降低物品内部有害气体浓度的方法

专利名称：降低物品内部有害气体浓度的方法
技术领域：
本发明涉及一种降低有害气体的方法，特别是涉及一种降低物品内部空间的有害 气体浓度的方法。
背景技术：
目前在电子、医学和化工行业中通常使用专用的存储柜储存具有有害气体的物品 或设备，并在该存储柜内通入惰性气体降低该物品或设备内部的有害气体，使得该些物品 或设备被更好的使用以及延长使用周期。现有的降低有害气体浓度的方法是在储存有物 品的存储柜内直接通入惰性气体，使被保护的物品处于惰性气体环境之中，通过惰性气体 的流通带走部分扩散在该存储柜中的有害气体，以减少或降低存储柜内物品的有害气体浓 度，达到保护该物品的目的，延长其后续使用寿命。然而，对于某些具有特殊结构的物品，例 如由于其特殊结构而在物品内部形成了内部空间，且该内部空间的表面上仅具有小孔将内 部空间与外界连接以进行气体交换的情况来说，惰性气体只能通过小孔缓慢扩散进入该内 部空间中，该扩散过程需要较长的时间，无法快速有效地降低物品内部空间的有害气体浓 度，不利于这些物品的保存和后续使用。下面以典型的半导体光掩膜板的存储作为示例来具体进行说明。如图1所示，图1 示出了现有技术中的存储柜储存光掩膜板104的截面示意图。图1中的存储柜101包括进 气口 102、出气口 103、密闭门和控制系统，以及储存于该存储柜101内部的光掩膜板104。 该光掩膜板104由于其特殊结构而在内部形成一空间，在制作半导体器件的工艺过程中的 使用光掩膜板可能会在其内部空间中附着有氨气、水蒸气、硫酸根及含硫酸根化合物等有 害气体。因此，在储存光掩膜板的同时需要降低其内部空间的有害气体浓度。通常在光掩 膜板的上表面设有扩散该光掩膜板内部有害气体的孔105，进而使流动气体扩散进入所述 孔105内以降低光掩膜板内部的有害气体浓度，具体步骤包括检查该存储柜的进气口 102 和出气口 103，使其均处于打开状态；再将光掩膜板104放置在存储柜101中；接着在存储 柜101中通入氮气(如图中箭头所示方向流动)。持续通入氮气一段时间后检测该光掩膜 板104内部的有害气体浓度，若该光掩膜板104内部的有害气体浓度较高，则重复上述步 骤，直到有害气体浓度降低到所要求的标准为止。鉴于光掩膜板104在后续的处理中会反复多次使用，因此如何降低该光掩膜板 104内部残留的有害气体浓度成为存储和使用该光掩膜板的关键。现有的光掩膜板104的 表面设有孔径较小的孔105，该孔105用于扩散光掩膜板104内部的有害气体，业界通常 采用上述步骤降低该光掩膜板104内部的有害气体浓度。在实际应用中，采用氮气循环的 方式使光掩膜板处于循环流动的氮气环境中，进而使氮气扩散进入光掩膜板104表面的孔 105以用来驱赶有害气体从而降低光掩膜板内部的有害气体浓度的方法。然而，由于这些孔 105的孔径非常小，常需要花费较长的时间来排出有害气体，不仅不能快速有效降低光掩膜 板内部有害气体浓度的目的，还导致在该存储的过程中，消耗较多的氮气，浪费成本，不利 于光掩膜板的保存和后续使用，最终导致该光掩膜板在后期的使用中的寿命周期变短。
由上所述，如何使有效地降低存储柜中的物品内部的有害气体，延长该物品的使 用寿命，并可以节省成本成为当前需要解决的技术问题。

发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进 一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为解决上述问题，本发明提供一种降低物品内部有害气体浓度的方法，将所述物 品放置在存储柜内，所述物品的表面设有扩散其内部有害气体的孔，所述方法包括对所述密闭的存储柜内空间充入第一气体，使该存储柜内空间的气压从第一压力 值提高至第二压力值，再排出所述存储柜内空间的气体，所述第二压力值高于第一压力值。进一步地，所述存储柜具有一个或多个进气口和出气口 ；对所述存储柜内空间充入第一气体之前，密封所述包含物品的存储柜的出气口。 通过所述存储柜的进气口充入所述第一气体，以及检测所述存储柜内空间的压力值；当所述压力值达到第二压力值时，不再对所述存储柜内空间充入该第一气体，关 闭所述进气口。