JPH08222182A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
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- JPH08222182A JPH08222182A JP7022620A JP2262095A JPH08222182A JP H08222182 A JPH08222182 A JP H08222182A JP 7022620 A JP7022620 A JP 7022620A JP 2262095 A JP2262095 A JP 2262095A JP H08222182 A JPH08222182 A JP H08222182A
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- pressure
- gas
- unit
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/08—Slag cements
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 真空処理前・後(高真空排気時)および真空処
理中(低真空時)の残留ガス分圧分析を、簡単な操作を介
して単一の構成によって常時行うことができる質量分析
装置の提供。 【構成】（ｉ）真空処理装置に接続された筐体を、真空
処理装置に接続された一方の筐体と、該一方の筐体と気
密を保持しつつ相対移動可能な他方の筐体とに分割し、
（ii)前記真空処理装置に接続された一方の筐体に、ガ
ス導入管を設け、（iii）前記他方の筐体に、イオン化
機構部と前記分析部とを固着し、（ｉv）該他方の筐体
に固着されたイオン化機構部に前記ガス導入管を、該イ
オン化機構部と前記分析部との間のイオン化された残留
ガスの流通制限が可能なように挿脱可能に構成したこ
と。
理中(低真空時)の残留ガス分圧分析を、簡単な操作を介
して単一の構成によって常時行うことができる質量分析
装置の提供。 【構成】（ｉ）真空処理装置に接続された筐体を、真空
処理装置に接続された一方の筐体と、該一方の筐体と気
密を保持しつつ相対移動可能な他方の筐体とに分割し、
（ii)前記真空処理装置に接続された一方の筐体に、ガ
ス導入管を設け、（iii）前記他方の筐体に、イオン化
機構部と前記分析部とを固着し、（ｉv）該他方の筐体
に固着されたイオン化機構部に前記ガス導入管を、該イ
オン化機構部と前記分析部との間のイオン化された残留
ガスの流通制限が可能なように挿脱可能に構成したこ
と。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造工程
で使用されるスパッタ成膜やＣＶＤ成膜等の成膜装置、
或るいはエッチング装置等の加熱プロセス装置のチャン
バ内不純物ガス分析を行う真空処理装置に取り付けられ
る質量分析装置に係り、特に、高真空時および低真空時
の残留不純物ガス分圧分析を、単一の構成によって行う
のに好適な質量分析装置に関する。
で使用されるスパッタ成膜やＣＶＤ成膜等の成膜装置、
或るいはエッチング装置等の加熱プロセス装置のチャン
バ内不純物ガス分析を行う真空処理装置に取り付けられ
る質量分析装置に係り、特に、高真空時および低真空時
の残留不純物ガス分圧分析を、単一の構成によって行う
のに好適な質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴う配線多層化が進
んでおり、配線の信頼性を確保するためにより一層のプ
ロセス安定化が要求されている。プロセスが安定かつ正
常に行われていることを監視するためには、処理前、処
理中さらに処理後を通してプロセス雰囲気を精度良くモ
ニタする技術が必要である。
んでおり、配線の信頼性を確保するためにより一層のプ
ロセス安定化が要求されている。プロセスが安定かつ正
常に行われていることを監視するためには、処理前、処
理中さらに処理後を通してプロセス雰囲気を精度良くモ
ニタする技術が必要である。
【０００３】例えば、スパッタ成膜プロセスにおいて
は、形成された配線膜の膜質が、真空槽外部からのリ−
クガス、真空槽壁面、ウエハあるいはタ−ゲットからの
放出ガス、もしくは導入されたスパッタリングガス中に
含有していた不純物ガス等による影響を多大に受けるこ
とが知られており、プロセスが正常かつ安定に行われて
いることを監視するためには残留不純物ガスのモニタが
必須である。
は、形成された配線膜の膜質が、真空槽外部からのリ−
クガス、真空槽壁面、ウエハあるいはタ−ゲットからの
放出ガス、もしくは導入されたスパッタリングガス中に
含有していた不純物ガス等による影響を多大に受けるこ
とが知られており、プロセスが正常かつ安定に行われて
いることを監視するためには残留不純物ガスのモニタが
必須である。
【０００４】こうした目的のモニタには、質量分析装置
が前記残留不純物ガスの分析手段として用いられてい
る。中でも小型でかつ比較的高感度の四重極質量分析計
を用いるのが一般的である。そして、上記プロセスにお
ける残留不純物ガス分析には、 スパッタ成膜前・後に行う処理チャンバの高真空（１
０~8〜１０~9Ｔｏｒｒ)状態での排気中の残留ガスモニ
タと、 スパッタリングガスを導入して行う低真空(１０~2〜
