一種分壓漏率測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空密封件分壓漏率測量裝置及真空密封件分壓漏率測量方法，用于測量真空密封件漏氣組分及各組分的分壓漏率。該裝置包括第一真空規(guī)(1)、質(zhì)譜計(2)、標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)、截止閥(4)、真空室(5)、插板閥(6)、角閥(7)、限流小孔(8)、抽氣泵組(9)、第二真空規(guī)(10)、電磁閥(11)、抽氣泵組(12)、截止閥(13)、氣瓶(14)以及真空密封件(15)。該方法包括：(1)測量氦氣本底離子流IO和本底氣體組分分壓Pi，bg；(2)測量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is；(3)測量真空密封件氦氣離子流IL和漏氣組分分壓Pi，L；(4)計算真空密封件分壓漏率Qi，L和總漏率QL。
【專利說明】
一種分壓漏率測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種分壓漏率測量裝置及方法，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 極紫外光刻(EUVL)是目前國際上最具潛力、可以滿足CD32/22/16nm等節(jié)點(diǎn)1C量產(chǎn) 的光刻技術(shù)。由于大部分氣體都吸收13.5nm的極紫外光，尤其是碳?xì)浠衔?、水蒸汽等對極 紫外光具有強(qiáng)烈吸收作用，因此需要提供給光刻機(jī)清潔的真空環(huán)境。
[0003] 光刻機(jī)內(nèi)部具有大量的電子電路系統(tǒng)，其中的PCB板和電子元器件在真空環(huán)境下 會釋放出大量的污染性氣體和微粒，嚴(yán)重破壞光刻機(jī)工作環(huán)境，因此需要為電子電路系統(tǒng) 設(shè)計真空密封殼體，以防止其釋放出的污染性氣體和微粒直接進(jìn)入光刻機(jī)內(nèi)部工作環(huán)境。
[0004] 對于極紫外光刻系統(tǒng)，真空密封殼體最重要的性能指標(biāo)不是總漏率，而是碳?xì)浠?合物、水蒸汽等氣體的分壓漏率。
[0005] 發(fā)明專利申請CN103335795A提出一種基于動態(tài)流量法的真空密封件分壓漏率測 量系統(tǒng)，如圖1所示，其公開了 一種真空密封件分壓漏率測量系統(tǒng)及其測量方法，該測量系 統(tǒng)包括超高真空室（202)、測試室（206)、樣品室（207)，超高真空室（202)與測試室（206)通 過小孔(204)相連通，測試室（206)通過氣體管道(214)與樣品室（207)相連接。第一抽氣栗 組（201)從該超高真空室（202)中抽取氣體;樣品室（207)用于放置真空密封件(208)。第一 質(zhì)譜計（203)和第二質(zhì)譜計（205)測量該超高真空室（202)和測試室（206)內(nèi)的氣體成分的 分壓。該發(fā)明專利申請通過兩個質(zhì)譜計在系統(tǒng)平衡狀態(tài)下測量真空密封件在充氣和真空兩 種狀態(tài)下對于特定氣體組分的分壓，直接計算得到該真空密封件對該氣體組分的分壓漏 率。該裝置采用質(zhì)譜計測量小孔兩側(cè)的分壓力，針對具體氣體組分計算小孔流導(dǎo)，測得真空 密封件的分壓漏率及總漏率。為了更加準(zhǔn)確、全面的測量和評價真空密封件的漏氣性能，需 要解決以下幾個問題：（1)盡可能消除真空規(guī)X射線效應(yīng)、電子激勵脫附效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等 對測試過程的影響；（2)動態(tài)、實(shí)時、準(zhǔn)確測量真空密封件漏氣組分及其分壓漏率；（3)動態(tài)、 實(shí)時、準(zhǔn)確測量真空密封件的總漏率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是一種密封件分壓漏率測量裝置及方法。真空室與真空栗組通過限流小孔 相連通，以標(biāo)準(zhǔn)漏孔為比較依據(jù)，以質(zhì)譜計為測量儀器，通過動態(tài)比較法測量真空密封件分 壓漏率。
[0007] 本發(fā)明提供了一種分壓漏率測量裝置，用于測量真空密封件漏氣組分及各組分的 分壓漏率，該裝置包括第一真空規(guī)(1)、質(zhì)譜計(2)、標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)、截止閥(4)、真空室(5)、插 板閥（6)、角閥（7)、限流小孔（8)、抽氣栗組（9)、第二真空規(guī)（10)、電磁閥（11)、抽氣栗組 (12)、截止閥（13)、氣瓶（14)以及真空密封件（15)，其中，第一真空規(guī)（1)和質(zhì)譜計(2)分別 與真空室(5)直接相連，標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)通過截止閥（4)與真空室(5)相連，抽氣栗組(9)通過插 板閥（6)或通過角閥（7)、限流小孔(8)與真空室（5)相連通，真空室（5)內(nèi)放置真空密封件 (15)，真空密封件（15)通過電磁閥（11)與抽氣栗組（12)連接、通過截止閥（13)與氣瓶（14) 連接，第二真空規(guī)(1 〇)連接在真空密封件(15)的充氣管路上。