进一步地，所述存储柜上设有关闭或打开所述进气口的第一阀门、和关闭或打开 所述出气口的第二阀门，该第一阀门和第二阀门分别连接于自动控制系统；所述自动控制系统通过第一阀门自动关闭或打开所述进气口，以及控制所述第二 阀门关闭或打开所述出气口。进一步地，所述有害气体和第一气体彼此不发生化学反应。进一步地，所述物品为光掩膜板。进一步地，所述有害气体选自氨气、硫酸根、含硫酸根化合物的气体或水蒸汽。进一步地，所述第一气体选自惰性气体，优选地为氮气。本发明提供的一种降低有害气体浓度的方法，能够有效地降低存储柜中储存的物 品内部的有害气体浓度，且该方法不限于使用在电子工业中。另外，本发明的方法应用于降 低光掩膜板内部的有害气体浓度方面，有效地提高了光掩膜板的使用寿命和存放周期，并 且在降低光掩膜板内部有害气体浓度的同时节省了氮气的使用量，缩短了降低光掩膜板的 储存时间，提高了光掩膜板在后续使用中的利用率。


本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图1为现有技术中的存储柜储存光掩膜板的截面示意图；图2A为使用本发明的方法提高存储柜内空间的压力值截面示意图；图2B为将图2A中的充入氮气的存储柜降低压力值的截面示意图；图3为采用本发明所述方法降低光掩膜板内部的有害气体浓度的步骤流程图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而， 对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在 其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。本发明提供一种降低物品内部空间有害气体浓度的方法，该方法主要是通过改变 储存物品的存储柜内空间通入的惰性气体压力值，从而可以快速有效地将光掩膜板内部的 有害气体排出。该方法可以将惰性气体和物品(例如，光掩膜板)内部的有害气体一并排 出，进而可以达到降低光掩膜板内部的有害气体浓度的目的，以及能够延长光掩膜板的后 续使用寿命。参照图2A和图2B所示，图2A示出了本发明中的一种使用本发明的方法提高存储 柜内空间的压力值截面示意图，图2B为将图2A中的充入氮气的存储柜降低压力值的截面 示意图。具体地，存储柜201外部设置有出气口 203和进气口 202，在出气口 203和进气口 202的管道上分别设有检测气体流量的流量控制器(图中未示出)，该流量控制器为自动 控制装置，可以检测气体流量的同时显示存储柜201内空间的压力值。所述存储柜201还 包含有密封门，该存储柜的内空间设有存放各种物品的物品架，在该存储柜内空间中可以 存放多个不同类型的物品。优选地，该存储柜上可以设有一个或多个进气口和出气口，且该 进气口和出气口均连接于自动控制系统，该自动控制系统分别控制进气口 202的第一阀门 208和出气口 203的第二阀门207的打开与关闭。本实施例中以存储柜201内空间储存光掩膜板204为例进行说明。在制备和使用 光掩膜板的过程中，常会使得该光掩膜板204的内部附着有各种有害气体，如氨气、水蒸汽 和硫酸根及含硫酸根化合物等有害气体。本实施例中通过充入氮气调整存储柜内空间的压 力值，从而改变进入光掩膜板内部的氮气的气体量，使得光掩膜板内部的有害气体通过其 表面的孔205快速地排出，进而有效地降低了该光掩膜板内部的有害气体浓度，使得该光 掩膜板在后续工艺中被更好的利用。本实施例中降低该光掩膜板内部的有害气体浓度的具 体操作包括首先将光掩膜板204放置在存储柜内空间，并将存储柜的密封门关紧；其次， 调节该存储柜连接的自动控制系统，使该自动控制系统控制和记录所述存储柜内部的压力 值变化。进一步地，所述自动控制系统执行的操作有，关闭第二阀门207，实现密封所述包 含光掩膜板204的存储柜201的出气口 203(图2A所示)，并测定该存储柜内空间的初始 压力值；接着，打开进气口 202的第一阀门208，在所述存储柜201的内空间充入氮气，同时 检测存储柜进气口进入该氮气的流量，获取所述存储柜201内空间的压力值。