１０~3Ｔｏｒｒ）状態での成膜中のプロセスガス(例え
ばＡｒガス)における残留ガス変動のモニタと、の二通
りがある。
が前記残留不純物ガスの分析手段として用いられてい
る。中でも小型でかつ比較的高感度の四重極質量分析計
を用いるのが一般的である。そして、上記プロセスにお
ける残留不純物ガス分析には、 スパッタ成膜前・後に行う処理チャンバの高真空（１
０~8〜１０~9Ｔｏｒｒ)状態での排気中の残留ガスモニ
タと、 スパッタリングガスを導入して行う低真空(１０~2〜
１０~3Ｔｏｒｒ）状態での成膜中のプロセスガス(例え
ばＡｒガス)における残留ガス変動のモニタと、の二通
りがある。
【０００５】上記二通りのモニタを一つの質量分析装置
で行う場合には、従来からしばしば、図２に示す構成
(以下、単一チャンバ方式という)が用いられている。
で行う場合には、従来からしばしば、図２に示す構成
(以下、単一チャンバ方式という)が用いられている。
【０００６】図２において、前記の高真空排気状態下
での残留不純物ガス分析を行う場合は、図２に示すコン
ダクタンスの大きいバルブ７を開にし、コンダクタンス
の小さいバルブ(オリフィスバルブ)８を閉にして行う。
これは質量分析管５の下部の筐体１′の壁に設けた質量
分析管５を介した残留ガスを排気してサンプリングする
差動排気用のポンプ６により、スパッタチャンバ２′の
真空槽内の残留ガスを直接質量分析装置の筐体１′内に
サンプリングする方式である。
での残留不純物ガス分析を行う場合は、図２に示すコン
ダクタンスの大きいバルブ７を開にし、コンダクタンス
の小さいバルブ(オリフィスバルブ)８を閉にして行う。
これは質量分析管５の下部の筐体１′の壁に設けた質量
分析管５を介した残留ガスを排気してサンプリングする
差動排気用のポンプ６により、スパッタチャンバ２′の
真空槽内の残留ガスを直接質量分析装置の筐体１′内に
サンプリングする方式である。
【０００７】この場合、被測定気体の圧力は、通常１０
~5Torr以下の低圧であるから、質量分析管５の圧力も使
用限界圧力(通常１０~5Torr程度)以下になるので、残留
ガスを直接サンプリングして測定出来る。従って、図２
に示す方法は上記のモニタには適している。しかし、
熱電子放出用のフィラメント４近傍で被測定気体が滞留
するような構造である場合、すなわち、スパッタチャン
バ２′からの被測定気体をイオン化させるイオン化室
３′と該イオン化された被測定気体の質料分析を行う質
量分析管５の間のコンダクタンスが小さい場合は、フィ
ラメント４近傍の壁あるいは質量分析管５の近傍からの
放出ガスと被測定気体との区別が付かなくなるため、で
きる限りコンダクタンスを大きくしておく事が望まし
い。
~5Torr以下の低圧であるから、質量分析管５の圧力も使
用限界圧力(通常１０~5Torr程度)以下になるので、残留
ガスを直接サンプリングして測定出来る。従って、図２
に示す方法は上記のモニタには適している。しかし、
熱電子放出用のフィラメント４近傍で被測定気体が滞留
するような構造である場合、すなわち、スパッタチャン
バ２′からの被測定気体をイオン化させるイオン化室
３′と該イオン化された被測定気体の質料分析を行う質
量分析管５の間のコンダクタンスが小さい場合は、フィ
ラメント４近傍の壁あるいは質量分析管５の近傍からの
放出ガスと被測定気体との区別が付かなくなるため、で
きる限りコンダクタンスを大きくしておく事が望まし
い。
【０００８】一方、上記の成膜中の残留ガス変動をモ
ニタする場合には、スパッタチャンバ２′に導入するプ
ロセスガス圧力が１０~4Torr以上となる事が一般的であ
り、質量分析管５内の圧力を前記使用限界圧力（通常１
０~5Torr程度）以下に維持しなければならないため、ス
パッタチャンバ２′と質量分析管５との間のどこかに圧
力低下手段、例えばオリフィスを設けて、質量分析管５
での圧力を下げる必要がある。このため、図２に示すオ
リフィスバルブ８を開にし、バルブ７を閉にし、オリフ
ィスバルブ８の小さいコンダクタンスを利用して、圧力
を前記質量分析管５内の使用限界圧力値以下に下げるこ
とが行われるが、図２の方式では、イオン化室３′にて
サンプリングされるガス圧が質量分析管５と同等である
１０~5Torr台であるとすると、その中に含まれる残留不
純物ガス濃度を１ppmとした場合は、そのガス分圧が１
０~11Torr台となり、例えば、質量分析管５内が１０~10
Torrにまで放出ガス圧を低減させた状態であっても、質
量分析管５内ではその放出ガスの分圧に埋もれてしま
い、放出ガスと被測定気体との区別が付かなくなる不具
合がある。
ニタする場合には、スパッタチャンバ２′に導入するプ
ロセスガス圧力が１０~4Torr以上となる事が一般的であ
り、質量分析管５内の圧力を前記使用限界圧力（通常１
０~5Torr程度）以下に維持しなければならないため、ス
パッタチャンバ２′と質量分析管５との間のどこかに圧
力低下手段、例えばオリフィスを設けて、質量分析管５
での圧力を下げる必要がある。このため、図２に示すオ
リフィスバルブ８を開にし、バルブ７を閉にし、オリフ
ィスバルブ８の小さいコンダクタンスを利用して、圧力
を前記質量分析管５内の使用限界圧力値以下に下げるこ
とが行われるが、図２の方式では、イオン化室３′にて
サンプリングされるガス圧が質量分析管５と同等である