[0008] 此外，本發(fā)明還提供了一種分壓漏率測量方法，用于測量真空密封件漏氣組分及 各組分的分壓漏率，所述測試方法包括以下步驟：（1)測量氦氣本底離子流Ιο和本底氣體組 分分壓Pi, bg; (2)測量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is; (3)測量真空密封件氦氣離子流U和漏氣組分 分壓Pi,u (4)計算真空密封件分壓漏率Qu和總漏率也。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：以標(biāo)準(zhǔn)漏孔為比對依據(jù)，提高了漏率測量精度，最大可能消除 了真空規(guī)X射線效應(yīng)、電子激勵脫附效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等對測試過程的影響，動態(tài)、實(shí)時、準(zhǔn)確 測量真空密封件漏氣組分及其分壓漏率以及總漏率，從而可以準(zhǔn)確、全面的評價真空密封 件的漏氣性能。
【附圖說明】
[0010] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
[0011] 圖1示出了先前真空密封件分壓漏率測量系統(tǒng)原理圖。
[0012] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的所述真空密封件分壓漏率測量裝置原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公 開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí) 施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟?開的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種分壓漏率測量裝置及采用該裝置實(shí)現(xiàn)的真空密 封件分壓漏率測量方法。
[0015] 如圖2所示，真空密封件分壓漏率測量裝置主要包括第一真空規(guī)1、質(zhì)譜計2、標(biāo)準(zhǔn) 漏孔3、截止閥4、真空室5、插板閥6、角閥7、限流小孔8、抽氣栗組9、第二真空規(guī)10、電磁閥 11、抽氣栗組12、截止閥13、氣瓶14以及真空密封件15。
[0016] 第一真空規(guī)1和質(zhì)譜計2與真空室5直接相連。第一真空規(guī)1用于監(jiān)測真空室5的真 空度。第一真空規(guī)1可以是1個全量程規(guī)，也可以是不同量程真空規(guī)的組合。質(zhì)譜計2用于測 量真空室5內(nèi)氣體組分及其離子流或分壓。只有當(dāng)?shù)谝徽婵找?guī)1監(jiān)測到的真空度到達(dá)某一值 后，才能開啟質(zhì)譜計2,以免燒毀質(zhì)譜計2或降低質(zhì)譜計2的使用壽命。
[0017] 標(biāo)準(zhǔn)漏孔3通過截止閥4與真空室5相連。標(biāo)準(zhǔn)漏孔3用于向真空室5提供校準(zhǔn)過的 比對氣流。根據(jù)真空密封件15漏率的不同范圍，可以設(shè)置1個標(biāo)準(zhǔn)漏孔或者幾個不同量程標(biāo) 準(zhǔn)漏孔的組合。
[0018] 抽氣栗組9通過插板閥6或通過角閥7、限流小孔8與真空室5相連通。插板閥6的流 導(dǎo)較大，主要用于對真空室5抽本底真空。限流小孔8的流導(dǎo)較小，可提高有效測量信號、屏 蔽抽氣栗組的抽速波動，主要用于真空密封件的漏率測量。
[0019] 真空室5內(nèi)放置真空密封件15。真空密封件15通過電磁閥11、截止閥13分別與抽氣 栗組12和氣瓶14連接，以實(shí)現(xiàn)真空密封件15的充氣和抽真空兩種工況。第二真空規(guī)10連接 在真空密封件15的充氣管路上，以便監(jiān)控真空密封件15內(nèi)壓力。
[0020]真空室5采用不銹鋼或鋁合金制造。其密封件采用金屬材料，以降低對氦氣的吸收 和滲透。真空室5還可以設(shè)置加熱系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)本底、提高系統(tǒng)測量精度。
[0021 ]密封件分壓漏率的測試流程和計算方法如下：
[0022] ⑴測量氦氣本底尚子流1〇和本底氣體組分分壓Pi, bg
[0023] 真空密封件15放入真空室5內(nèi)，啟動抽氣栗組9、打開插板閥6、關(guān)閉角閥7對真空室 5抽真空，啟動抽氣栗組12、打開電磁閥11對真空密封件15進(jìn)行抽真空。抽至本底真空后，打 開角閥7、關(guān)閉插板閥6,通過限流小孔8對真空室5抽真空。采用質(zhì)譜計2監(jiān)測氦氣離子流，待 氦氣1?子流穩(wěn)定后，讀出氦氣本底1?子流1〇和本底氣體組分分壓Pi, bg。
[0024] (2)測量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is
[0025] 打開截止閥4,將標(biāo)準(zhǔn)漏孔3的氦氣引入真空室5。采用質(zhì)譜計2監(jiān)測氦氣離子流，待 氦氣離子流穩(wěn)定后，讀出標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is。
[0026] (3)測量真空密封件氦氣離子流IL和漏氣組分分壓P1>L
[0027] 關(guān)閉截止閥4。打開截止閥13,向真空密封件15內(nèi)充入所需壓力的氦氣，關(guān)閉截止 閥13。采用質(zhì)譜計2監(jiān)測氦氣離子流，待氦氣離子流穩(wěn)定后，讀出真空密封件氦氣離子流U 和漏氣組分分壓Pi, L〇