当该存储柜 内空间的压力值达到设定的第二压力值时(第二压力值大于存储柜内空间初始压力值)， 停止对该存储柜内空间充入氮气，同时关闭第一阀门208，达到密封所述存储柜201，使得 该存储柜内空间不再通入氮气；最后打开出气口 203的第二阀门207，将所述有害气体和氮 气的混合气体排出(如图2B中箭头所示)，降低存储柜内空间的压力，可以将该存储柜201 内空间的压力值恢复至原存储柜内空间的初始压力值。其中，降低光掩膜板内部的有害气 体浓度的具体过程为，当增大存储柜内空间的压力值时，光掩膜板内部的压强小，光掩膜板 外部压强大，导致较多的氮气通过其表面的孔205进入该光掩膜板内部，而快速降低所述 存储柜内空间的压强时，由于光掩膜板周围的压强的变化，使得光掩膜板内部的有害气体 很快被氮气带出，进而达到有效降低光掩模板内部的有害气体浓度的目的。
在实际操作过程中，可以随时检测该光掩膜板204内部的有害气体的浓度是否达 到所需要的浓度，若光掩膜板内部的有害气体浓度较高时，可以重复执行上述操作，达到符 合实际需求的光掩膜板。本实施例中的方法可以有效地将光掩膜板内的有害气体排出，有 利于延长光掩膜板的使用寿命，有效地防止有害气体对光掩膜板的腐蚀破坏，以及能够节
省氮气量。需要注意的是，充入存储柜201内空间的氮气(第一气体)和物品所携带的有害 气体彼此不发生化学反应，如在本实施例中还可以采用氮气以外的惰性气体，如氖气、氩 气、氪气、氙气或氡气，以降低光掩膜板内部的氨气、水蒸气或硫酸根及含硫酸根化合物的 有害气体。然而，出于成本的考虑，优选使用氮气作为充入储存柜的惰性气体。优选地，本实施例不限制于物品的结构和尺寸，即对于0. 25 μ m、0. 18 μ m、 0. 13μπι、0. 09μπι、0. 065μπι、0. 045μπι以及相应于关键尺寸(⑶)更小的光掩膜板均可使 用，当然，还可以在同一个存储柜中放置多个光掩膜板。当然，本实施例中可以通过预先设定存储柜内空间的第二压力值(P2),该第二压 力值(P2)的计算如下设定光掩膜板内部的气体体积为:r (升)；该光掩膜板内部的气体量为N’敬 mol (摩尔)；存储柜内空间的气体体积为VeL(升)；该存储柜内空间的气体量(摩 尔)；充入存储柜内空间的氮气的气体量为ANemol (摩尔)；进入光掩膜板内部的氮气 的气体量为Δ N’ ftmol (摩尔)；保持操作中存储柜内空间的温度不变；由热力学公式PV/T = nR，其中，η为物质的量(单位摩尔)，R为常数；Ve>> Vft ；存储柜内空间压力值变化首先加压使存储柜内空间的由P1升至P2再降低P2使存储 柜内空间的压力值恢复至P1(P2SSP1)；PV = nRT;由于V，R，T不变，P与N成正比；即RT = P1V'柜/N，柜=P2V'柜/(N，柜+ ΔΝ，柜)=P1V'板/N，板=P2 V，板/(N，板+ ΔΝ，板)此时，光掩膜板内部原有气体的浓度为原来的P倍ρ =N，板/(N，板+ ΔΝ，板)=Pl/P2当压力值还原时，P = P1A32如此循环K次(K为正整数)，最终光掩膜板内部原有气体的浓度为P = (P1A32) k，从而达到排出光掩膜板内部原有气体的目的。通常光掩膜板内部的氨气浓度Ibbp和湿度45%，在后续使用中需要该光掩膜板 内部的氨气的浓度在0. Ibbp以下，由此可以通过在存储光掩膜板的存储柜内，变化该存储 柜内空间的压力的有效降低该光掩膜板内部的氨气和水蒸汽。参考图3所示，图3示出了本实施例中降低物品内部的有害气体浓度的步骤流程 图。所述物品的表面设有扩散有害气体的孔，具体地，将具有孔的物品放置在存储柜内空 间，并将存储柜的密封门关紧，测量该存储柜内空间的压力值P1 ；接着，调节该存储柜连接 的自动控制系统，使该自动控制系统对存储柜执行如下的操作步骤
步骤S301 密封所述包含物品的存储柜的出气口，用于提高存储柜内空间的压力 值，测定该存储柜内空间的第一压力值(P1)；步骤S302 对存储柜的内空间充入第一气体，同时检测存储柜进气口进入该第一 气体的流量；步骤S303 检测所述存储柜内空间的压力值，当该存储柜内空间的压力值达到设 定的第二压力值(P2)时，停止对该存储柜内空间充入第一气体，同时密封该存储柜的进气