１０~5Torr台であるとすると、その中に含まれる残留不
純物ガス濃度を１ppmとした場合は、そのガス分圧が１
０~11Torr台となり、例えば、質量分析管５内が１０~10
Torrにまで放出ガス圧を低減させた状態であっても、質
量分析管５内ではその放出ガスの分圧に埋もれてしま
い、放出ガスと被測定気体との区別が付かなくなる不具
合がある。
【０００９】このように従来は、高真空に適した質量分
析計を、低真空時には、低コンダクタンスバルブを用い
る事によって質量分析装置内の圧力を低下させて用いて
いたが、前記の如くバルブや配管からの放出ガスにより
測定精度の低下が避けられず、結局、図２に示す方式
は、上記の成膜中のモニタには不適である。
析計を、低真空時には、低コンダクタンスバルブを用い
る事によって質量分析装置内の圧力を低下させて用いて
いたが、前記の如くバルブや配管からの放出ガスにより
測定精度の低下が避けられず、結局、図２に示す方式
は、上記の成膜中のモニタには不適である。
【００１０】図３に上記不具合を解消することができる
二重チャンバ方式の概念図を示す。図３に示す通り、イ
オン化室３″内の試料ガスをイオン化する領域と質量分
析管５との間はコンダクタンスの小さいオリフィス９に
よって隔てられており、これによって、イオン化室３″
より質量分析管５への気体の流入が制限され、このた
め、質量分析管５の方がイオン化室３″より低圧力にな
る。
二重チャンバ方式の概念図を示す。図３に示す通り、イ
オン化室３″内の試料ガスをイオン化する領域と質量分
析管５との間はコンダクタンスの小さいオリフィス９に
よって隔てられており、これによって、イオン化室３″
より質量分析管５への気体の流入が制限され、このた
め、質量分析管５の方がイオン化室３″より低圧力にな
る。
【００１１】この結果、オリフィス９によってイオン化
室３″内の圧力が、成膜中のスパッタチャンバ２′内の
圧力と同じ１０~3Torr程度の時であっても、質量分析管
５内の圧力を１０~5Torr以下に保つ事が出来る。この方
法は前記図２のオリフィスバルブ８を用いた方式とは異
なり、スパッタチャンバ２′内の雰囲気を大量にサンプ
リングしてイオン化させ、その後該イオンを質量分析管
５へ導入するので、被測定気体内の測定対象である残留
ガスの絶対量を多くとれ、結果としてプロセス中の残留
ガス分析が可能となる。
室３″内の圧力が、成膜中のスパッタチャンバ２′内の
圧力と同じ１０~3Torr程度の時であっても、質量分析管
５内の圧力を１０~5Torr以下に保つ事が出来る。この方
法は前記図２のオリフィスバルブ８を用いた方式とは異
なり、スパッタチャンバ２′内の雰囲気を大量にサンプ
リングしてイオン化させ、その後該イオンを質量分析管
５へ導入するので、被測定気体内の測定対象である残留
ガスの絶対量を多くとれ、結果としてプロセス中の残留
ガス分析が可能となる。
【００１２】ここで、フィラメント４はイオン化室３″
の外側にあり、１０~6Torr以下の圧力下にあるため、フ
ィラメント４の劣化も少なく、また、フィラメント４と
微量酸素ガスとの反応生成物ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏの影響
も殆どみられない。
の外側にあり、１０~6Torr以下の圧力下にあるため、フ
ィラメント４の劣化も少なく、また、フィラメント４と
微量酸素ガスとの反応生成物ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏの影響
も殆どみられない。
【００１３】しかし、図３に示す二重チャンバ方式の質
量分析装置で前記の成膜前・後の高真空排気中の残留
ガスモニタを試みようとすると、該二重チャンバ方式の
イオン化室３″がスパッタチャンバ２′と同圧で接続さ
れた構造になっているため、イオン化室３″はスパッタ
チャンバ２′より高真空にはなり得ない。このため、ス
パッタチャンバ２′内の圧力（１０~9Torr程度）がほぼ
前記放出ガスの分圧と同程度となり、測定には適さない
ことになる。
量分析装置で前記の成膜前・後の高真空排気中の残留
ガスモニタを試みようとすると、該二重チャンバ方式の
イオン化室３″がスパッタチャンバ２′と同圧で接続さ
れた構造になっているため、イオン化室３″はスパッタ
チャンバ２′より高真空にはなり得ない。このため、ス
パッタチャンバ２′内の圧力（１０~9Torr程度）がほぼ
前記放出ガスの分圧と同程度となり、測定には適さない
ことになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、真空処
理装置においては、該装置内部の残留ガスや外部からの
リークガス等の分圧測定が必要であるが、従来の質量分
析装置では、真空処理前・後の高真空排気状態でのガス
分圧をモニタする為の、イオン化室を質量分析管に対し
て開放する単一チャンバ方式と、比較的低真空の真空処
理中のガス分圧分析をモニタする為の、イオン化室と質
量分析管とをオリフィスで仕切る二重チャンバ方式と
の、いずれか一方を選択して使い分ける必要が生じる。
上記２種類のモニタを単一の質量分析装置によって行う
事が出来れば、従来発生していたバルブや配管からの放
出ガスによる測定精度の低下を排除して精度のよい正確
な残留ガス分圧異常判定が可能になるのだが、現状では
