具体实施方式

一种用于确定流体样品中的颗粒特性和/或用于确定流体样品的污染特性的方法，该方法包括以下步骤：

(a)在衬底的表面上沉积金属膜，以在所述衬底上提供光滑的金属表面；

(b)使流体样品与衬底的所述金属表面接触；

(c)从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上；

(d)在所述金属表面和保留在衬底的所述金属表面上的所述颗粒上沉积金属层，使得每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面的没有颗粒的区域被提供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在间隙；

(e)用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所述电磁射线被所述颗粒上的金属层散射以分别产生散射的电磁射线；或者用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金属层吸收，并且所述电磁射线的另一部分被衬底上的金属表面反射以产生反射的电磁射线；

(f)在光电二极管阵列处接收散射的电磁射线；或者在光电二极管阵列处接收所述反射的电磁射线；

(g)形成包括像素的图像，其中图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管，其中所述图像中每个像素的亮度对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的电磁射线的强度；

(h)处理所述形成的图像以确定所述颗粒特性，和/或处理所述形成的图像以确定流体样品的污染特性。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

(a)在衬底的表面上沉积金属膜，以在所述衬底上提供光滑的金属表面；

(b)使流体样品与衬底的所述金属表面接触；

(c)从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上；

(d)在所述金属表面和保留在衬底的所述金属表面上的所述颗粒上沉积金属层，使得每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面的没有颗粒的区域被提供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在间隙；

(e)用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所述电磁射线被所述颗粒上的金属层散射以产生散射的电磁射线；

(f)在光电二极管阵列处接收散射的电磁射线；

(g)形成包括像素的暗场图像，其中图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管，其中所述图像中的每个像素的亮度对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的散射光的强度；

(h)处理所述暗场图像以确定所述颗粒特性和/或处理所述暗场图像以确定流体样品的污染特性。

优选地，散射的电磁射线是瑞利散射的电磁射线。

在另一个实施例中，该方法包括以下步骤：

(a)在衬底的表面上沉积金属层，以在所述衬底上提供光滑的金属表面；

(b)使流体样品与衬底的所述金属表面接触；

(c)从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上；

(d)在所述金属表面和保留在衬底的所述金属表面上的所述颗粒上沉积金属层，使得每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面的没有颗粒的区域被提供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在间隙；

(e)用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金属层吸收，并且所述电磁射线的另一部分被衬底上的金属表面反射以产生反射的电磁射线；

(f)在光电二极管阵列处接收反射的电磁射线；

(g)形成包括像素的明场图像，其中明场图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管，其中所述明场图像中的每个像素的亮度对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的光的强度；

(h)处理所述明场图像以确定所述颗粒特性，和/或处理所述明场图像以确定流体样品的污染特性。

在优选实施例中，所确定的流体样品的污染特性是流体样品污染表面的能力。例如，在优选实施例中，所确定的流体样品的污染特性是流体样品污染表面的统计概率（污染表面包括但不限于在表面上沉积不想要的颗粒和/或在表面上生成缺陷）。

在本发明的实施例中，颗粒可能不溶于流体样品。在本发明的实施例中，颗粒可能可溶于流体样品。在又另一实施例中，颗粒包括不溶于流体样品的颗粒和可溶于流体样品的颗粒。

步骤(a)-在衬底的表面上沉积金属膜：

优选地，在衬底的表面上沉积金属膜以在所述衬底上提供光滑的金属表面的步骤包括首先提供衬底。在优选实施例中，衬底优选是刚性的；并且更优选地，衬底的表面将没有任何外来颗粒（诸如灰尘或污垢），换句话说，衬底的表面优选是干净的。如果衬底的表面是干净的，则那么在衬底的表面上沉积金属膜的步骤优选包括沉积具有大于30nm的厚度的金属膜，并且更优选沉积具有大于50nm的厚度的金属膜。应当理解，衬底可以采取任何合适的形式；在一个实施例中，衬底是硅晶片；或者替代地，衬底可以包括金属。

应当理解，可以提供任何合适尺寸的衬底；然而，更优选地，衬底的直径将至少为1cm，以便避免具有不同表面能量的边缘区域。更优选地，衬底的尺寸将在2.5cm（1英寸）和450cm（17.7英寸）之间。在又另一实施例中，衬底也可以是较大衬底的切割部分（例如较大晶片的一段）。在这种情况下，切割的晶片块的尺寸将优选大于1cmx1cm。衬底可以包括硅、金属、塑料、玻璃和/或石英。最优选地，衬底将是硅晶片。

