一種分壓漏率測(cè)量裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種真空密封件分壓漏率測(cè)量裝置及真空密封件分壓漏率測(cè)量方法，用于測(cè)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(jì)(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(cè)量氦氣本底離子流IO和本底氣體組分分壓Pi，bg；(2)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is；(3)測(cè)量真空密封件氦氣離子流IL和漏氣組分分壓Pi，L；(4)計(jì)算真空密封件分壓漏率Qi，L和總漏率QL。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種分壓漏率測(cè)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(cè)量裝置及方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 極紫外光刻(EUVL)是目前國(guó)際上最具潛力、可以滿(mǎn)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衔铩⑺羝葘?duì)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(huì)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(jì)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(duì)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(zhuān)利申請(qǐng)CN103335795A提出一種基于動(dòng)態(tài)流量法的真空密封件分壓漏率測(cè) 量系統(tǒng)，如圖1所示，其公開(kāi)了 一種真空密封件分壓漏率測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，該測(cè)量系 統(tǒng)包括超高真空室（202)、測(cè)試室（206)、樣品室（207)，超高真空室（202)與測(cè)試室（206)通 過(guò)小孔(204)相連通，測(cè)試室（206)通過(guò)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(jì)（203)和第二質(zhì)譜計(jì)（205)測(cè)量該超高真空室（202)和測(cè)試室（206)內(nèi)的氣體成分的 分壓。該發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)兩個(gè)質(zhì)譜計(jì)在系統(tǒng)平衡狀態(tài)下測(cè)量真空密封件在充氣和真空兩 種狀態(tài)下對(duì)于特定氣體組分的分壓，直接計(jì)算得到該真空密封件對(duì)該氣體組分的分壓漏 率。該裝置采用質(zhì)譜計(jì)測(cè)量小孔兩側(cè)的分壓力，針對(duì)具體氣體組分計(jì)算小孔流導(dǎo)，測(cè)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(cè)量和評(píng)價(jià)真空密封件的漏氣性能，需 要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：（1)盡可能消除真空規(guī)X射線(xiàn)效應(yīng)、電子激勵(lì)脫附效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等 對(duì)測(cè)試過(guò)程的影響；（2)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量真空密封件漏氣組分及其分壓漏率；（3)動(dòng)態(tài)、 實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量裝置及方法。真空室與真空栗組通過(guò)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(jì)為測(cè)量?jī)x器，通過(guò)動(dòng)態(tài)比較法測(cè)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(cè)量裝置，用于測(cè)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(jì)(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(jì)(2)分別 與真空室(5)直接相連，標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)通過(guò)截止閥（4)與真空室(5)相連，抽氣栗組(9)通過(guò)插 板閥（6)或通過(guò)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(guò)電磁閥（11)與抽氣栗組（12)連接、通過(guò)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(cè)量方法，用于測(cè)量真空密封件漏氣組分及 各組分的分壓漏率，所述測(cè)試方法包括以下步驟：（1)測(cè)量氦氣本底離子流Ιο和本底氣體組 分分壓Pi, bg; (2)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is; (3)測(cè)量真空密封件氦氣離子流U和漏氣組分 分壓Pi,u (4)計(jì)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(duì)依據(jù)，提高了漏率測(cè)量精度，最大可能消除 了真空規(guī)X射線(xiàn)效應(yīng)、電子激勵(lì)脫附效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等對(duì)測(cè)試過(guò)程的影響，動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確 測(cè)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(píng)價(jià)真空密封 件的漏氣性能。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 通過(guò)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(duì)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(duì)本發(fā)明 的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)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(cè)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(cè)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(kāi)的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公 開(kāi)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(kāi)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(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟?開(kāi)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(cè)量裝置及采用該裝置實(shí)現(xiàn)的真空密 封件分壓漏率測(cè)量方法。
[0015] 如圖2所示，真空密封件分壓漏率測(cè)量裝置主要包括第一真空規(guī)1、質(zhì)譜計(jì)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(jì)2與真空室5直接相連。第一真空規(guī)1用于監(jiān)測(cè)真空室5的真 空度。第一真空規(guī)1可以是1個(gè)全量程規(guī)，也可以是不同量程真空規(guī)的組合。質(zhì)譜計(jì)2用于測(cè) 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(cè)到的真空度到達(dá)某一值 后，才能開(kāi)啟質(zhì)譜計(jì)2,以免燒毀質(zhì)譜計(jì)2或降低質(zhì)譜計(jì)2的使用壽命。
[0017] 標(biāo)準(zhǔn)漏孔3通過(guò)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(guò)的 比對(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)漏孔或者幾個(gè)不同量程標(biāo) 準(zhǔn)漏孔的組合。
[0018] 抽氣栗組9通過(guò)插板閥6或通過(guò)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(duì)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(cè)量信號(hào)、屏 蔽抽氣栗組的抽速波動(dòng)，主要用于真空密封件的漏率測(cè)量。
[0019] 真空室5內(nèi)放置真空密封件15。真空密封件15通過(guò)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(duì)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(cè)量精度。
[0021 ]密封件分壓漏率的測(cè)試流程和計(jì)算方法如下：
[0022] ⑴測(cè)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(dòng)抽氣栗組9、打開(kāi)插板閥6、關(guān)閉角閥7對(duì)真空室 5抽真空，啟動(dòng)抽氣栗組12、打開(kāi)電磁閥11對(duì)真空密封件15進(jìn)行抽真空。抽至本底真空后，打 開(kāi)角閥7、關(guān)閉插板閥6,通過(guò)限流小孔8對(duì)真空室5抽真空。采用質(zhì)譜計(jì)2監(jiān)測(cè)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is
[0025] 打開(kāi)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(jì)2監(jiān)測(cè)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(cè)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(kāi)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(jì)2監(jiān)測(cè)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(jì)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(lèi)數(shù)目。
[0038] 由上式可知，對(duì)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?lái)說(shuō)，其分壓 漏率計(jì)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(cè)量裝置，用于測(cè)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(jì)(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(jì)(2)分別與真空室（5)直接相連，標(biāo)準(zhǔn)漏孔(3)通過(guò)截止閥（4) 與真空室（5)相連，抽氣栗組(9)通過(guò)插板閥（6)或通過(guò)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(guò)電磁閥（11)與抽氣栗組 (12)連接、通過(guò)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(gè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)漏孔或者幾個(gè)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(cè)量裝置的真空密封件分壓漏率測(cè)量方法，用于測(cè) 量真空密封件漏氣組分及各組分的分壓漏率，所述測(cè)試方法包括以下步驟： (1) 測(cè)量氦氣本底尚子流Ιο和本底氣體組分分壓Pi,bg; (2) 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦氣離子流Is; (3) 測(cè)量真空密封件氦氣離子流和漏氣組分分SPu; (4) 計(jì)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(dòng)抽氣栗組(9)、打開(kāi)插板閥（6)、關(guān)閉角閥（7)對(duì)真空室(5)抽真空，啟動(dòng)抽氣栗組（12)、 打開(kāi)電磁閥（11)對(duì)真空密封件（15)進(jìn)行抽真空，抽至本底真空后，打開(kāi)角閥（7)、關(guān)閉插板 閥(6)，通過(guò)限流小孔(8)對(duì)真空室(5)抽真空，采用質(zhì)譜計(jì)(2)監(jiān)測(cè)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(kāi)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(jì)(2)監(jiān)測(cè)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(kāi)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(jì)(2)監(jiān)測(cè)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(hào)】G01M3/20GK106017819SQ201610473484
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)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(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院光電研究院