JPH1186781A - 四重極質量分析装置 - Google Patents
四重極質量分析装置Info
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- JPH1186781A JPH1186781A JP9250444A JP25044497A JPH1186781A JP H1186781 A JPH1186781 A JP H1186781A JP 9250444 A JP9250444 A JP 9250444A JP 25044497 A JP25044497 A JP 25044497A JP H1186781 A JPH1186781 A JP H1186781A
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- quadrupole
- quadrupole mass
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 四重極部の端面電位による影響を軽減し、も
って感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能な
四重極質量分析装置を提供する。 【解決手段】 四重極マスフィルタの四重極部１を、軸
方向に一様な断面形状で延びる筒状の部材で、内側面に
４つの双曲線面（または双曲線に近似する曲線面）が基
体軸を中心として回転対称に形成されてなる絶縁材料製
の基体２と、この基体２の内側面で上記双曲線面上に形
成された４つの内側電極３・・３と、基体２の外側面で各
内側電極３・・３に対向する位置に設けられた４つの外側
電極４・・４によって構成するとともに、その各外側電極
４・・４を、基体２のイオン入射側の端部となる部分を除
いて形成し、基体２のイオン出射側端部において内部電
極３に接続することで、イオン入射側の端面電位による
影響を軽減する。
って感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能な
四重極質量分析装置を提供する。 【解決手段】 四重極マスフィルタの四重極部１を、軸
方向に一様な断面形状で延びる筒状の部材で、内側面に
４つの双曲線面（または双曲線に近似する曲線面）が基
体軸を中心として回転対称に形成されてなる絶縁材料製
の基体２と、この基体２の内側面で上記双曲線面上に形
成された４つの内側電極３・・３と、基体２の外側面で各
内側電極３・・３に対向する位置に設けられた４つの外側
電極４・・４によって構成するとともに、その各外側電極
４・・４を、基体２のイオン入射側の端部となる部分を除
いて形成し、基体２のイオン出射側端部において内部電
極３に接続することで、イオン入射側の端面電位による
影響を軽減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
プロセスにおいて真空装置内に残留するガスの分析等に
用いられる四重極質量分析装置に関する。
プロセスにおいて真空装置内に残留するガスの分析等に
用いられる四重極質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】残留ガスの分析等に用いられる四重極質
量分析装置は、真空装置に接続される分析管（イオン化
部）と、四重極マスフィルタ及びイオン検出部を備え、
分析管内でガス分子をイオン化し、そのイオン化粒子を
四重極マスフィルタに導き質量−電荷比に従って分離し
て検出することにより、物質の化学組成の分析情報を得
るように構成されている。
量分析装置は、真空装置に接続される分析管（イオン化
部）と、四重極マスフィルタ及びイオン検出部を備え、
分析管内でガス分子をイオン化し、そのイオン化粒子を
四重極マスフィルタに導き質量−電荷比に従って分離し
て検出することにより、物質の化学組成の分析情報を得
るように構成されている。
【０００３】このような四重極質量分析装置に用いられ
る四重極マスフィルタは、並列に配置した４つの電極の
形状を、その断面において、共通の原点を中心とする各
象限内の双曲線弧に近い形とし、対向する電極対を電気
接続し、一方の電極対に正の直流電位を重畳した高周波
信号を印加し、他方の電極対に、負の直流電位を重畳し
た高周波信号で正側に対し位相が１８０度ずれた信号を
印加し、それら高周波成分と直流成分を適当に設定する
ことによって、任意の質量のイオン粒子を分離する構造
となっている。
る四重極マスフィルタは、並列に配置した４つの電極の
形状を、その断面において、共通の原点を中心とする各
象限内の双曲線弧に近い形とし、対向する電極対を電気
接続し、一方の電極対に正の直流電位を重畳した高周波
信号を印加し、他方の電極対に、負の直流電位を重畳し
た高周波信号で正側に対し位相が１８０度ずれた信号を
印加し、それら高周波成分と直流成分を適当に設定する
ことによって、任意の質量のイオン粒子を分離する構造