金属膜可以包括任何合适的材料。金属膜可以包括单个类型的金属或不同金属（诸如合金）的组合物。通常，金属膜的成分将取决于流体样品的成分。例如，如果流体样品包括酸，诸如H₂SO₄或HCl，则那么金属膜将优选包括金或铂；如果流体样品包括H₂SO₄和/或H₂O₂（食人鱼溶液），则那么金属膜将优选包括金或铂；如果样品包括超纯水（UPW），则那么金属膜将优选包括金或铂。在又另一示例中，如果流体样品没有腐蚀性（例如如果样品流体包括异丙醇），则那么金属膜可以包括金属，诸如银、铜和/或铝等。

优选地，金属膜进一步包括天然氧化物层。

在实施例中，该方法进一步包括在衬底的表面上提供粘附层的步骤；并且然后在粘附层上提供金属膜。在该实施例中，金属膜不直接施加到衬底的表面，而是施加到粘附层；因此，在该实施例中，金属膜在衬底的表面上间接沉积。通常，当使用预期对衬底的表面具有低黏附力的金属膜时，实行在衬底的表面上提供粘附层的步骤。粘附层可以包括铬（Cr）和/或钛（Ti）。例如，该方法可以进一步包括在衬底的表面上沉积包括Cr或Ti的粘附层的步骤；并且然后在Cr或Ti粘附层上沉积金属膜。优选地，粘附层将具有大于5nm的厚度。还优选在沉积粘附层之前清洁衬底的表面；清洁衬底的表面的步骤可以包括用辉光放电清洁衬底的表面，用氧等离子体清洁衬底的表面，通过使用湿法清洁过程、用UV光清洁衬底的表面，或者通过施行上述清洁步骤的任何组合。

应当理解，可以使用任何合适的沉积方法在衬底的表面上（或在粘附层上）沉积金属膜。在实施例中，沉积金属膜的步骤可以包括使用物理气相沉积（PVD）来沉积金属膜；例如，沉积金属膜的步骤可以包括使用电子束蒸发、热蒸发、脉冲激光沉积、阴极电弧沉积或溅射来沉积金属膜。在又另一实施例中，沉积金属膜的步骤可以包括使用化学气相沉积（CVD）来沉积金属膜。在又另一实施例中，沉积金属膜的步骤可以包括通过用金属膜电镀衬底的所述表面来沉积金属膜。在又另一实施例中，沉积金属膜的步骤可以包括通过原子层沉积（ALD）来沉积金属膜。

通常，金属膜以每秒1-3埃之间的沉积速率沉积；并且最优选地，金属膜以每秒2埃的沉积速率沉积。

优选地，具有金属膜的衬底大体上在金属膜已经提供在衬底的表面上之后立即使用，以便限制污染。换句话说，该过程中的下一个步骤大体上在金属膜已经提供在衬底的表面上之后立即实行。

通常在金属膜已经在衬底的表面上沉积之后，衬底然后在其用于本发明方法的后续步骤之前被存储一段时间。当存储时，外来颗粒可能聚集在金属膜上，因此，在衬底从存储中被取出之后，金属膜优选在其用于本发明方法的后续步骤之前被清洁。最优选地，在衬底从存储中被取出之后，金属膜在其用于本发明方法的后续步骤之前（即在实行使样品流体与金属表面直接接触使得所述流体样品中的颗粒可以粘着到所述金属表面之前）使用合适的清洁方法被清洁。清洁步骤优选不损坏或氧化金属膜。最优选地，使用空气或氧等离子体清洁衬底的表面上的金属膜；例如，如果金属（（诸如金））在短暂的氧等离子体暴露下是稳定的，则氧等离子体可以施加到金属膜持续1秒至15秒。不推荐将氧等离子体施加到金属（诸如银），因为它们的表面将由于氧等离子体而被化学更改。

步骤(b)-使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触：

在已经在衬底的表面上直接沉积金属膜（或者通过在衬底的表面上提供的粘附层上沉积金属膜而在衬底的表面上间接沉积）以在所述衬底上提供光滑的金属表面之后，然后实行使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤。如下面将更详细描述的，使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤可以以多种不同的方式实行；例如，当所述金属表面静止时，预定义量的所述流体样品可以在所述金属表面上分配；或者当所述金属表面正在旋转时，预定义量的所述流体样品可以在所述金属表面上分配；或者所述衬底可以在包含限定流体样品的气体的腔室中提供，使得衬底的金属表面暴露于气态流体样品（优选暴露预定义时间长度）。

流体样品可以包括任何合适的成分；流体样品可以包括气体、液体或光致抗蚀剂（可以溶解在溶剂中的聚合物树脂）。例如，如果流体样品是液体，则它可以包括超纯水（UPW）、酒精、酸、离子溶液、氧化剂和/或这些的任何混合物中的任何一个或多个。例如，如果流体样品是气体，则它可以包括N2、O2、CO2、氩、氦、NH3或半导体工业中使用的任何过程气体中的任何一个或多个。使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤被实行的方式可以取决于流体样品是液体、光致抗蚀剂还是气体而变化。

