[發明專利]材料真空放氣率的測試方法及裝置

在審

• 申請號: 202111293223.8
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114112788A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉相波;成榮;張鳴;朱煜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

一種材料真空放氣率的測試方法及裝置，包括：用真空泵對真空腔室抽真空，記錄第一真空度變化曲線；將真空腔室內充入填充氣體，再對真空腔室抽真空，記錄第二真空度變化曲線；比較第一、第二真空度變化曲線，如不重合度超過閾值，則重復獲得第二真空度變化曲線，直至前后兩次第二真空度變化曲線的不重合度小于閾值；將被測材料放入真空腔室，關閉真空腔室并停止充入填充氣體；再次用真空泵對真空腔室進行抽真空，記錄第三真空度變化曲線；通過最后一次第二真空度變化曲線、第三真空度變化曲線，真空泵極限真空、真空泵有效抽速和真空腔室本底氣載，計算被測材料放氣率。本發明不需要知道真空腔體的材料、漏率等信息，即可獲得被測材料的放氣率。

技術領域

本發明涉及真空技術和真空設計領域，具體地說，涉及一種材料真空放氣率的測試方法及裝置。

背景技術

材料在真空中的放氣率和放氣成分是真空系統設計時選擇材料的主要依據，尤其是在芯片制造產業鏈中的一些真空設備，其內部結構復雜，使用材料種類繁多，極紫外光刻機就是最典型的一個例子。由于極紫外光會被包括空氣在內的幾乎所有物質吸收，所以極紫外光刻機的光源、光路、掩模臺、硅片臺等子系統都需要在合適的真空環境中工作。另一方面，由于極紫外光會被光路上的物質吸收，所有對極紫外光的整形聚焦等操作都采用鍍硅/鉬多層膜的反射鏡實現，然而這種反射鏡從環境中吸附碳氫化合物和水分子后會在表面形成碳沉積層或氧化層，從而降低反射率，進而影響產率，因此極紫外光刻機對真空環境的氣體成分還有很高的要求。極紫外光刻機的真空腔室內有數以噸計的零部件，材料釋放的氣體是其腔室內氣體的主要來源。故而，極紫外光刻機對材料的選擇具有非常嚴格的要求，對所用的每一種材料都要進行真空放氣率的測試和評估。

材料放氣率的測量原理并不復雜，但是受很多因素影響，要獲得準確的放氣率值是很困難的。首先，被測材料的差異，比如原材料、生產廠家、制造工藝、處理工藝、儲存、清洗等各個環節的不同都可能導致同種材料的放氣率不同。其次，不同測試方法得到的結果差別會很大，偏差可能達到1到2個數量級。即便采用同種測試方法，不同的測試設備得到的結果也可能不同，放氣率的測試嚴重依賴于測試設備的狀態，設備本體是否干凈，是否經過除氣處理都會影響測試值。由于材料放氣率的測量存在諸多不確定因素，因此查詢數據庫、文獻得到的結果通常分布在一個范圍內，這些值主要用于進行真空設計時作為放氣量估算和真空泵選型的依據。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種材料真空放氣率的測試方法，包括：

用真空泵對真空腔室抽真空，測量記錄真空度隨時間變化的第一真空度變化曲線；

將真空腔室內充入填充氣體至大氣壓，再次用真空泵對真空腔室進行抽真空，記錄真空度隨時間變化的第二真空度變化曲線，所述填充氣體是高純氮氣或干燥空氣或惰性氣體；

比較第一真空度變化曲線與第二真空度變化曲線，如果不重合度超過設定閾值，則重復對真空腔室充入填充氣體并抽真空獲得第二真空度變化曲線，直至前后兩次的第二真空度變化曲線的不重合度小于設定閾值；

在持續通入填充氣體的情況下，將被測材料放入真空腔室，關閉真空腔室并停止充入填充氣體；

再次用真空泵對真空腔室進行抽真空，記錄真空度隨時間變化的第三真空度變化曲線；

通過最后一次第二真空度變化曲線的數據結合真空泵的極限真空、真空泵的有效抽速獲得真空腔室的本底氣載Q₀，通過第三真空度變化曲線的數據結合真空泵的極限真空、真空泵的有效抽速以及真空腔室的本底氣載Q₀，計算出被測材料的放氣率。

可選地，所述通過最后一次第二真空度變化曲線的數據結合真空泵的極限真空、真空泵的有效抽速獲得真空腔室的本底氣載Q₀，包括采用公式2獲得真空腔室的本底氣載Q₀，