高真空排気中のモニタ装置（単一チャンバ方式）と成膜
中の低真空処理中のモニタ装置（二重チャンバ方式）の
どちらか一方のみの選択を強いられる問題点を有してい
た。
理装置においては、該装置内部の残留ガスや外部からの
リークガス等の分圧測定が必要であるが、従来の質量分
析装置では、真空処理前・後の高真空排気状態でのガス
分圧をモニタする為の、イオン化室を質量分析管に対し
て開放する単一チャンバ方式と、比較的低真空の真空処
理中のガス分圧分析をモニタする為の、イオン化室と質
量分析管とをオリフィスで仕切る二重チャンバ方式と
の、いずれか一方を選択して使い分ける必要が生じる。
上記２種類のモニタを単一の質量分析装置によって行う
事が出来れば、従来発生していたバルブや配管からの放
出ガスによる測定精度の低下を排除して精度のよい正確
な残留ガス分圧異常判定が可能になるのだが、現状では
高真空排気中のモニタ装置（単一チャンバ方式）と成膜
中の低真空処理中のモニタ装置（二重チャンバ方式）の
どちらか一方のみの選択を強いられる問題点を有してい
た。
【００１５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
高真空時および低真空時の残留不純物ガス分圧分析を、
簡単な操作を介して単一の構成によって行うことができ
る質量分析装置を提供することを目的とする。
高真空時および低真空時の残留不純物ガス分圧分析を、
簡単な操作を介して単一の構成によって行うことができ
る質量分析装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、真空処理装置に接続された筐体内に、前
記真空処理装置からの残留ガスをイオン化するイオン化
機構部と、該イオン化された残留ガスを質量分析する分
析部とを備え、該分析部の筐体壁に分析部を介した残留
ガスを排気してサンプリングするポンプとを設けた質量
分析装置において、（ｉ）前記筐体を、前記真空処理装
置に接続された一方の筐体と、該一方の筐体と気密を保
持しつつ相対移動可能な他方の筐体とに分割し、（ii)
前記真空処理装置に接続された一方の筐体に、ガス導入
管を設け、（iii）前記他方の筐体に、イオン化機構部
と前記分析部とを固着し、（ｉv）該他方の筐体に固着
されたイオン化機構部に前記ガス導入管を、該イオン化
機構部と前記分析部との間のイオン化された残留ガスの
流通制限が可能なように挿脱可能に構成したものであ
る。
め、本発明は、真空処理装置に接続された筐体内に、前
記真空処理装置からの残留ガスをイオン化するイオン化
機構部と、該イオン化された残留ガスを質量分析する分
析部とを備え、該分析部の筐体壁に分析部を介した残留
ガスを排気してサンプリングするポンプとを設けた質量
分析装置において、（ｉ）前記筐体を、前記真空処理装
置に接続された一方の筐体と、該一方の筐体と気密を保
持しつつ相対移動可能な他方の筐体とに分割し、（ii)
前記真空処理装置に接続された一方の筐体に、ガス導入
管を設け、（iii）前記他方の筐体に、イオン化機構部
と前記分析部とを固着し、（ｉv）該他方の筐体に固着
されたイオン化機構部に前記ガス導入管を、該イオン化
機構部と前記分析部との間のイオン化された残留ガスの
流通制限が可能なように挿脱可能に構成したものであ
る。
【００１７】そして、前記一方の筐体と他方の筐体との
相対移動を、該両筐体間に設けられたベローズ等の伸縮
する部材の伸縮により行い、該部材の伸縮に同期して行
われる前記イオン化機構部に対するガス導入管の挿脱を
介して、該部材の伸長時には、前記イオン化機構部と分
析部との間のイオン化された残留ガスの流通を自由に
し、該部材の短縮時には、前記分析部の圧力をイオン化
機構部の圧力より低減して該分析部の使用限界圧力値以
下になるように残留ガスの流通を制限する構成にすると
よい。
相対移動を、該両筐体間に設けられたベローズ等の伸縮
する部材の伸縮により行い、該部材の伸縮に同期して行
われる前記イオン化機構部に対するガス導入管の挿脱を
介して、該部材の伸長時には、前記イオン化機構部と分
析部との間のイオン化された残留ガスの流通を自由に
し、該部材の短縮時には、前記分析部の圧力をイオン化
機構部の圧力より低減して該分析部の使用限界圧力値以
下になるように残留ガスの流通を制限する構成にすると
よい。
【００１８】また、前記一方の筐体と他方の筐体との相
対移動を、前記分析部の圧力を検知する検知手段を介し
て自動的に行われる構成にすることが好ましく、そして
この検知手段を、前記分析部の圧力を該分析部の使用限
界圧力値と比較する圧力判定部と、該比較値に応じて前
記一方の筐体と他方の筐体との相対移動信号を出力する
切替回路とを備えた構成にすることが望ましい。
対移動を、前記分析部の圧力を検知する検知手段を介し
て自動的に行われる構成にすることが好ましく、そして
この検知手段を、前記分析部の圧力を該分析部の使用限
界圧力値と比較する圧力判定部と、該比較値に応じて前
記一方の筐体と他方の筐体との相対移動信号を出力する
切替回路とを備えた構成にすることが望ましい。
【００１９】
【作用】上記構成としたことにより、２分割された両筐
体間の相対移動と、イオン化機構部に対するガス導入管
の挿脱とを連動させることが可能になり、両筐体間を相
対移動させるだけの簡単な操作で、イオン化機構部が質
量分析部に対して開放されてイオン化機構部から質量分
