一种可在线计量的材料放气精确测试装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可在线计量的材料放气精确测试装置及其方法，属于测量技术领域，以解决放气测试过程中存在的气体成分敏感和测量仪器灵敏度变化的问题。本发明专利技术的一种可在线计量的材料放气精确测试装置包括稳压室，设有第一真空抽气组件；测试室，设有第二真空抽气组件，所述第二抽气组件具有第一抽气通道和第二抽气通道；第一管路，所述稳压室和所述测试室通过所述第一管路连通，所述第一管路上设有分子流传感元件和第一阀门；第一真空计，设置在所述稳压室上；第二真空计，设置在所述测试室上；质谱仪，设置在所述测试室上。本发明专利技术可实现有效抽速、真空计和质谱仪的在线校准，保证材料放气测试的准确性。材料放气测试的准确性。材料放气测试的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种可在线计量的材料放气精确测试装置及其方法


[0001]本专利技术涉及测量
，具体涉及一种可在线计量的材料放气精确测试装置及其方法。

技术介绍

[0002]材料放气特性的精确测量一直是真空
的重要研究内容之一，极紫外光刻机真空系统更是非常关注材料分压放气特性的精确测试。真空计和质谱仪是表征真空系统的常用仪器，材料放气率的精确测试更是离不开两者灵敏度和有效抽速的精确校准。然而，上述仪器的应用具有局限性。首先其灵敏度取决于气体种类，校准获得的灵敏度通常只针对N2和Ar，采用该灵敏度计算其它气体的分压放气量会产生误差。其次，真空计和质谱仪的灵敏度会随着使用时间、使用环境和污染等发生变化。同时，质谱仪灵敏度校准一般只是针对一定的压力范围内，其它压力下灵敏度相差较大。如何提高真空计和质谱仪计量的准确性是放气率研究中有待解决的重要问题。同时，材料放气率测试中，真空泵的抽速和小孔的流导对气体种类也非常敏感，获得测试装置的有效抽速是小孔流导法精确计算材料放气率的有待解决的另一个重要问题。为解决以上问题，必须提出一种可在线计量的材料放气精确测试装置和方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对材料放气测试过程中存在的气体成分敏感和测量仪器灵敏度变化的问题，提出一种可在线计量的材料放气精确测试装置及其方法。该目的是通过以下技术方案实现的：
[0004]本专利技术的第一方面提出了一种可在线计量的材料放气精确测试装置，包括：
[0005]稳压室，设有第一真空抽气组件；
[0006]测试室，设有第二真空抽气组件，所述第二真空抽气组件具有第一抽气通道和第二抽气通道；
[0007]第一管路，所述稳压室和所述测试室通过所述第一管路连通，所述第一管路上设有分子流传感元件和第一阀门；
[0008]第一真空计，设置在所述稳压室上；
[0009]第二真空计，设置在所述测试室上；
[0010]质谱仪，设置在所述测试室上。
[0011]根据本专利技术的材料放气测试装置，将稳压室和测试室抽真空，并向稳压室内送入气体待压力动态稳定后，开启第一阀门，可通过第一真空计所测量的数值计算分子流传感元件的漏率。将第二真空抽气组件的抽气通道切换为第二抽气通道，可根据第二真空计所测量的数值计算测试室第二抽气通道的有效抽速。稳压室在通入不同流量的气体时所产生的平衡压力不同，进而获得不同漏率的气体漏入测试室，从而测试室可动态稳定在不同的压力，可在不同压力下计算测试室的有效抽速；将第二真空抽气组件的抽气通道切换为第
一抽气通道，可根据漏率和最终有效抽速计算测试室内的压力，计算得出的测试室的压力与第二真空计实际显示的数值比值作为修正因子，计算第一抽气通道在不同截面积下的修正因子并取平均值作为最终的修正因子；本专利技术还可根据计算的测试室的压力和质谱仪所测得的离子流信号计算出质谱仪的灵敏度；本专利技术进行材料放气测试时采用经过在线校准后的第二真空计和质谱仪进行总压力和分压力的测试，结合第二抽气通道的有效抽速，可最终计算材料在真空下的总放气量和分压放气量。与现有技术相比，本专利技术可在线对真空计和质谱仪进行校准，可在线校准有效抽速，以便于在材料放气测试过程中能更加精确的得出材料的总放气量和分压放气量；本专利技术装置在线计量的微流量气体漏率范围可调，漏率可以很低；本专利技术装置在线计量的压力范围宽、可调，且可以很低；通过在线计量，减少了质谱仪测量时其非线性的影响，大大提高了材料分压放气量测试的准确性。
[0012]另外，根据本专利技术的一种可在线计量的材料放气精确测试装置，还可具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述第二真空抽气组件包括第一真空泵组、第二管路和第三管路；所述第二管路和所述第三管路分别与所述测试室连通，所述第二管路上设有所述第一真空泵组，所述第三管路与所述第二管路连通，且所述第三管路与所述第二管路连接的位置位于所述第一真空泵组的上游一侧，所述第一真空泵组和所述第二管路形成所述第一抽气通道，所述第一真空泵组、所述第三管路及所述第二管路的一部分管路形成所述第二抽气通道，所述第三管路设有限流孔结构，所述限流孔结构的孔截面积小于所述第三管路的内径。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述第二真空抽气组件还包括第二阀门和第三阀门，所述第二阀门设置在所述第二管路上，所述第三阀门设置在所述第三管路上，所述第三管路与所述第二管路连接的位置位于所述第二阀门的下游一侧。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述第一真空抽气组件包括第四管路、第二真空泵组和第四阀门，所述稳压室与所述第四管路连通，所述第四管路上设有第二真空泵组和第四阀门。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述材料放气测试装置还包括送气组件，所述送气组件与所述稳压室连接，所述送气组件用于向所述稳压室内送入气体。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述送气组件包括气源、第五管路和第五阀门；所述气源通过第五管路与所述稳压室连通，所述第五管路上设有第五阀门。
