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基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置

阅读：814发布：2023-01-25

专利汇可以提供基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，属于极紫外光刻技术领域。解决了现有技术中单独搭建极紫外波段气体吸收装置价格昂贵的技术问题。本发明的测量装置，主要包括光源腔、气体样品池、真空腔、第一分子泵、第一机械泵、第一真空计、第二分子泵、第二机械泵、第二真空计和流量计；气体样品池的一端与光源腔密封连接，另一端与真空腔密封连接，气体样品池设有中间孔道和多个外围孔道，中间孔道的两端以薄膜密封，中间孔道的侧壁上设有旁通入口、气体接入口、分子泵接入口以及真空计接入口，外围孔道沿中间孔道的中心轴圆周分布，两端分别与光源腔和真空腔连通。该装置降低了极紫外波段气体吸收系数的测量成本。，下面是基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，主要包括光源腔(1)、真空腔(3)、第一分子泵(4)、第一机械泵(5)和第一真空计(6)；
其特征在于，还包括气体样品池(2)、第二分子泵(7)、第二机械泵(8)、第二真空计(9)和流量计(10)；
所述气体样品池(2)的一端与光源腔(1)密封连接，另一端与真空腔(3)密封连接，气体样品池(2)与真空腔(3)之间设有阀门；
所述气体样品池(2)设有中间孔道(2-1)和外围孔道(2-2)；
所述中间孔道(2-1)的两端以薄膜密封，中间孔道(2-1)的侧壁上设有与光源腔(1)连接的旁通入口(2-1-1)、与流量计(10)连接的气体接入口(2-1-2)、与第二分子泵(7)连接的分子泵接入口(2-1-3)以及与第二真空计(9)连接的真空计接入口(2-1-4)，且光源腔(1)与旁通入口(2-1-1)间设有旁通阀，第二分子泵(7)与分子泵接入口(2-1-3)之间设有阀门；
所述外围孔道(2-2)为多个，沿中间孔道(2-1)的中心轴圆周分布，外围孔道(2-2)的两端分别与光源腔(1)和真空腔(3)连通；
所述第二机械泵(8)与第二分子泵(7)连接；
所述流量计(10)的另一端与气源连接，且流量计(10)与气源之间设有阀门。
2.根据权利要求1所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述光源腔(1)上设有排气阀，所述第一分子泵(4)和第一真空计(6)分别与光源腔(1)连接，所述第一机械泵(5)与第一分子泵(4)连接。
3.根据权利要求2所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述第一机械泵(5)与第一分子泵(4)之间设有阀门。
4.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述薄膜的厚度为200-300nm。
5.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述薄膜为Zr膜或者Si膜。
6.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述外围孔道(2-2)的截面为扇形。
7.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述多个外围孔道(2-2)沿圆周均布。
8.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述气体样品池(2)为六边形柱体。
9.根据权利要求1-3任何一项所述的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，其特征在于，所述气体样品池(2)与光源腔(1)、真空腔(3)分别通过波纹管密封连接。

说明书全文

基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置

技术领域

[0001] 本发明属于极紫外光刻技术领域，具体涉及一种基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置。

背景技术

[0002] 极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography，EUVL)技术是使用EUV波段，主要是13.5nm波段，进行光刻的微纳加工技术。目前，EUVL技术已经能够实现7nm线宽的刻蚀工艺，并具备进一步缩小刻蚀线宽的可能性。这在大规模集成电路制造领域具有重要意义，能够实现更大密度的元件集成，以及更低的能耗。

[0003] 极紫外光刻使用波长为10-14nm 光源照明，由于几乎所有已知光学材料在这一波段都具有强吸收，因此极紫外光刻机需要在真空环境下工作。在极紫外光刻机真空腔中，由于元器件放气，真空腔中不可避免会存在一些痕量气体，同时在光源腔中为去碎片需要充入一些缓冲气体，因此需要搭建实验装置来研究不同的气体成分对极紫外光的吸收率，从而开展极高真空极紫外辐照下痕量气体极紫外吸收测试，探索极紫外光刻机中的兼容气体、找出极紫外光的污染气体组分及配比。但是由于极紫外波段的特殊性，所有涉及到该波段的系统都需要在真空下工作，且极紫外光源和极紫外探测器价格均非常昂贵，因此单独搭建一套极紫外波段气体吸收装置的成本非常高昂。

发明内容

[0004] 本发明的目的是解决现有技术中单独搭建极紫外波段气体吸收装置价格昂贵的技术问题，提供一种基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置。

[0005] 本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

[0006] 基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，主要包括光源腔、真空腔、第一分子泵、第一机械泵和第一真空计；

[0007] 还包括气体样品池、第二分子泵、第二机械泵、第二真空计和流量计；

[0008] 所述气体样品池的一端与光源腔密封连接，另一端与真空腔密封连接，气体样品池与真空腔之间设有阀门；

[0009] 所述气体样品池设有中间孔道和外围孔道；

[0010] 所述中间孔道的两端以薄膜密封，中间孔道的侧壁上设有与光源腔连接的旁通入口、与流量计连接的气体接入口、与第二分子泵连接的分子泵接入口以及与第二真空计连接的真空计接入口，且光源腔与旁通入口间设有旁通阀，第二分子泵与分子泵接入口之间设有阀门；

