合到组件104的光学组件(例如，euv光学器件)(例如，电子光学器件，例如磁透镜或其它电子光学器件透镜)，那么使冷却液108循环间接地冷却所述光学组件。
22.在一些实施例中，真空系统100包含经安置于真空室102外部的冷却器116。冷却管路102延伸出真空室102，穿过冷却器116，且回到真空室102中。冷却器116使已由组件104加热的冷却液108变冷，且因此将热量从组件104带走。
23.冷却管路106可为柔性的，以适应组件104的移动(例如，电机的移动)。在一些实施例中，冷却管路106全部或部分由聚合物制成。例如，冷却管路106可全部或部分为柔性塑料。替代地，冷却管路106全部或部分由另一种材料制成，例如金属或弹性体。
24.在一些实施例中，冷却液108是或包含普通水(h2o)。普通水不同于重水。在普通水的分子中的两个氢原子是具有单一质子而无中子的普通氢。相比之下，重水的实例包含氧化氘(d2o)(其中在分子中的两个氢原子是氘原子)及氢氘氧化物(hdo)(其中在分子中的一个氢原子是普通氢，且另一个是氘)。
25.真空系统100包含测量真空室112中的总压的真空计112。然而，真空计112可能不具有足够的灵敏度来检测冷却管路106中的微裂纹或裂缝118。微裂纹或裂缝118导致微漏：冷却液108通过微裂纹或裂缝118从冷却管路106泄漏，如图1b所展示。微漏可能不具有足以使真空室102的总压增加指示微漏存在的量的量值。当真空计112能检测到泄漏冷却液108时，微漏可能已变成灾难性泄漏，所述灾难性泄漏对真空室102及/或在真空室102中的产品(例如，衬底，例如半导体晶片)造成严重损害。
26.例如，如果冷却液108是普通水，那么来自冷却管路106的泄漏水108可为真空室102中多个水蒸气源中的唯一一者。水还可从用于密封真空室102的弹性体密封件(例如o形圈)中排出。且在真空室102中，除水之外的其它物质可以相应的分压存在。真空计112测量真空室102中的总压，且因此无法检测水对总压的贡献程度(即，无法检测真空室102中的水的分压)。真空计112还无法检测水来自微裂纹或裂缝118而不是另一源的程度。
27.在一些实施例中，为解决这些问题，除冷却液108之外，冷却管路106含有标记物种110。标记物种110与冷却液108一起在冷却管路106中循环。标记物种110是在出现微裂纹或裂缝118时，可从冷却管路106泄漏的物质(例如，分子)，如图1b所展示。标记物种110可经选择使得其对真空室102中的残余气体的组成是唯一的(即，除非在冷却管路106发生泄漏的情况下，否则真空室102中不存在标记物种110)。真空系统100包含分析仪114，其经配置用于测量真空室102中的标记物种110的分压。分析仪114可在微裂纹或裂缝118扩展或成长到真空计112能检测到它的程度之前(例如，在灾难性故障发生之前)，检测来自微裂纹或裂缝118的微漏，这是因为其测量标记物种110的分压而不是真空室102的总压。如图1a及1b中的真空计112及分析仪114的读数的比较所示，微裂纹或裂缝118导致标记物种110的分压的增加显著高于真空室102的总压的增加。当标记物种110的分压满足阈值(例如，超过、或等于或超过指定值，或增加至少或大于指定量)时，可检测到来自微裂纹或裂缝118的微漏。分析仪114可通信地耦合到计算机系统，所述计算机系统响应于来自微裂纹或裂缝118的微漏的检测而产生警告信号。接着，真空室102可以受控方式离线，且修复冷却管路106。在一些实施例中，分析仪114是残余气体分析仪(rga)(例如质谱仪)。在一些实施例中，分析仪114包含执行红外光谱(例如，傅里叶(fourier)变换红外光谱(ftir))的红外光谱仪。
28.在一些实施例中，标记物种110是重水。例如，冷却液108是h2o，且d2o被添加到冷却管路106中的冷却液108。d2o与h2o反应以生成hdo，其是标记物种110。分析仪114经配置以检测hdo。
29.在一些实施例中，1-丙醇被添加到冷却液108(例如，其为h2o)以提供标记物种110。因此，标记物种110对应于1-丙醇。分析仪114经配置以在存在微裂纹或裂缝118的情况下检测因1-丙醇添加到冷却液108而产生的峰。
30.标记物种110可经选择使得其不与冷却液108反应。因此，标记物种110被添加到冷却液108。替代地，化学品被添加到冷却液108，所述化学品与冷却液108反应以产生标记物种110。标记物种110可经选择使得其具有在冷却液的比热容