[0018]本专利技术的第二方面提出了基于第一方面所述材料放气测试装置的一种材料放气测试方法，包括：
[0019]S1、选定气体i，第二真空抽气组件选用第一抽气通道，第一阀门处于关闭的状态，将稳压室和测试室抽至极限真空，将气体i充入到稳压室内并保持压力动态稳定，开启第一阀门，将恒定压力的气体i漏至测试室内；
[0020]S2、计算气体i通过分子流传感元件的漏率；并根据所述漏率可确定气体i通过第一抽气通道的最终有效抽速；将第二真空抽气组件切换至第二抽气通道，重复上述步骤，根据所述漏率确定气体i通过第二抽气通道的最终有效抽速；
[0021]S3、根据所述第一抽气通道的最终有效抽速对第二真空计和质谱仪进行校准；
[0022]S4、将样品放入测试室内进行放气测试，根据校准后的第二真空计数值、校准后的
质谱仪数值及所述第二抽气通道的最终有效抽速确定所述样品的放气量和分压放气量。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，步骤S2进一步包括：
[0024]S21、按照漏率公式计算气体i通过分子流传感元件的漏率：
[0025][0026]Qi为气体i在分子流传感元件的漏率，P
A
为第一真空计数值，C为流经分子流传感元件的流速，T0为分子流传感元件校准时的气体温度，T为本次在线校准的实时温度，M为分子流传感元件校准时所用气体质量数，Mi为气体i的质量数；
[0027]S22、按照公式Si＝Qi/P
B
计算第一抽气通道的有效抽速和第二抽气通道的有效抽速，式中，Si为气体i的有效抽速，P
B
为第二真空计所测得的数值；
[0028]S23、改变稳压室的真空度，使不同漏率的气体通过分子流传感元件，从而改变测试室的平衡压力，重复步骤S22，通过计算可获得测试室在不同压力下的第一抽气通道的有效抽速和第二抽气通道的有效抽速，并对多次计算的第一抽气通道的有效抽速取平均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可在线计量的材料放气精确测试装置，其特征在于，包括：稳压室，设有第一真空抽气组件；测试室，设有第二真空抽气组件，所述第二真空抽气组件具有第一抽气通道和第二抽气通道；第一管路，所述稳压室和所述测试室通过所述第一管路连通，所述第一管路上设有分子流传感元件和第一阀门；第一真空计，设置在所述稳压室上；第二真空计，设置在所述测试室上；质谱仪，设置在所述测试室上。2.根据权利要求1所述的材料放气精确测试装置，其特征在于，所述第二真空抽气组件包括第一真空泵组、第二管路和第三管路；所述第二管路和所述第三管路分别与所述测试室连通，所述第二管路上设有所述第一真空泵组，所述第三管路与所述第二管路连通，且所述第三管路与所述第二管路连接的位置位于所述第一真空泵组的上游一侧，所述第一真空泵组和所述第二管路形成所述第一抽气通道，所述第一真空泵组、所述第三管路及所述第二管路的一部分管路形成所述第二抽气通道，所述第三管路设有限流孔结构，所述限流孔结构的孔截面积小于所述第三管路的内径。3.根据权利要求2所述的材料放气精确测试装置，其特征在于，所述第二真空抽气组件还包括第二阀门和第三阀门，所述第二阀门设置在所述第二管路上，所述第三阀门设置在所述第三管路上，所述第三管路与所述第二管路连接的位置位于所述第二阀门的下游一侧。4.根据权利要求1所述的材料放气精确测试装置，其特征在于，所述第一真空抽气组件包括第四管路、第二真空泵组和第四阀门，所述稳压室与所述第四管路连通，所述第四管路上设有第二真空泵组和第四阀门。5.根据权利要求1所述的材料放气精确测试装置，其特征在于，所述材料放气测试装置还包括送气组件，所述送气组件与所述稳压室连接，所述送气组件用于向所述稳压室内送入流量可调的气体。6.根据权利要求5所述的材料放气精确测试装置，其特征在于，所述送气组件包括气源、第五管路和第五阀门；所述气源通过第五管路与所述稳压室连通，所述第五管路上设有第五阀门。7.一种可在线计量的材料放气精确测试装置的测试方法，所述测试方法应用于权利要求1
‑
6任意一项所述的材料放气测试装置，其特征在于，所述测试方法包括：S1、选定气体i，第二真空抽气组件选用第一抽气通道，第一阀门处于关闭的状态，将稳压室和测试室抽至极限真空，将气体i充入到稳压室内并保持压力动态稳定，开启第一阀门，将恒定压力的气体i漏至测试室内；S2、计算气体i通过分子流传感元件的漏率；并根据所述漏率可确定气体i通过第一抽气通道的最终有效抽速；将第二真空抽气组件切换至第二抽气通道，重复上述步骤，根据所述漏率确定气体i通过第二抽气通道的最终有效抽速；S3、根据所述第一抽气通道的最终有效抽速对第二真空计和质谱仪进行校准；S4、将样品放入测试室内进行放气测试，根据校准后的第二真空计数值、校准后的质谱
仪数值及所述第二抽气通道的最终有...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗艳，吴晓斌，王魁波，谢婉露，李慧，沙鹏飞，韩晓泉，马赫，谭芳蕊，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：