在一个实施例中，其中流体样品包括液体，旋转衬底，并且在衬底正在旋转的同时将流体样品分配到衬底的金属表面上。优选地，衬底以低于400rpm的非零速度旋转。最优选地，样品流体散布在所述衬底的整个金属表面上（通常衬底的旋转将使样品流体散布在衬底的整个金属表面上）。当流体样品接触衬底的金属表面时，流体样品中存在的颗粒（其定义杂质）粘着于衬底的金属表面。在另一实施例中，其中流体样品包括液体，衬底是静止的（即具有固定的位置，并且不旋转），并且流体样品被分配到衬底的金属表面上。优选地，分配到衬底的金属表面上的流体样品被布置成覆盖所述金属表面的整个表面。当流体样品接触衬底的金属表面时，流体样品中存在的颗粒（其定义杂质）粘着于衬底的金属表面。

在一个实施例中，其中流体样品包括气体，衬底被简单地放置在包含气体样品的外壳中预定义时间长度。衬底暴露于气体的时间长度应该优选地反映生产中的物体（诸如用于半导体工业的硅晶片）暴露于所述外壳中的所述气体样品的时间长度。在外壳中，当衬底的金属表面暴露于气态流体样品时，气态流体样品中存在的颗粒（其定义杂质）将在预定义时间期间在衬底的金属表面上沉积。在另一实施例中，除了粘着于金属表面的颗粒之外，其它分子可以在衬底的金属表面上凝结或再凝固。

在另一实施例中，其中流体样品包括液体，衬底被简单地浸没在包含流体样品的容器中预定义时间长度。衬底暴露于液体的预定义时间长度应该优选地反映生产中的物体（诸如用于半导体工业的硅晶片）暴露于所述容器中的所述液体样品的时间长度；理想地，预定义时间长度取决于应用、液体的纯度和/或金属表面；最优选地，预定义时间长度将使表面上的颗粒和液体中的颗粒之间的相关性最大化；最优选地，预定义时间长度不会太短以至于对于相同的液体具有大的变化，并且不会太长使得其对于不同纯度水平的液体导致在金属表面上具有相同数量的颗粒。在容器中，在衬底的金属表面浸没在液体流体样品中的预定义时间期间，液体流体样品中存在的颗粒（其定义杂质）将粘着于衬底的金属表面。

在另一实施例中，其中流体样品包括液体，该方法包括在倾斜取向上布置衬底的步骤；并且使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤是在衬底保持在其倾斜取向上的同时实行的。在该实施例中，流体样品被分配到衬底的金属表面上；当衬底在倾斜取向上时，分配到金属表面上的流体样品将在重力的影响下流出金属表面。

在一个实施例中，其中流体样品包括光致抗蚀剂（例如，优选溶解在溶剂中的聚合物树脂），旋转衬底，并且在衬底正在旋转的同时将光致抗蚀剂分配到衬底的金属表面上。优选地，衬底以低于400rpm的非零速度旋转。最优选地，光致抗蚀剂散布在所述衬底的整个金属表面上（通常，衬底的旋转将使光致抗蚀剂散布在衬底的整个金属表面上）。

在另一实施例中，其中流体样品包括光致抗蚀剂（聚合物树脂，其优选地溶解在溶剂中），衬底是静止的（即具有固定的位置，并且不旋转），并且光致抗蚀剂被分配到衬底的金属表面上。优选地，被分配到衬底的金属表面上的光致抗蚀剂被布置成覆盖所述金属表面的整个表面。

在另一实施例中，其中样品流体包括液体，使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤包括通过从没有污染的分配器尖端逐滴分配流体样品来将流体样品提供到衬底的金属表面上（优选分配器尖端由化学稳定的塑料组成，所述化学稳定的塑料诸如例如全氟烷氧基烷烃（PFA）或聚四氟乙烯（PTFE））。最优选地，从尖端分配的每个液滴的体积在预定义范围内（优选地，预定义范围是1-100微升）；可以使用本领域已知的任何合适的部件来控制每个液滴的体积，诸如例如使用泵（例如注射泵）、流量计、对微滴成像的相机、测量微滴的重量的天平等。最优选地，连续液滴以其从分配器尖端分配到衬底金属表面上的速率在预定义范围内（优选地，预定义范围是1-240秒）。

步骤(c)-从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述 流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上：

在一个实施例中，其中所述流体样品在衬底（例如以低于400rpm的非零速度）旋转时与衬底的金属表面接触，从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上的步骤包括增加旋转速度。最优选地，衬底的旋转速度增加到1000rpm和4000rpm范围内的速度。在该实施例中，大部分所述液体流体样品通过离心力从所述金属表面移除，并且一些通过蒸发移除。在移除样品流体之后，仅颗粒（其定义流体样品中的杂质）保持粘着在衬底的所述金属表面上。