析装部へ気体が自由に流通可能な単一チャンバ方式と、
オリフィスを介してイオン化機構部と質量分析部とが隔
てられた二重チャンバ方式とを簡単な操作で切替えるこ
とが可能になる。このため、単一の構成で高真空排気中
と真空処理中の両方における残留ガスモニタが可能にな
る。
体間の相対移動と、イオン化機構部に対するガス導入管
の挿脱とを連動させることが可能になり、両筐体間を相
対移動させるだけの簡単な操作で、イオン化機構部が質
量分析部に対して開放されてイオン化機構部から質量分
析装部へ気体が自由に流通可能な単一チャンバ方式と、
オリフィスを介してイオン化機構部と質量分析部とが隔
てられた二重チャンバ方式とを簡単な操作で切替えるこ
とが可能になる。このため、単一の構成で高真空排気中
と真空処理中の両方における残留ガスモニタが可能にな
る。
【００２０】また、イオン化機構部内にフィラメントか
らの放出熱電子を加速するための格子状の正電極を設け
たことにより、従来、単一チャンバ方式の時に、二重チ
ャンバ方式と兼用するオリフィスのコンダクタンス不足
によって、被測定気体と内壁からの放出ガスとが混じり
あって滞留していた問題点を解消するとともに、放出ガ
スを少なくすることが可能になる。
らの放出熱電子を加速するための格子状の正電極を設け
たことにより、従来、単一チャンバ方式の時に、二重チ
ャンバ方式と兼用するオリフィスのコンダクタンス不足
によって、被測定気体と内壁からの放出ガスとが混じり
あって滞留していた問題点を解消するとともに、放出ガ
スを少なくすることが可能になる。
【００２１】
【実施例】本発明をスパッタ装置に適用した一実施例を
図１を参照して説明する。図１（ａ）はスパッタ成膜前
・後の状態を示す図で、スパッタチャンバを高真空（圧
力１０~8〜１０~9Ｔｏｒｒ)排気中に残留不純物ガスを
モニタするために、装置を単一チャンバ方式の状態にし
た図、また、図１（ｂ）はスパッタ成膜中の状態を示す
図で、スパッタリングガスを導入した比較的低真空(１
０~2〜１０~3Ｔｏｒｒ)時に、装置を二重チャンバ方式
の状態にした図である。図中、前記図２、図３と同符号
のものは同じもの、または同機能のものを示す。
図１を参照して説明する。図１（ａ）はスパッタ成膜前
・後の状態を示す図で、スパッタチャンバを高真空（圧
力１０~8〜１０~9Ｔｏｒｒ)排気中に残留不純物ガスを
モニタするために、装置を単一チャンバ方式の状態にし
た図、また、図１（ｂ）はスパッタ成膜中の状態を示す
図で、スパッタリングガスを導入した比較的低真空(１
０~2〜１０~3Ｔｏｒｒ)時に、装置を二重チャンバ方式
の状態にした図である。図中、前記図２、図３と同符号
のものは同じもの、または同機能のものを示す。
【００２２】図において、質量分析装置の筐体１は真空
処理装置(スパッタチャンバ)２と結合しており、筐体１
はベローズ１０を介して１ａ部と１ｂ部とに分割されて
いる。１ｂ部は真空処理装置２に固定され、１ａ部はベ
ローズ１０を伸縮させる事により筐体１の気密を保ちな
がら１ｂ部に対して相対移動が出来るようになってい
る。筐体１の内部には、イオン化室３と質量分析管５が
それぞれ１ａ部に固定されており、該イオン化室３の内
部には、フィラメント４と熱電子加速用の格子１１が固
定されるとともに、質量分析管５側にはオリフィス１２
が設けられている。一方、１ｂ部には、熱電子透過用孔
１３ａを有する金属製のガス導入管１３が絶縁ギャップ
１４を介して固定されている。ガス導入管１３は、ベロ
ーズ１０の伸縮に同期して筐体１ｂ部とともに移動する
ようになっており、ベローズ１０が伸長した図１（ａ）
の状態では、イオン化室３の外に位置しているが、ベロ
ーズ１０が短縮した図１（ｂ）の状態では、その大部分
が格子１１内に入り、ガス導入管１３の先端部１３ｂが
イオン化室３の内壁３ａに密着した状態になる。
処理装置(スパッタチャンバ)２と結合しており、筐体１
はベローズ１０を介して１ａ部と１ｂ部とに分割されて
いる。１ｂ部は真空処理装置２に固定され、１ａ部はベ
ローズ１０を伸縮させる事により筐体１の気密を保ちな
がら１ｂ部に対して相対移動が出来るようになってい
る。筐体１の内部には、イオン化室３と質量分析管５が
それぞれ１ａ部に固定されており、該イオン化室３の内
部には、フィラメント４と熱電子加速用の格子１１が固
定されるとともに、質量分析管５側にはオリフィス１２
が設けられている。一方、１ｂ部には、熱電子透過用孔
１３ａを有する金属製のガス導入管１３が絶縁ギャップ
１４を介して固定されている。ガス導入管１３は、ベロ
ーズ１０の伸縮に同期して筐体１ｂ部とともに移動する
ようになっており、ベローズ１０が伸長した図１（ａ）
の状態では、イオン化室３の外に位置しているが、ベロ
ーズ１０が短縮した図１（ｂ）の状態では、その大部分
が格子１１内に入り、ガス導入管１３の先端部１３ｂが
イオン化室３の内壁３ａに密着した状態になる。
【００２３】本装置は、前記の如く真空処理装置２の内
部がスパッタ処理前・後の高真空状態（例えば、圧力１
０~9Ｔｏｒｒ程度）においては、図１（ａ）に示すよう
にベローズ１０が伸長した状態で使用される。この時、
筐体１の内部の圧力は、ガス導入管１３が格子１１より
外れた位置、つまり格子１１の外側に位置しているた
め、イオン化室３の内部を含めて真空処理装置２内部と
