一种用于测试材料辐射致气体渗透的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于测试材料辐射致气体渗透的装置以及气体渗透率的测试方法，该装置包括：真空腔室系统、辐射系统、抽气系统、供气系统和检测系统，所述真空腔室系统包括左腔室(1)和右腔室(2)，所述辐射系统包括光源(5)及照明系统，所述抽气系统包括三个抽气通道，所述供气系统包括顺次连接的气瓶(16)、减压阀(17)、截止阀(18)和流量控制器(19)，所述检测系统包括第一真空计(20)、第二真空计(21)和质谱计(22)，其中第一真空计(20)、第二真空计(21)分别用于测试左腔室和右腔室的压力，质谱计(22)用于测量右腔室的气体组分和分压。该装置结构简单，能够准确真实地和在线实时地测量辐射下材料的气体渗透率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料的辐射致气体渗透测量
，具体涉及一种光辐射薄膜、金属和非金属薄片致气体渗透的测试装置和方法。
技术介绍
极紫外光刻(EUVL)技术是10nm及以下光刻节点最有前景的光刻技术之一。由于空气及绝大多数材料对13.5nm的EUV光具有强烈的吸收，因此EUV光束需置于真空中。在这种真空环境下，一些气体可导致反射镜的严重失效，如水蒸汽(H2O)导致其发生氧化，碳氢化合物(CxHy)导致其表面沉积碳层，因此需控制真空中污染性气体的含量。EUV光刻机内部具有大量的光电器件，必须采用密封壳体封装起来，以防止释放出污染性气体直接进入光刻机主腔室。在EUV光的直接或间接辐射下，一些封装材料的气体渗透率还可能会发生变化，因此有必要研究材料的辐射致气体渗透率变化情况。目前国内外主要集中于食品、药品和电子产品等包装材料气体渗透率的阻隔性研究，采用的方法很多，如称重法、传感器法、钙反应法、放射性示踪法、氦质谱检漏法和质谱法，其中前五种方法中有的测量灵敏度不高，有的局限了测量气体种类。而质谱法由于灵敏度高、测量速度快和对测试气体种类无限制，近年来逐渐推广起来，见美国专利US4944180本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试材料辐射致气体渗透的装置，该装置包括：真空腔室系统、辐射系统、抽气系统、供气系统和检测系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试材料辐射致气体渗透的装置，该装置包括：真空腔室系统、辐射系统、抽气系统、供气系统和检测系统。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔室系统包括左腔室(1)和右腔室(2)，所述左腔室(1)和右腔室(2)是大小相同的圆柱体，通过刀口法兰连接成一体，所述刀口法兰间放置有待测材料，支撑网格焊接在右腔室(2)上，用于支撑待测材料；左腔室(1)与右腔室(2)合为一体时，其极限真空为1×10-7Pa。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射系统包括光源(5)及照明系统，用于产生辐射到待测材料(3)表面上的均匀光束。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽气系统包括三个抽气通道，第一抽气通道的主抽泵为300L/s的磁悬浮分子泵(8)，用于左腔室抽真空；第二抽气通道采用由两级分子泵串联组成的磁悬浮分子泵组(9)对右腔室抽真空，抽速分别为600L/s和300L/s；第一抽气通道和第二抽气通道共用第一干式机械泵(7)作为前级泵；第三抽气通道采用第二干式机械泵对金属密封圈(24)和橡胶密封圈(23)之间的空隙抽真空。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供气系统包括顺次连接的气瓶(16)、减压阀(17)、截止阀(18)和流量控制器(19)，用于向真空腔室直接充入气体或流量可调且已知的气体，其中流量控制器(19)经过精确校准。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测系统包括第一真空计(20)、第二真空计(21)和质谱计(22)，其中第一真空计(20)、第二真空计(21)分别用于测试左腔室和右腔室的压力，第二真空计(21)经过精确校准，质谱计(22)用于测量右腔室的气体组分和分压。7.一种采用如权利要求1-6中任一项所述装置的材料辐射致气体渗透的测试方法，其用于测试材料的气体渗透率，包括如下步骤：步骤S1：放入待测材料样品(3)，将左腔室(1)和右腔室(2)连接为一体，通过第一抽气通道和第二抽气通道，分别将左腔室(1)和右腔室(2)抽至极限真空；步骤S2：采用第二真空计(21)测量右腔室(2)的气体压力；步骤S3：调节供气系统的流量控制器(19)向左腔室(1)充入高纯气体i，使达到一定压力下的动态平衡；步骤S4：采用质谱计(22)记录右腔室(2)中气体i的分压增量ΔPi；该材料对气体i在该压力下的渗透率Ki(g·m-2·day-1)为：Ki=ΔPi·Sei·MiA·R·T]]>其中，Sei为有效抽速，单位m3/s；Mi为气体i的摩尔质量，单位g/mol；A为样品的面积，单位m2；R为气体常数，单位Pa·m3·K-1·mol-1；T为温度，单位K；其中，有效抽速Sei通过以下方式获得：步骤SS1：未放入待测材料，将左腔室(1)和右腔室(2)连接为一体，通过第一抽气通道和第二抽气通道，将系统抽至极限真空；步骤SS2：关闭第一抽气通道，调节流量控制器(19)向真空腔室系统中通入已知流量Qi的99.99％高纯气体i；步骤SS3：达到动态平衡后，采用质谱计(22)测量右腔室(2)的压力Pi。则第二抽气通道对该气体i的有效抽速为Sei＝Qi/Pi。其中，为精确测试真空腔室中气体i的分压Pi，需对质谱计(22)进行校准...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓斌，罗艳，王魁波，陈进新，谢婉露，张罗莎，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11