在另一实施例中，其中所述流体样品在衬底静止时（即不旋转）与衬底的金属表面接触，从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上的步骤包括使衬底旋转。最优选地，衬底的旋转速度增加到1000rpm和4000rpm范围内的速度。这种干燥方法被称为旋转干燥。在该过程期间，大部分所述液体流体样品被离心力从所述金属表面驱出，并且一些被蒸发。在该实施例中，大部分所述液体流体样品通过离心力从所述金属表面移除，并且一些通过蒸发移除。在移除样品流体之后，仅颗粒（其定义流体样品中的杂质）保持粘着在衬底的所述金属表面上。

如上面已经提到的，在另一实施例中，衬底在倾斜取向上布置；以及从所述金属表面移除与所述金属表面接触的所述流体样品，使得仅所述流体样品中的颗粒保留在衬底的金属表面上的步骤包括允许与衬底的所述金属表面接触的流体样品在重力的影响下流出金属表面。在该实施例的变型中，该方法进一步包括提供干燥空气流，该干燥空气流将流体样品吹离金属表面；优选使用加压气枪来提供干燥空气流。

在其中所述流体样品包括光致抗蚀剂的一个实施例中，移除与衬底的金属表面接触的流体样品的步骤包括移除与金属表面接触的大部分光致抗蚀剂。移除与金属表面接触的大部分光致抗蚀剂的步骤包括以预定义范围内的速度使衬底旋转，例如以1000rpm和4000rpm之间的速度使衬底旋转（要么衬底从静止位置旋转到预定义范围内的速度，要么衬底已经旋转，旋转速度增加到预定义范围内的速度）。在光致抗蚀剂已经与衬底的金属表面接触之后，以所述预定义范围内的速度使衬底旋转将确保光致抗蚀剂散布在衬底的整个金属表面上，从而在衬底的所述金属表面上形成光致抗蚀剂层；优选地，光致抗蚀剂层将具有均匀的厚度。最优选地，光致抗蚀剂层将包括光致抗蚀剂树脂（其优选没有任何溶剂）。在实施例中，光致抗蚀剂层可以在热板上烘烤，以从光致抗蚀剂层移除溶剂（热板温度优选在60和160摄氏度之间）。

该方法可以进一步包括固化光致抗蚀剂层的步骤（固化光致抗蚀剂层改变光致抗蚀剂的化学结构，诸如例如使光致抗蚀剂聚合）；固化光致抗蚀剂层的步骤可以包括使用入射在光致抗蚀剂层上的电磁射线来提供或者加热光致抗蚀剂层。

旋转和固化步骤取决于光致抗蚀剂的类型。理想地，实际用于所述光致抗蚀剂样品的半导体制造过程的相同旋转和固化参数被应用来估计所使用的旋转和固化过程的污染。

优选地，然后移除光致抗蚀剂的固化层。在一个实施例中，光致抗蚀剂层使用干法过程（诸如向光致抗蚀剂层施加氧等离子体）移除。光致抗蚀剂层将包括聚合物基质，并且向光致抗蚀剂层施加氧等离子体将移除所述聚合物基质。

在光致抗蚀剂层的聚合物基质已经被移除之后，颗粒（其定义光致抗蚀剂中的杂质）保留在衬底的所述金属表面上。剩余的颗粒表示所述原始流体样品（即与衬底的金属表面接触的原始光致抗蚀剂）的污染能力。

在一个实施例中，由于光致抗蚀剂的聚合物结构在其生产或存储期间的化学降解，在光致抗蚀剂层已经固化（例如即UV处理）并后续被移除（例如用TMAH、丙酮或另一湿法清洁过程移除光致抗蚀剂层）之后，颗粒残渣可以保留在衬底的金属表面上。这样的缺陷的最可能的原因源自UV处理期间聚合物的不成功交联。在这种情况下，在总体过程之后在表面上沉积的大多数颗粒不是来自光致抗蚀剂中的颗粒杂质，而仅仅是光致抗蚀剂的有缺陷的聚合物结构。

在另一实施例中，用湿法清洁过程剥离（或移除）衬底的金属表面上的光致抗蚀剂层；例如将TMAH（四甲基氢氧化铵）施加到光致抗蚀剂层，或者将丙酮施加到光致抗蚀剂层。向光致抗蚀剂层施加TMAH或丙酮将移除所述聚合物基质。在光致抗蚀剂层的聚合物基质已经被移除之后，颗粒（其定义光致抗蚀剂中的杂质）保留在衬底的所述金属表面上。剩余的颗粒表示所述原始流体样品（即与衬底的金属表面接触的原始光致抗蚀剂）和TMAH或丙酮的污染能力。

在实施例中，其中样品流体是气体，并且所述金属表面暴露于所述外壳中的所述气体，移除与衬底的金属表面接触的流体样品的步骤包括从外壳移除衬底。最优选地，在预定义时间段之后，将衬底从外壳移除。从外壳移除衬底之后，颗粒（其定义气体中的杂质）将保留在衬底的所述金属表面上；所述颗粒将包括已经粘着于金属表面的颗粒和已经凝结或再凝固到金属表面上的分子。