同圧力（１０~9Ｔｏｒｒ程度）になり、前記図２に示す
状態と同様にイオン化室３が質量分析管５に対して開放
され、残留不純物ガスを直接サンプリングして測定出来
る前述の単一チャンバ方式と同じになる。そしてこの
時、フィラメント４に対する正のバイアス電圧（イオン
化電圧以上の熱電子加速用電圧）は格子１１に加えられ
るが、ガス導入管１３には加えられないようになってい
る。
部がスパッタ処理前・後の高真空状態（例えば、圧力１
０~9Ｔｏｒｒ程度）においては、図１（ａ）に示すよう
にベローズ１０が伸長した状態で使用される。この時、
筐体１の内部の圧力は、ガス導入管１３が格子１１より
外れた位置、つまり格子１１の外側に位置しているた
め、イオン化室３の内部を含めて真空処理装置２内部と
同圧力（１０~9Ｔｏｒｒ程度）になり、前記図２に示す
状態と同様にイオン化室３が質量分析管５に対して開放
され、残留不純物ガスを直接サンプリングして測定出来
る前述の単一チャンバ方式と同じになる。そしてこの
時、フィラメント４に対する正のバイアス電圧（イオン
化電圧以上の熱電子加速用電圧）は格子１１に加えられ
るが、ガス導入管１３には加えられないようになってい
る。
【００２４】一方、真空処理装置２が前記したスパッタ
成膜処理中である低真空状態（例えば、圧力１０~2〜１
０~3Ｔｏｒｒ程度）では、図１（ｂ）に示すようにベロ
ーズ１０が短縮した状態で使用されるから、ガス導入管
１３の大部分は格子１１内に挿入され、先端部１３ｂが
イオン化室３の内壁３ａに密着状態になり、前記図３に
示す状態と同様にオリフィス１２を介してイオン化室３
と質量分析管５とが隔てられ、前述の二重チャンバ方式
と同じ構成になる。このため、オリフィス１２のコンダ
クタンスとポンプ６による排気のために、ガス導入管１
３内のイオン化領域の圧力（１０~2〜１０~3Ｔｏｒｒ程
度）に対して、その外側の質量分析管５部の圧力（１０
~6Ｔｏｒｒ程度）の方が低くなるので、質量分析管５は
使用限界圧力値以下になり、スパッタ処理中の残留不純
物ガス分析が可能になる。この時、ガス導入管１３は、
絶縁ギャップ１４によって、接地された質量分析装置の
筐体１および真空処理装置２の筐体に対して絶縁されて
いるので、熱電子加速のための前記フィラメント４に対
する正のバイアス電圧を、ガス導入管１３に加える事が
出来る。
成膜処理中である低真空状態（例えば、圧力１０~2〜１
０~3Ｔｏｒｒ程度）では、図１（ｂ）に示すようにベロ
ーズ１０が短縮した状態で使用されるから、ガス導入管
１３の大部分は格子１１内に挿入され、先端部１３ｂが
イオン化室３の内壁３ａに密着状態になり、前記図３に
示す状態と同様にオリフィス１２を介してイオン化室３
と質量分析管５とが隔てられ、前述の二重チャンバ方式
と同じ構成になる。このため、オリフィス１２のコンダ
クタンスとポンプ６による排気のために、ガス導入管１
３内のイオン化領域の圧力（１０~2〜１０~3Ｔｏｒｒ程
度）に対して、その外側の質量分析管５部の圧力（１０
~6Ｔｏｒｒ程度）の方が低くなるので、質量分析管５は
使用限界圧力値以下になり、スパッタ処理中の残留不純
物ガス分析が可能になる。この時、ガス導入管１３は、
絶縁ギャップ１４によって、接地された質量分析装置の
筐体１および真空処理装置２の筐体に対して絶縁されて
いるので、熱電子加速のための前記フィラメント４に対
する正のバイアス電圧を、ガス導入管１３に加える事が
出来る。
【００２５】なお、前記１ａ部と１ｂ部とはベローズ１
０を介して接続しているが、必ずしもその必要はなく、
筐体１内部の気密を保ちながら、１ａ部と１ｂ部とが相
対運動出来る機構であればよい。また、ガス導入管１３
のイオン化室３に対する挿脱動作は、筐体１を分割した
１ａ部と１ｂ部の相対運動によって行う構成としたが、
該相対運動と切り離して挿脱動作のみ単独に行う構成に
してもよい。
０を介して接続しているが、必ずしもその必要はなく、
筐体１内部の気密を保ちながら、１ａ部と１ｂ部とが相
対運動出来る機構であればよい。また、ガス導入管１３
のイオン化室３に対する挿脱動作は、筐体１を分割した
１ａ部と１ｂ部の相対運動によって行う構成としたが、
該相対運動と切り離して挿脱動作のみ単独に行う構成に
してもよい。
【００２６】つぎに、図１（ａ）に示す単一チャンバ方
式と、図１（ｂ）に示す二重チャンバ方式との切り替え
は、質量分析管５の圧力を検知する手段を設ける事によ
り自動的に容易に行うことが可能である。１例として、
質量分析管５自身の出力、またはイオンゲージ等を使用
した真空計１５の圧力を、圧力判定部１６にて質量分析
管使用限界値格納部１７に格納した使用限界値と比較
し、単一チャンバ／二重チャンバ切替回路１８からの信
号により１ａ部と１ｂ部とを自動的に相対移動させ、質
量分析管５内の圧力が該使用限界値より下回る時には単
一チャンバ方式に、上回る時には二重チャンバ方式に切
り替わるようにすることにより、単一の構成でありなが
ら、簡単な操作で単一チャンバと二重チャンバのどちら
の方式にも切り替える事が可能になる。また、図示して
いないが、この切替信号は、スパッタ装置の処理シーケ
ンスに合わせて該装置から単一チャンバ／二重チャンバ
切替回路１８に切替情報を入力させることでも達成でき
る。このため、装置稼働中の残留ガス分圧の常時モニタ
を可能とし、残留ガス異常の検知能力の向上に寄与する