となっている。
【０００４】図１〜図３は四重極マスフィルタの双曲線
電極（以下、四重極部と称する）の従来の構造例を示す
図である。
電極（以下、四重極部と称する）の従来の構造例を示す
図である。
【０００５】図１に示す四重極部１０１は、４つの双曲
線を共通の原点を中心とする各象限内に凹状の弧を形成
する断面形状として、軸方向に延ばした双曲線面で形成
される基体１０２を備えている。この基体１０２の内側
面には、双曲線面の形成部分に、それぞれ互いに分離し
かつ軸方向に沿って一様断面で延びる形状の４つの内側
電極１０３・・１０３が形成されおり、これら内側電極１
０３・・１０３のうち、互いに対向する電極対の一方に高
周波信号（Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔ）を印加し、他方の対向電
極対に１８０度の位相差をもつ高周波信号［−（Ｕ＋Ｖ
ｃｏｓωｔ）］を印加することによって、イオン化粒子
を分離する電界を形成する構造となっている。
線を共通の原点を中心とする各象限内に凹状の弧を形成
する断面形状として、軸方向に延ばした双曲線面で形成
される基体１０２を備えている。この基体１０２の内側
面には、双曲線面の形成部分に、それぞれ互いに分離し
かつ軸方向に沿って一様断面で延びる形状の４つの内側
電極１０３・・１０３が形成されおり、これら内側電極１
０３・・１０３のうち、互いに対向する電極対の一方に高
周波信号（Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔ）を印加し、他方の対向電
極対に１８０度の位相差をもつ高周波信号［−（Ｕ＋Ｖ
ｃｏｓωｔ）］を印加することによって、イオン化粒子
を分離する電界を形成する構造となっている。
【０００６】なお、この種の四重極マスフィルタの四重
極部において、電極１０３への高周波信号の印加は、図
２及び図３に示すように、基体１０２の外側面に４つの
外側電極１０４・・１０４を設け、その各外側電極１０４
を基体１０２の端面部において内側電極１０３と接続
し、外側電極１０４に電極用板ばね１０６，１０７を接
触させ、その電極用板ばね１０６，１０７を接触端子と
して用いて行っている。これら電極用板ばね１０６，１
０７は絶縁材１０８に支持されている。
極部において、電極１０３への高周波信号の印加は、図
２及び図３に示すように、基体１０２の外側面に４つの
外側電極１０４・・１０４を設け、その各外側電極１０４
を基体１０２の端面部において内側電極１０３と接続
し、外側電極１０４に電極用板ばね１０６，１０７を接
触させ、その電極用板ばね１０６，１０７を接触端子と
して用いて行っている。これら電極用板ばね１０６，１
０７は絶縁材１０８に支持されている。
【０００７】また、この種の四重極マスフィルタにおい
て四重極部（基体１０２）は、その全体を金属材料製の
円筒体１１０内に収容した状態で使用される。
て四重極部（基体１０２）は、その全体を金属材料製の
円筒体１１０内に収容した状態で使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の四重
極質量分析装置の四重極部によれば、基体１０２の両端
面部において内側電極１０３と外側電極１０４を接続し
た構造（図２参照）となっているので、その端面電位の
影響が問題となる。
極質量分析装置の四重極部によれば、基体１０２の両端
面部において内側電極１０３と外側電極１０４を接続し
た構造（図２参照）となっているので、その端面電位の
影響が問題となる。
【０００９】特に、イオン入射側端面の端面電位は、四
重極部に入射するイオンの入射方向を変えてしまうた
め、フィルタリング（分離）するイオンの数を減少させ
検出感度を低下させたり、また、その逆に、本来通過す
るはずのないイオンを通過させてしまい、分解能を低下
させる等の悪影響を及ぼす。
重極部に入射するイオンの入射方向を変えてしまうた
め、フィルタリング（分離）するイオンの数を減少させ
検出感度を低下させたり、また、その逆に、本来通過す
るはずのないイオンを通過させてしまい、分解能を低下
させる等の悪影響を及ぼす。
【００１０】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、四重極部の端面電位による影響を軽減し、もっ
て感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能な四
重極質量分析装置の提供を目的とする。
もので、四重極部の端面電位による影響を軽減し、もっ
て感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能な四
重極質量分析装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の四重極質量分析装置は、四重極マスフィル