在所述实施例中，其中流体样品包括液体，并且衬底简单地浸没在包含流体样品的容器中预定义时间长度，移除与衬底的金属表面接触的流体样品的步骤包括从所述流体样品的容器移除所述衬底。从容器移除衬底之后，颗粒（其定义流体样品中的杂质）将保留在衬底的所述金属表面上。最优选地，该方法进一步包括在衬底已经从容器移除之后提供跨金属表面的干燥气体流的步骤，以便干燥金属表面。例如，干燥气体可以包括氮气和/或氩气。并且可以使用加压气枪来提供干燥气体流。

在又另一实施例中，样品流体包括液体。在该实施例中，使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤包括通过从没有污染的分配器尖端逐滴分配流体样品来将流体样品提供到衬底的金属表面上（优选地，分配器尖端由化学稳定的塑料组成，所述化学稳定的塑料诸如全氟烷氧基烷烃（PFA）或聚四氟乙烯（PTFE））。最优选地，从尖端分配的每个液滴的体积在预定义范围内（优选地，预定义范围是1-100微升）；可以使用本领域已知的任何合适的部件来控制每个液滴的体积，诸如例如使用泵（例如注射泵）、流量计、对液滴成像的相机、测量液滴的重量的天平等。最优选地，连续液滴从分配器尖端分配到衬底的金属表面上的速率在预定义范围内（优选地，预定义范围是1-240秒）。

参考所述实施例，其中所述样品流体包括液体，并且其中使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触的步骤包括通过从分配器尖端逐滴分配流体样品（每个液滴优选具有预定义体积）来将流体样品提供到衬底的金属表面上，移除与衬底的金属表面接触的流体样品的步骤包括， 在每个相应液滴与金属表面接触之后蒸发每个相应液滴，或者允许多个样品流体液滴与金属表面接触，并且然后集体蒸发多个液滴。换句话说，在一个实施例中，在每个连续的液滴被分配到衬底的金属表面上之后，该液滴中的流体从衬底的金属表面蒸发。在另一实施例中，在每个连续的液滴被分配到衬底的金属表面上之后，在下一个液滴被分配到衬底的金属表面上并被部分蒸发之前，该液滴中的流体从衬底的金属表面被部分蒸发（优选地，液滴体积的65%-90%被蒸发）（这些步骤优选地针对分配到金属表面上的每个连续的液滴被重复）。替代地，在又另一实施例中，在所有的液滴已经分配到衬底的金属表面上之后，那些液滴中的流体从衬底的金属表面蒸发。换句话说，可以要么在每个连续的液滴已经从分配器尖端分配到衬底的金属表面上之后，要么在所有的液滴已经从分配器尖端分配到衬底的金属表面上之后，完成衬底的金属表面上的流体蒸发。在流体已经蒸发之后，存在于液体流体样品中的颗粒（其在该实施例中是非挥发性颗粒和分子；并且其定义杂质）保持粘着于衬底的金属表面。在每个相应液滴与金属表面接触之后蒸发每个相应液滴或者集体蒸发多个液滴的步骤包括使用任何合适的加热部件来加热金属表面上的液滴/集体液滴。总而言之，如本段所描述的，使所述流体样品逐滴与衬底的所述金属表面接触至少存在三种变型：沉积所有液滴并一起蒸发所有液滴；沉积一个液滴，部分蒸发该液滴并且然后沉积下一个液滴，并且重复多次；沉积一个液滴，完全蒸发该液滴，并且然后沉积下一个液滴，并且重复多次。

为了促进已经分配到衬底的金属表面上的每滴样品流体滴的快速蒸发，或者已经分配到衬底的金属表面上的样品流体的集体液滴的蒸发，所述金属表面的温度被提高（优选地提高到低于所述液体样品沸点的值）。优选用来自位于所述衬底下方的热源的热传送来提高温度；所述热源优选被布置成与衬底的相对于金属表面的表面机械接触。在一个实施例中，热源包括电阻加热器。最优选地，热源的温度低于流体样品的沸点温度。在另一实施例中，热源被配置为发射入射在金属表面上的电磁射线，以加热金属表面和/或液滴。在一个实施例中，所述电磁射线是在光谱的红外区域内的射线。在进一步实施例中，通过进一步实行在衬底的金属表面上提供气体流的步骤来实现更快的蒸发；气体优选包括干燥空气、干燥N2或干燥氩气。

最优选地，在一滴样品流体已经被分配到衬底的金属表面上之后，该滴流体蒸发的速度优选地使得该滴流体被防止与所述金属表面的边缘接触。（一个或多个）分配的样品流体滴散布在其上的金属表面的面积取决于衬底的金属表面上存在的（一个或多个）液滴的总体积。优选地，调谐分配的每个液滴的体积和连续液滴分配的速率，以确保所述样品流体将不会扩散到多于80%的衬底的金属表面上并与金属表面的边缘接触。