[0011] 所述外围孔道为多个，沿中间孔道的中心轴圆周分布，外围孔道的两端分别与光源腔和真空腔连通；

[0012] 所述第二机械泵与第二分子泵连接；

[0013] 所述流量计的另一端与气源连接，且流量计与气源之间设有阀门。

[0014] 进一步的，所述光源腔上设有排气阀，所述第一分子泵和第一真空计分别与光源腔连接，所述第一机械泵与第一分子泵连接。

[0015] 进一步的，所述第一机械泵与第一分子泵之间设有阀门。

[0016] 进一步的，所述薄膜的厚度为200-300nm。

[0017] 进一步的，所述薄膜为Zr或者Si。

[0018] 进一步的，所述外围孔道的截面为扇形。

[0019] 进一步的，所述多个外围孔道圆周均布。

[0020] 进一步的，所述气体样品池为六边形柱体。

[0021] 进一步的，所述气体样品池与光源腔、真空腔分别通过波纹管密封连接。

[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0023] 本发明的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置是大大降低了搭建极紫外波段气体吸收系数测量装置的成本，且能够测量各种气体在一定压强范围内极紫外波段的气体吸收系数。附图说明

[0024] 图1为本发明的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置的结构示意图；

[0025] 图2为气体样品池的截面图；

[0026] 图3为本发明实施方式中不同压强下Kr气极紫外波段透过率测量曲线；

[0027] 图中，1、光源腔，2、气体样品池，2-1、中间孔道，2-1-1、旁通入口、2-1-2、气体接入口，2-1-3、分子泵接入口，2-1-4、真空计接入口，2-2、外围孔道，3、真空腔，4、第一分子泵，5、第一机械泵，6、第一真空计，7、第二分子泵，8、第二机械泵，9、第二真空计，10、流量计10。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图进一步说明本发明。

[0029] 如图1所示，本发明的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置，主要包括光源腔1、气体样品池2、真空腔3、第一分子泵4、第一机械泵5、第一真空计6、第二分子泵7、第二机械泵8、第二真空计9和流量计10。

[0030] 其中，光源腔1上设有与大气连通的排气阀，用于连通光源腔1与大气。第一真空计6与光源腔1连接，用于测量光源腔1的真空度。第一分子泵4与光源腔1连接，第一机械泵5与第一分子泵4连接且两者间设有阀门，第一机械泵5和第一分子泵4共同作用，用于对光源腔
1抽真空。气体样品池2为六边形柱体，一端与光源腔1密封连接，另一端与真空腔3密封连接，且气体样品池2与真空腔3之间设有阀门。连接件一般采用波纹管。气体样品池2设有中间孔道2-1和外围孔道2-2。中间孔道2-1用于通入待测气体，中间孔道2-1的两端以薄膜密封，形成密封腔体，薄膜为Si膜或者Zr膜，厚度一般为200-300nm；中间孔道2-1的侧壁上设有旁通入口2-1-1、气体接入口2-1-2、分子泵接入口2-1-3和真空计接入口2-1-4。外围孔道
2-2为多个，沿中间孔道2-1的中心轴圆周分布，优选圆周均布，外围孔道2-2的两端分别与光源腔1和真空腔3连通，一般外围孔道2-2的截面为扇形。旁通入口2-1-1与光源腔1连接，且旁通入口2-1-1与光源腔1之间设有阀门。第二分子泵7与分子泵接入口2-1-3连接，且第二分子泵7与分子泵接入口2-1-3之间设有阀门，第二机械泵8与第二分子泵7连接，第二机械泵8与第二分子泵7共同作用，用于对气体样品池2抽真空。第二真空计9与真空计接入口
2-1-4连接，用于测量气体样品池2的真空度。流量计10一端与气体接入口2-1-2连接，另一端与气源连接，且流量计10与气源之间设有阀门。

[0031] 本发明的基于极紫外光谱仪的气体吸收系数测量装置测量极紫外波段吸收的过程为：

[0032] 先将光源腔1的排气阀打开，使其处于放气状态，关闭流量计10，气体样品池2与真空腔1之间的阀门关闭，真空腔3处于高真空状态，然后关闭排气阀，打开气体样品池2与光源腔1之间的旁通阀，使气体样品池2与光源腔1保持连通，打开第一分子泵4、第一机械泵5及两者之间的阀门，对气体样品池2与光源腔1缓慢地抽真空(1-3mbar/s)，直到第一真空计6测得的光源腔1的真空度大于等于10-5mbar；

[0033] 然后打开第二分子泵7和第二分子泵8，约10分钟后打开气体样品池2与第二分子泵7之间的阀门，关闭旁通阀，测量参考光强I0；

[0034] 再打开流量计10与气源之间的阀门，通过流量计10缓慢增加气体流量，直到气体样品池2中达到所需要的真空度，测量充入气体后的信号光强Is，得到气体的透过率T＝Is/I0，图3为不同压强下Kr气极紫外波段透过率测量曲线(从上之下依次为压强0.11mbar、0.16mbar、0.20mbar、0.21mbar、0.23mbar对应的曲线)，然后通过由μ＝-ln(T)/L得到气体吸收系数μ，其中L为气体样品池2的长度；

[0035] 最后关闭流量计10，关闭流量计10与气源之间的阀门，关闭旁通阀和气体样品池2与真空腔3之间的阀门，关闭第二机械泵8和第二分子泵7，关闭第一机械泵5和第一分子泵4，打开光源腔1的排气阀，缓慢放气，测量结束。

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