タの四重極部が、図５，図６に例示するように、軸方向
に一様な断面形状で延びる筒状の部材で、内側面に４つ
の双曲線面（または双曲線に近似する曲線面）が基体軸
を中心として回転対称に形成されてなる絶縁材料製の基
体２と、この基体２の内側面で上記双曲線面（または双
曲線に近似する曲線面）上に形成され、それぞれが、基
体２の軸方向に沿って延びる形状でかつ互いに電気的に
分離された４つの内側電極３・・３と、基体２の外側面で
各内側電極３・・３に対向する位置に設けられた４つの外
側電極４・・４によって構成されているとともに、その各
外側電極４・・４が、基体２のイオン入射側端部となる部
分を除いて形成され、かつ基体２のイオン出射側端部に
おいて内側電極３に接続されていることによって特徴づ
けられる。
め、本発明の四重極質量分析装置は、四重極マスフィル
タの四重極部が、図５，図６に例示するように、軸方向
に一様な断面形状で延びる筒状の部材で、内側面に４つ
の双曲線面（または双曲線に近似する曲線面）が基体軸
を中心として回転対称に形成されてなる絶縁材料製の基
体２と、この基体２の内側面で上記双曲線面（または双
曲線に近似する曲線面）上に形成され、それぞれが、基
体２の軸方向に沿って延びる形状でかつ互いに電気的に
分離された４つの内側電極３・・３と、基体２の外側面で
各内側電極３・・３に対向する位置に設けられた４つの外
側電極４・・４によって構成されているとともに、その各
外側電極４・・４が、基体２のイオン入射側端部となる部
分を除いて形成され、かつ基体２のイオン出射側端部に
おいて内側電極３に接続されていることによって特徴づ
けられる。
【００１２】以上の構成の本発明の四重極質量分析装置
によれば、分析管（イオン化部）と四重極マスフィルタ
との間において、四重極部の端面電位による影響がなく
なるので、分析管と四重極部との間に与えられた、イオ
ン引き込み電位差に従ってイオン化粒子が四重極部に正
常な状態で入射する。従って、フィルタリング（分離）
するイオンの数が減少したり、目的イオン以外のイオン
がフィルタを通過する可能性が少なくなる。
によれば、分析管（イオン化部）と四重極マスフィルタ
との間において、四重極部の端面電位による影響がなく
なるので、分析管と四重極部との間に与えられた、イオ
ン引き込み電位差に従ってイオン化粒子が四重極部に正
常な状態で入射する。従って、フィルタリング（分離）
するイオンの数が減少したり、目的イオン以外のイオン
がフィルタを通過する可能性が少なくなる。
【００１３】なお、本発明で言う「双曲線面または双曲
線に近似する曲線面」とは、柱面でその導線が双曲線ま
たは双曲線に近似する曲線であるものを言う。
線に近似する曲線面」とは、柱面でその導線が双曲線ま
たは双曲線に近似する曲線であるものを言う。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。
面に基づいて説明する。
【００１５】まず、本実施の形態の四重極質量分析装置
は、図４に示すように、半導体製造プロセス等の真空装
置に接続される分析管ａと、四重極マスフィルタｂと、
イオン検出部ｃを備え、その分析管ａ内で真空装置から
のガス分子（残留ガス）をイオン化し、そのイオン化粒
子を四重極マスフィルタｂに導き質量−電荷比に従って
分離し、この分離したイオン電流をイオン検出部ｃで測
定するように構成されている。なお、イオン検出部ｃと
しては、ファラディカップとＭＣＰ（マイクロチャンネ
ルプレート）を組み合わせたものが一般に用いられる。
は、図４に示すように、半導体製造プロセス等の真空装
置に接続される分析管ａと、四重極マスフィルタｂと、
イオン検出部ｃを備え、その分析管ａ内で真空装置から
のガス分子（残留ガス）をイオン化し、そのイオン化粒
子を四重極マスフィルタｂに導き質量−電荷比に従って
分離し、この分離したイオン電流をイオン検出部ｃで測
定するように構成されている。なお、イオン検出部ｃと
しては、ファラディカップとＭＣＰ（マイクロチャンネ
ルプレート）を組み合わせたものが一般に用いられる。
【００１６】次に、本実施の形態の特徴部分である、四
重極マスフィルタｂの四重極部１の構造を、以下、図５
及び図６を参照しつつ説明する。
重極マスフィルタｂの四重極部１の構造を、以下、図５
及び図６を参照しつつ説明する。
【００１７】四重極部１を構成する基体２は、例えば石
英ガラス等の絶縁材料を、軸方向に一様断面で延びる筒
状に成形した部材で、内側面に４つの窪部２Ａ・・２Ａが
基体軸を中心として回転対称に形成され、さらに隣接す
る窪部２Ａと２Ａとの間の部分（内側面）が双曲線面と
なっている。この４つの双曲線面も基体軸を中心として
回転対称に配置されている。
英ガラス等の絶縁材料を、軸方向に一様断面で延びる筒
状に成形した部材で、内側面に４つの窪部２Ａ・・２Ａが
基体軸を中心として回転対称に形成され、さらに隣接す
る窪部２Ａと２Ａとの間の部分（内側面）が双曲線面と