步骤(d)-在所述金属表面和保留在衬底的所述金属表面上的所述颗粒上沉积金 属层，使得每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面的没有颗粒的区域被提 供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在 间隙：

在使所述流体样品与衬底的所述金属表面接触，并从所述金属表面移除所述流体样品，使得样品流体中的颗粒保留在所述金属表面上的步骤已经实行之后，接下来在所述金属表面和已经保留于所述金属膜的颗粒上沉积金属层，使得已经保留于所述金属膜的每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面的没有颗粒的所述区域被提供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在间隙的步骤被实行。每个颗粒上的每个金属层和所述金属表面上的金属层之间的间隙将有利地用于提供放大的光散射和/或放大的光吸收。最优选地，在所述金属表面和保留在衬底的所述金属表面上的颗粒上沉积金属层的步骤(c)包括使用物理气相沉积，诸如溅射、脉冲激光沉积、电子束蒸发或热蒸发，以在所述金属表面和所述金属表面上的颗粒上沉积金属层。

重要的是，在所述金属表面上提供的金属层的厚度不延伸到预定义厚度之上；所述预定义厚度限定了可以检测到的最小尺寸的颗粒。例如，如果颗粒具有5nm的半径，并且在所述金属表面上提供的金属层具有大于5nm的厚度，则那么所讨论的颗粒可以完全埋入在衬底的所述金属表面上提供的金属层内；结果，所讨论的颗粒将不会延伸到在衬底的所述金属表面上提供的金属层之上，并且因此将不会散射光和/或吸收光，并且因此最终将不会被检测到。为了检测颗粒，该颗粒的一部分必须延伸到在衬底的所述金属表面上提供的金属层之上，使得该颗粒的该部分可以被提供有其自己的相应金属层，并且在颗粒上的金属层和在衬底的所述金属表面上提供的金属层之间将存在间隙。因此，用户选取他们希望检测的最小颗粒尺寸，并确保在衬底的所述金属表面上提供的金属层的预定义厚度低于所述选取的最小颗粒尺寸；这将确保尺寸高于所述选取的最小颗粒尺寸的所有颗粒将突出到在衬底的所述金属表面上提供的金属层之上，并且因此可以被提供有相应金属层，并且在所述颗粒上的相应金属层和衬底的所述金属表面上的金属层之间将存在间隙。

因此，在衬底的所述金属表面上提供的金属层的厚度优选小于所述选取的最小颗粒尺寸。然而，优选的是，所述相应颗粒上的金属层和衬底的所述金属表面上的金属层之间的间隙小（优选在1-5nm之间），因为较小的间隙导致在较低频率下的强混合等离子体共振，在间隙处具有较强的电场增强，并最终导致放大的光吸收和散射，这继而促进颗粒检测。

最优选地，在衬底的所述金属表面上提供的金属层的厚度将至多为最小颗粒尺寸的一半；这将确保待检测的颗粒不会变得完全埋入在所述金属表面上提供的金属层中，并且还促进形成足够小的间隙，以实现光散射的良好放大，从而允许更可靠的颗粒检测。例如，提供在衬底的所述金属表面上提供的具有3-7nm之间厚度的金属层允许检测尺寸为10nm或更大的颗粒。

在所述相应颗粒上的所述金属层可以由单个金属颗粒或多个金属颗粒（例如多个紧密堆积的金属纳米颗粒）组成。

步骤(e)至(g)：(e)用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所 述电磁射线被所述颗粒上的金属层散射以分别产生散射的电磁射线；或者用电磁射线照射 所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金 属层吸收，并且所述电磁射线的另一部分被衬底上的金属表面反射以产生反射的电磁射 线；(f)在光电二极管阵列处接收散射的电磁射线；或者在光电二极管阵列处接收所述反射 的电磁射线；(g)形成包括像素的图像，其中图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光 电二极管，其中所述图像中每个像素的亮度对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的 电磁射线的强度：

接下来，用电磁射线照射每个所述相应颗粒上和金属表面上的所述相应金属层，使得所述电磁射线被所述颗粒上的金属层散射，以分别产生散射的电磁射线（优选地，散射的电磁射线包括瑞利散射的电磁射线）；或者用电磁射线照射每个所述相应颗粒上和金属表面上的所述相应金属层，使得所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金属层吸收，并且所述电磁射线的另一部分被衬底上的金属表面反射以产生反射的电磁射线。然后，散射的电磁射线在光电二极管阵列处被接收；或者反射的电磁射线在所述光电二极管阵列处被接收。然后是图像，其中图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管，其中所述图像中的每个像素的亮度对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的电磁射线的强度。