[0028] (4)計算真空密封件分壓漏率Qi,L和總漏率Ql
[0029] 直空密封件氦氣漏率Q4.丨.為：
[0031]式中：Qs為標(biāo)準(zhǔn)漏孔的氦氣漏率，角標(biāo)4所代表的氣體組分4是氦氣。
[0032]真空密封件氣體組分i的分壓漏率Qi,L為：
[0034]式中:Μηθ為氦氣分子量;Mi為氣體組分i的分子量。
[0035]真空密封件總漏率Ql為：
[0036] :，
[0037] 式中:η為真空密封件15漏氣組分種類數(shù)目。
[0038] 由上式可知，對于極紫外光刻系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注的水蒸氣和碳?xì)浠衔飦碚f，其分壓 漏率計算式分別為：
其中角標(biāo)18代表的氣體組 分18為Η20。
[0041]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分壓漏率測量裝置，用于測量真空密封件漏氣組分及各組分的分壓漏率，該裝 置包括第一真空規(guī)（1)、質(zhì)譜計(2)、標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)、截止閥（4)、真空室(5)、插板閥（6)、角閥 (7)、限流小孔（8)、抽氣栗組（9)、第二真空規(guī)（10)、電磁閥（11)、抽氣栗組（12)、截止閥 (13)、氣瓶(14)以及真空密封件(15)，其中， 第一真空規(guī)（1)和質(zhì)譜計(2)分別與真空室（5)直接相連，標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)通過截止閥（4) 與真空室（5)相連，抽氣栗組(9)通過插板閥（6)或通過角閥（7)、限流小孔(8)與真空室（5) 相連通，真空室（5)內(nèi)放置真空密封件（15)，真空密封件（15)通過電磁閥（11)與抽氣栗組 (12)連接、通過截止閥（13)與氣瓶（14)連接，第二真空規(guī)（10)連接在真空密封件（15)的充 氣管路上。2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一真空規(guī)（1)是1個全量程規(guī)，或者是不同量程真 空規(guī)的組合。3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，根據(jù)真空密封件（15)漏率的不同范圍，標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3) 是1個標(biāo)準(zhǔn)漏孔或者幾個不同量程標(biāo)準(zhǔn)漏孔的組合。4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，真空室(5)采用不銹鋼或鋁合金制造，并設(shè)有加熱系 統(tǒng)，真空密封件(15)采用金屬材料。5. -種采用權(quán)利要求1的分壓漏率測量裝置的真空密封件分壓漏率測量方法，用于測 量真空密封件漏氣組分及各組分的分壓漏率，所述測試方法包括以下步驟： (1) 測量氦氣本底尚子流Ιο和本底氣體組分分壓Pi,bg; (2) 測量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is; (3) 測量真空密封件氦氣離子流和漏氣組分分SPu; (4) 計算真空密封件分壓漏率Qu和總漏率也。6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟（1)包括將真空密封件（15)放入真空室（5)內(nèi)， 啟動抽氣栗組(9)、打開插板閥（6)、關(guān)閉角閥（7)對真空室(5)抽真空，啟動抽氣栗組（12)、 打開電磁閥（11)對真空密封件（15)進(jìn)行抽真空，抽至本底真空后，打開角閥（7)、關(guān)閉插板 閥(6)，通過限流小孔(8)對真空室(5)抽真空，采用質(zhì)譜計(2)監(jiān)測氦氣離子流，待氦氣離子 流穩(wěn)定后，讀出氦氣本底離子流1〇和本底氣體組分分壓Pi, bg。7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟(2)包括打開截止閥（4)，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)的氦氣 引入真空室(5)，采用質(zhì)譜計(2)監(jiān)測氦氣離子流，待氦氣離子流穩(wěn)定后，讀出標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣 咼子流Is。8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟(3)包括關(guān)閉截止閥（4)，打開截止閥（13)，向真 空密封件（15)內(nèi)充入所需壓力的氦氣，關(guān)閉截止閥（13)，采用質(zhì)譜計(2)監(jiān)測氦氣離子流， 待氦氣離子流穩(wěn)定后，讀出真空密封件氦氣離子流II和漏氣組分分壓Pi, L。
【文檔編號】G01M3/20GK106017819SQ201610473484
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】王魁波, 張羅莎, 吳曉斌, 羅艷, 陳進(jìn)新, 謝婉露, 王宇
【申請人】中國科學(xué)院光電研究院