効果を有する。
式と、図１（ｂ）に示す二重チャンバ方式との切り替え
は、質量分析管５の圧力を検知する手段を設ける事によ
り自動的に容易に行うことが可能である。１例として、
質量分析管５自身の出力、またはイオンゲージ等を使用
した真空計１５の圧力を、圧力判定部１６にて質量分析
管使用限界値格納部１７に格納した使用限界値と比較
し、単一チャンバ／二重チャンバ切替回路１８からの信
号により１ａ部と１ｂ部とを自動的に相対移動させ、質
量分析管５内の圧力が該使用限界値より下回る時には単
一チャンバ方式に、上回る時には二重チャンバ方式に切
り替わるようにすることにより、単一の構成でありなが
ら、簡単な操作で単一チャンバと二重チャンバのどちら
の方式にも切り替える事が可能になる。また、図示して
いないが、この切替信号は、スパッタ装置の処理シーケ
ンスに合わせて該装置から単一チャンバ／二重チャンバ
切替回路１８に切替情報を入力させることでも達成でき
る。このため、装置稼働中の残留ガス分圧の常時モニタ
を可能とし、残留ガス異常の検知能力の向上に寄与する
効果を有する。
【００２７】尚、本実施例では本発明をスパッタ装置に
適用した例を説明したが、プロセス圧力が変化する真空
処理装置、例えば、ＣＶＤ成膜装置、ランプアニール装
置、エッチング装置等に対しても、本実施例と同様に本
発明を適用出来る事は勿論である。
適用した例を説明したが、プロセス圧力が変化する真空
処理装置、例えば、ＣＶＤ成膜装置、ランプアニール装
置、エッチング装置等に対しても、本実施例と同様に本
発明を適用出来る事は勿論である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高真空時
および低真空時の残留不純物ガス分圧分析を、簡単な操
作を介して単一の構成によって常時行うことができる顕
著な効果を奏する。
および低真空時の残留不純物ガス分圧分析を、簡単な操
作を介して単一の構成によって常時行うことができる顕
著な効果を奏する。
【図１】本発明の質量分析装置をスパッタ装置に適用し
た一実施例を示す図である。
た一実施例を示す図である。
【図２】従来の高真空排気中で残留ガスをモニタする単
一チャンバ方式の質量分析装置の説明図である。
一チャンバ方式の質量分析装置の説明図である。
【図３】従来の低真空で残留ガスをモニタする二重チャ
ンバ方式の質量分析装置の説明図である。
ンバ方式の質量分析装置の説明図である。
１，１′…質量分析装置の筐体、２…真空処理装置、
２′…スパッタチャンバ、３，３′，３″…イオン化
室、４…熱電子放出用のフィラメント、５…質量分析
管、６…排気ポンプ、７…バルブ、８…オリフィスバル
ブ、９…オリフィス、１０…ベローズ、１１…熱電子加
速用の格子、１２…オリフィス、１３…ガス導入管、１
４…絶縁ギャップ、１５…真空計、１６…圧力判定部、
１７…質量分析管使用限界値格納部、１８…単一チャン
バ／二重チャンバ切替回路。
２′…スパッタチャンバ、３，３′，３″…イオン化
室、４…熱電子放出用のフィラメント、５…質量分析
管、６…排気ポンプ、７…バルブ、８…オリフィスバル
ブ、９…オリフィス、１０…ベローズ、１１…熱電子加
速用の格子、１２…オリフィス、１３…ガス導入管、１
４…絶縁ギャップ、１５…真空計、１６…圧力判定部、
１７…質量分析管使用限界値格納部、１８…単一チャン
バ／二重チャンバ切替回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２３Ｃ 14/00 Ｃ２３Ｃ 16/44 Ｂ 16/44 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 島村 英昭 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 小林 秀 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 内田 憲宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 真空処理装置に接続された筐体内に、前
記真空処理装置からの残留ガスをイオン化するイオン化
機構部と、該イオン化された残留ガスを質量分析する分
析部とを備え、該分析部の筐体壁に分析部を介した残留
ガスを排気してサンプリングするポンプとを設けた質量
分析装置において、（ｉ）前記筐体を、前記真空処理装
置に接続された一方の筐体と、該一方の筐体と気密を保
持しつつ相対移動可能な他方の筐体とに分割し、（ii)
前記真空処理装置に接続された一方の筐体に、ガス導入
管を設け、（iii）前記他方の筐体に、イオン化機構部
と前記分析部とを固着し、（ｉv）該他方の筐体に固着
されたイオン化機構部に前記ガス導入管を、該イオン化
機構部と前記分析部との間のイオン化された残留ガスの
流通制限が可能なように挿脱可能に構成したことを特徴
とする質量分析装置。 - 【請求項２】 前記一方の筐体と他方の筐体との相対移
動が、該両筐体間に設けられたベローズ等の伸縮する部
材の伸縮により行われ、該部材の伸縮に同期して行われ
る前記イオン化機構部に対するガス導入管の挿脱を介し
て、部材の伸長時には、前記イオン化機構部と分析部と
の間のイオン化された残留ガスの流通を自由にし、該部
材の短縮時には、前記分析部の圧力をイオン化機構部の