在一个实施例中，所述颗粒和金属表面上的所述金属层在暗场设置中用电磁射线照射，并且所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金属层散射以产生散射的电磁射线（例如瑞利散射）。散射的电磁射线在光电二极管阵列处被接收，并且然后形成包括像素的暗场图像，其中暗场图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管。所述暗场图像中每个像素的颜色对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的散射的电磁射线的强度。接收较高比例散射的电磁射线的光电二极管将比对应于接收较小比例散射的电磁射线的光电二极管的像素看起来更亮。换句话说，暗场图像中的每个像素具有对应于阵列中对应光电二极管接收到的散射的电磁射线的强度的颜色。已经被所述颗粒上的所述金属层散射的电磁射线在暗场图像中产生明亮颜色的像素。在一个实施例中，暗场图像包括单色图像；在另一实施例中，暗场图像包括多色图像。使用多色图像允许确定与颗粒尺寸相关的关于颗粒共振频率的信息（颗粒顶部具有其金属层以及颗粒顶部的金属层和衬底的金属表面上的金属层之间具有其间隙)。替代地，为了生成多色图像，散射或反射二者任一的电磁波在入射在光电二极管上之前穿过（一个或多个）波长滤波器；优选地，在使用光电二极管或多色光电传感器之前，可以使用衍射光栅来分离波长。

在使用暗场图像的上述实施例中，优选地，电磁射线以与衬底的所述金属表面上的金属层表面平面成90度偏移的角度入射在所述颗粒和金属表面上的所述金属层上。优选地，通过用宽带照明（例如用白光）照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层来提供电磁射线。

在另一实施例中，在所述颗粒和金属表面上的所述金属层用设置的明场中的电磁射线照射，并且所述电磁射线的至少一部分被所述颗粒上的金属层吸收，并且所述电磁射线的另一部分被衬底上的金属表面反射以产生反射的电磁射线。反射的电磁射线在光电二极管阵列处被接收，并且然后形成包括像素的明场图像，其中明场图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管。所述明场图像中每个像素的颜色对应于与该像素相对应的光电二极管接收到的反射的电磁射线的强度。接收到较高比例的反射的电磁射线的光电二极管将具有对应的像素，该像素将比对应于接收到较低比例的反射的电磁射线的光电二极管的像素看起来更亮。在该实施例中，由于所述电磁射线的一部分被所述颗粒上的金属层吸收，这将导致一些光电二极管接收到的电磁射线的数量减少。

明场图像中的每个像素具有对应于阵列中对应光电二极管接收到的反射的电磁射线的强度的颜色。已经被所述颗粒上的所述金属层吸收的电磁射线将导致明场图像中较暗颜色的像素，因为由于所述颗粒上的所述金属层对那些电磁射线的吸收，对应于那些像素的光电二极管将已经接收到较少的电磁射线。在一个实施例中，明场图像包括单色图像；在另一实施例中，明场图像包括多色图像。使用多色图像允许确定与颗粒尺寸相关的关于颗粒共振频率的信息。替代地，为了生成多色图像，任一电磁波在入射在光电二极管上之前穿过（一个或多个）波长滤波器；优选地，在使用光电二极管或多色光电传感器之前，可以使用衍射光栅来分离波长。

在使用明场图像的所述上述实施例中，电磁射线以优选地与衬底的所述金属表面上的金属层的表面平面大体上成90度的角度入射在所述颗粒和金属表面上的所述金属层上。优选地，通过用宽带照明（例如用白光）照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层来提供电磁射线。

在每个上述实施例中，优选地，通过用宽带照明（例如用白光）照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层。

在又另一实施例中，在明场设置和暗场设置二者中，用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，使得形成明场图像和暗场图像。

在任何上述实施例的变型中，为了捕获暗场图像或明场图像，用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层，用多个不同的光源照射；换句话说，照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层的电磁射线由多个不同的光源提供。最优选地，所述多个不同的光源包括多个不同的光源，每个光源具有不同的频带；这允许确定与颗粒尺寸相关的关于颗粒共振频率的信息。

步骤(h)-处理所述形成的图像以确定所述颗粒特性和/或处理所述形成的图像以 确定流体样品的污染特性：

接下来，处理在上述步骤中形成的图像（即暗场图像和/或明场图像）。一般而言，处理图像的步骤是通过将图像输入到预定义模型来实行的；其中预定义模型定义了预定义图像特性的不同组合和与预定义图像特性的不同组合中的每一个相关联的（样本流体中或表面上的）颗粒的任何预定义特性（例如尺寸；浓度；类型）。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的指定特性。应当理解，预定义模型可以采取任何合适的形式；特别地，颗粒的预定义特性可以是任何合适的特性（例如尺寸；浓度；类型）。