π ；步骤S304 将存储柜内空间的有害气体和第一气体的混合气体排出，降低存储柜 内空间的压力，同时检测该存储柜内空间的压力值，可以将该存储柜内空间的压力恢复至 原存储柜内空间的第一压力值(P》。本实施例中的方法可以有效地将光掩膜板内的有害气体排出，有利于延长光掩膜 板的使用寿命，缩短存放时间，还可以节省氮气的用量。此外，上述实施例中所示出的降低 有害气体浓度的方法可以使用在任何领域，如医学领域中对口小的容器消毒后的处理、化 工领域也可以使用，不限于使用在电子工业中。另外，本实施例中设计的方法还适用于使用 两种不发生反应的气体互相置换的过程。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的 变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种降低物品内部有害气体浓度的方法，其特征在于，将所述物品放置在存储柜内， 所述物品的表面设有扩散其内部有害气体的孔，所述方法包括对所述密闭的存储柜内空间充入第一气体，使该存储柜内空间的气压从第一压力值提 高至第二压力值，再排出所述存储柜内空间的气体，所述第二压力值高于第一压力值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储柜具有一个或多个进气口和出气Π ；对所述存储柜内空间充入第一气体之前，密封所述包含物品的存储柜的出气口。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述存储柜的进气口充入所述第一气体，以及检测所述存储柜内空间的压力值； 当所述压力值达到第二压力值时，不再对所述存储柜内空间充入该第一气体，关闭所 述进气口。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述存储柜上设有关闭或打开所述进气口 的第一阀门、和关闭或打开所述出气口的第二阀门，该第一阀门和第二阀门分别连接于自 动控制系统；所述自动控制系统通过第一阀门自动关闭或打开所述进气口，以及控制所述第二阀门 关闭或打开所述出气口。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有害气体和所述第一气体彼此不发生化学反应。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物品为光掩膜板。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有害气体选自氨气、硫酸根、含硫酸根 化合物的气体或水蒸汽。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一气体选自惰性气体。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一气体为氮气。
全文摘要
本发明公开了一种降低物品内部有害气体浓度的方法，将所述物品放置在存储柜内，所述物品的表面设有扩散其内部有害气体的孔，所述方法包括对所述密闭的存储柜内空间充入第一气体，使该存储柜内空间气压从第一压力值提高至第二压力值，再排出所述存储柜内空间的气体，所述第二压力值P2高于第一压力值。进一步地，所述存储柜具有一个或多个进气口和出气口；对所述存储柜内空间充入第一气体之前，密封所述包含物品的存储柜的出气口。使用本发明的方法能够有效地降低存储柜中储存的物品内部的有害气体浓度，有效地提高了物品的使用寿命和存放周期。
文档编号B08B17/00GK102125922SQ201010022889
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者邓若岩, 金普楠 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司