圧力より低減して該分析部の使用限界圧力値以下になる
ように残留ガスの流通を制限する構成からなる請求項１
記載の質量分析装置。 - 【請求項３】 前記一方の筐体と他方の筐体との相対移
動が、前記分析部の圧力を検知する検知手段を介して自
動的に行われる構成からなる請求項１または２記載の質
量分析装置。 - 【請求項４】 前記検知手段が、前記分析部の圧力を該
分析部の使用限界圧力値と比較する圧力判定部と、該比
較値に応じて前記一方の筐体と他方の筐体との相対移動
信号を出力する切替回路とを備えてなる請求項３記載の
質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7022620A JPH08222182A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7022620A JPH08222182A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222182A true JPH08222182A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12087883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7022620A Pending JPH08222182A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08222182A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001349870A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｐｄｐパネル封入ガス分析方法およびｐｄｐパネル封入ガス分析装置 |
| US6482649B1 (en) | 1997-07-29 | 2002-11-19 | Leybold, Inficon, Inc. | Acoustic consumption monitor |
| JP2008157727A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Ulvac Japan Ltd | 質量分析ユニット、及び質量分析ユニットの使用方法 |
| CN117160547A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-12-05 | 南京浦蓝大气环境研究院有限公司 | 一种可适应多种环境的大气环境模拟装置 |
| KR20240010917A (ko) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | 차동호 | 가스분석장치 및 이를 포함하는 기판처리시스템 |
| WO2024019479A1 (ko) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | 차동호 | 가스분석장치 및 이를 포함하는 기판처리시스템 |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP7022620A patent/JPH08222182A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6482649B1 (en) | 1997-07-29 | 2002-11-19 | Leybold, Inficon, Inc. | Acoustic consumption monitor |
| JP2001349870A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｐｄｐパネル封入ガス分析方法およびｐｄｐパネル封入ガス分析装置 |
| JP2008157727A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Ulvac Japan Ltd | 質量分析ユニット、及び質量分析ユニットの使用方法 |
| KR20240010917A (ko) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | 차동호 | 가스분석장치 및 이를 포함하는 기판처리시스템 |
| WO2024019479A1 (ko) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | 차동호 | 가스분석장치 및 이를 포함하는 기판처리시스템 |
| CN117160547A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-12-05 | 南京浦蓝大气环境研究院有限公司 | 一种可适应多种环境的大气环境模拟装置 |
| CN117160547B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-01-02 | 南京浦蓝大气环境研究院有限公司 | 一种可适应多种环境的大气环境模拟装置 |
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