例如，在一个实施例中，处理形成的图像以确定流体样本中的颗粒浓度：在该实施例中，捕获的图像被输入到预定义模型，其中预定义模型定义了预定义图像特性的不同组合以及与预定义图像特性的不同组合中的每一个相关联的颗粒浓度。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的颗粒浓度。输出的颗粒浓度定义了表面上的颗粒浓度。在另一实施例中，输出的颗粒浓度定义了流体样品中的颗粒浓度。

例如，在一个实施例中，模型从所述接收到的图像提取具有高于预定义阈值灰度值的灰度值的像素数量的特性；并且从高于所述预定义阈值灰度值的所述像素数量确定由相应颗粒上的金属层占据的区域。然后，该模型从该区域导出流体样品中的颗粒浓度。

在另一示例中，处理形成的图像以确定粘着于衬底的金属表面的颗粒的尺寸：在该实施例中，捕获的图像被输入到预定义模型，其中预定义模型定义了预定义图像特性的不同组合以及与预定义图像特性的不同组合中的每一个相关联的颗粒尺寸。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识与匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的颗粒尺寸。输出的颗粒尺寸定义了流体样品中颗粒的尺寸。具体地，输出的颗粒尺寸定义了金属表面上的颗粒尺寸，其定义了与所述金属表面接触的流体样品中的颗粒尺寸。

在另一示例中，处理形成的图像以确定粘着于衬底的金属表面的颗粒类型：在该实施例中，捕获的图像被输入到预定义模型，其中预定义模型定义了预定义图像特性的不同组合以及与预定义图像特性的不同组合中的每一个相关联的颗粒类型。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的颗粒类型。输出的颗粒类型定义了流体样品中颗粒的类型。具体地，输出的颗粒尺寸定义了金属表面上的颗粒尺寸，其定义了与所述金属表面接触的流体样品中的颗粒尺寸。

在又另一示例中，处理形成的图像以确定流体样本中的颗粒数量：在该实施例中，捕获的图像被输入到预定义模型，其中预定义模型定义了预定义图像特性的不同组合以及与预定义图像特性的不同组合中的每一个相关联的颗粒数量。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的颗粒数量。输出的颗粒数量定义了表面上的颗粒数量。在另一实施例中，输出的颗粒浓度定义了流体样品中的颗粒浓度。

在优选实施例中，处理形成的图像以估计流体样品的污染特性。在该实施例中，捕获的图像被输入到预定义模型，其中预定义模型定义了所述流体样本的预定义图像特性和污染特性的不同组合。模型接收图像；从所述接收到的图像提取特性；并且标识匹配所述提取的特性的预定义图像特性的组合；并且输出与匹配所述提取的特性的所述预定义图像特性的所标识组合相关联的所述流体样本的污染特性。从所述流体样品的污染特性来看，优选流体样品污染表面的能力。最优选地，流体样品污染表面的能力是当流体样品接触所述表面时，流体样品污染表面（例如硅晶片的表面）的统计概率。

衬底的可选再使用：

可选地，在上述步骤中使用的衬底可以再使用。为了准备衬底以再用于对另一流体样品施行上述步骤。然而，在衬底可以再使用之前，必须首先准备衬底。为了准备用于再使用的衬底，在衬底的所述金属表面上的所述金属层和已经粘着于衬底的所述金属表面的所述相应颗粒上沉积进一步的金属膜。新的金属膜将用于为衬底提供新的金属表面，并且然后可以针对所述另一种流体样品实行步骤(b)-(g)。

根据本发明的进一步方面，进一步提供了一种组装件，其可操作以执行上面所描述的任何方法实施例，该组装件包括：第一站，包括用于在衬底的表面上沉积金属膜的部件，以在所述衬底上提供光滑的金属表面；第二站，包括用于使所述流体样品在所述金属表面上流动的部件，使得所述流体样品中的颗粒可以粘着于所述金属表面；站，包括用于在所述金属表面和已经粘着于所述金属膜的颗粒上沉积金属层的部件，使得已经粘着于所述金属膜的每个所述颗粒被提供有相应金属层，并且所述金属表面上没有颗粒的所述区域被提供有金属层，其中，对于每个颗粒，在颗粒上的金属层和所述金属表面上的金属层之间存在间隙；以及第四站，包括用于用电磁射线照射所述颗粒和金属表面上的所述金属层的部件，使得所述电磁射线可以被所述颗粒上的金属层散射以产生瑞利散射；光电二极管阵列，其可以接收散射的电磁射线；用于形成包括像素的图像的部件，其中图像中的每个像素对应于所述阵列中的相应光电二极管，并且其中每个像素的颜色对应于对应二极管接收到的电磁射线的强度；以及用于处理所述形成的图像以确定流体样品中的颗粒特性的部件。

在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，对本发明所描述的实施例的各种修改和变型对于本领域技术人员来说将是显而易见的。尽管已经结合特定的优选实施例描述了本发明，但是应当理解，所要求保护的本发明不应当不适当地限于这样的特定实施例。