±
50％内的比热容，以提供组
件104的所需冷却。标记物种110可为化学惰性的，以避免在冷却管路106及冷却器116中导致腐蚀。标记物种110可具有在冷却液108的蒸气压力的
±
50％内的蒸气压力，使得在形成微裂纹或裂缝118的情况下，标记物种110及冷却液108具有类似的进入真空室102中的流速。
31.在一些实施例中，使用原本不存在于真空室102中(即，对于真空室102中的残余气体的组成是唯一的)的冷却液，且因此除了来自冷却管路106的泄漏的情况下(例如，在冷却管路106上形成微裂纹或裂缝118的情况下)真空室102中不存在所述冷却液。可在无标记物种110的情况下使用此冷却液。图2a及2b展示根据一些实施例的使用此类冷却液的真空系统200。在真空系统200中，没有使用标记物种110，且冷却液108被替换为冷却液202，除非在来自冷却管路106的泄漏的情况下，否则真空室102中不存在所述冷却液202。在图2a中，冷却管路206是完好无损的，而图2b展示已在冷却管路106上形成的微裂纹或裂缝118。分析仪114经配置以检测冷却液202。因此，分析仪114可检测微裂纹或裂缝118(即，检测由微裂纹或裂缝118引起的微漏)。
32.冷却液202可为氟碳基流体。例如，冷却液202可为全氟化合物(pfc)，例如以品牌名销售的那些全氟化合物。替代地，冷却液202可为经隔离的氢氟醚(hfe)化合物或氟酮(fk)化合物，例如以品牌名销售的那些化合物。
33.图3是说明根据一些实施例的在真空系统(例如真空系统100，图1a到1b；真空系统200，图2a到2b)中检测冷却管路泄漏(例如，来自微裂纹或裂缝118的微漏)的方法300的流程图。虽然在方法300中的步骤以特定顺序展示且描述，但是所述步骤可并行地执行。例如，在方法300中的所有步骤可以持续的方式同时执行。
34.在方法300中，操作(302)经安置于真空室(例如真空室102)中的组件(例如组件104)。操作组件导致加热(例如，导致组件加热)。在一些实施例中，操作组件包含操作(304)经安置于真空室内的电机。例如，操作电机以平移载物台，卡盘经安装于所述载物台上。卡盘支撑衬底(例如，半导体晶片)。在一些其它实施例中，操作组件包含操作经安置于真空室内的数码相机及/或操作经安置于真空室内的电子光学器件(例如，磁透镜或其它电子光学器件透镜)。
35.为冷却组件，使冷却液(例如冷却液108，图1a到1b；冷却液202，图2a到2b)通过经机械地耦合到组件的冷却管路(例如冷却管路106)循环(306)。在一些实施例中，冷却液(例如冷却液108，图1a到1b)包含(308)普通水。替代地，冷却液(例如，冷却液202，图2a到2b)可为(310)氟碳基流体(例如，以品牌或销售的那些流体的流体)，除非在来自冷却管路的泄漏的情况下，否则所述流体不存在于真空室中。
36.在一些实施例中，冷却管路经机械地连接(312)到电机的电机线圈。在一些实施例中，冷却管路经机械地连接到数码相机及/或电子光学器件。
37.在一些实施例中，使标记物种(例如，标记物种110，图1a到1b)与冷却液一起在冷却管路中循环(314)。例如，标记物种为(316)重水(例如hdo)。在另一实例中，标记物种对应于(318)1-丙醇(例如，由向冷却液108添加1-丙醇得到)。
38.测量(320)真空室中的总压。例如，使用真空计112测量所述总压。
39.测量(322)真空室内可从冷却管路泄漏的物质的分压。例如，测量(324)真空室内标记物种的分压。在另一实例中，测量(326)真空室内氟碳基流体的分压。使用分析仪114测
量分压。在一些实施例中，使用质谱分析法测量分压。替代地，可使用红外光谱法(例如，傅里叶变换红外光谱法(ftir))测量分压。
40.方法300允许早早检测真空系统的冷却管路(例如，冷却液歧管)中的微裂纹或裂缝。接着，可在灾难性损害发生之前，通过关闭真空系统，以有序方式修复微裂纹或裂缝。
41.为解释的目的，上述描述已参考特定实施例描述。然而，上述说明性论述并非希望详尽无遗或将权利要求书限制于所公开的精确形式。鉴于上述教示，许多修改及变化是可能的。实施例被选择以为最好地解释权利要求书的基本原理及其实际应用，借此使所属领域的其他技术人员能够利用适合于预期的特定用途的各种修改来最好地使用实施例。