なっている。この４つの双曲線面も基体軸を中心として
回転対称に配置されている。
【００１８】基体２の内側面には、双曲線面の形成部分
にそれぞれ内側電極３・・３が形成されている。この４つ
の内側電極３・・３は、基体２の軸方向に沿って一様断面
で延びる形状で、隣接する窪部２Ａによってそれぞれが
互いに分離されている。また基体２の外側面には、基体
２を挟んで各内側電極３・・３に対向する位置にそれぞれ
外側電極４・・４が設けられている。
にそれぞれ内側電極３・・３が形成されている。この４つ
の内側電極３・・３は、基体２の軸方向に沿って一様断面
で延びる形状で、隣接する窪部２Ａによってそれぞれが
互いに分離されている。また基体２の外側面には、基体
２を挟んで各内側電極３・・３に対向する位置にそれぞれ
外側電極４・・４が設けられている。
【００１９】そして、本実施の形態では、それら４つの
外側電極４・・４を、基体２のイオン入射側端部を除く部
分、すなわち図６に示すように基体２のイオン出射側端
部側となる部分に、後述する電極用板ばね６，７が接触
可能な長さとなるように形成し、さらにその各外側電極
４・・４とこれに対応する内側電極３・・３を、それぞれ基
体２のイオン出射側端面に形成した接続電極５・・５によ
って電気的に接続したところに特徴がある。
外側電極４・・４を、基体２のイオン入射側端部を除く部
分、すなわち図６に示すように基体２のイオン出射側端
部側となる部分に、後述する電極用板ばね６，７が接触
可能な長さとなるように形成し、さらにその各外側電極
４・・４とこれに対応する内側電極３・・３を、それぞれ基
体２のイオン出射側端面に形成した接続電極５・・５によ
って電気的に接続したところに特徴がある。
【００２０】このように基体２のイオン入射側端面に電
極（導電体）がない構造とすると、分析管ａと四重極マ
スフィルタｂとの間において、四重極部１の端面電位
（イオン入射側端面の電位）による影響がなくなって、
分析管ａと四重極マスフィルタｂとの間に与えられた、
イオン引き込み電位差に従ってイオン化粒子が四重極部
１に常に正常な状態で入射するので、四重極マスフィル
タｂにおいて分離するイオンの数が減少したり、目的イ
オン以外のイオンが四重極マスフィルタｂを通過する等
の不具合が解消される。
極（導電体）がない構造とすると、分析管ａと四重極マ
スフィルタｂとの間において、四重極部１の端面電位
（イオン入射側端面の電位）による影響がなくなって、
分析管ａと四重極マスフィルタｂとの間に与えられた、
イオン引き込み電位差に従ってイオン化粒子が四重極部
１に常に正常な状態で入射するので、四重極マスフィル
タｂにおいて分離するイオンの数が減少したり、目的イ
オン以外のイオンが四重極マスフィルタｂを通過する等
の不具合が解消される。
【００２１】ここで、本実施の形態において、内側電極
３と外側電極４及び接続電極５は、スパッタ処理または
メッキ処理などの薄膜生成法によって同時に形成しても
よいし、あるいは基体２に金属テープを貼り付けた後
に、それを焼成するという形成方法を採用してもよい。
３と外側電極４及び接続電極５は、スパッタ処理または
メッキ処理などの薄膜生成法によって同時に形成しても
よいし、あるいは基体２に金属テープを貼り付けた後
に、それを焼成するという形成方法を採用してもよい。
【００２２】本実施の形態において、内側電極３への高
周波信号の印加は、外側電極４及び接続電極５を通じて
行う。その外側電極４への高周波信号の印加は、従来と
同様に、電極用板ばね６，７を用いて、その板ばね６，
７の一方を正側の電極対に、他方を負側の電極対に接触
させることによって行う。
周波信号の印加は、外側電極４及び接続電極５を通じて
行う。その外側電極４への高周波信号の印加は、従来と
同様に、電極用板ばね６，７を用いて、その板ばね６，
７の一方を正側の電極対に、他方を負側の電極対に接触
させることによって行う。
【００２３】また、電極用板ばね６，７は、弾力性を有
する導電材（例えばタングステン）を素材として形成さ
れており、これら電極用板ばね６，７は、絶縁材８を介
して固定部材（図示せず）に支持され、その先端部が各
外側電極４に対して機械的及び電気的に接続される。
する導電材（例えばタングステン）を素材として形成さ
れており、これら電極用板ばね６，７は、絶縁材８を介
して固定部材（図示せず）に支持され、その先端部が各
外側電極４に対して機械的及び電気的に接続される。
【００２４】なお、以上の実施の形態では、外側電極４
を基体２のイオン出射側端部に所定長さだけ形成してい
るが、その外側電極４の形成領域は、イオン入射側の端
面電位に影響が現れないのであれば、基体２のイオン入
射側端部に近いところまでとしてもよい。
を基体２のイオン出射側端部に所定長さだけ形成してい
るが、その外側電極４の形成領域は、イオン入射側の端
面電位に影響が現れないのであれば、基体２のイオン入
射側端部に近いところまでとしてもよい。
【００２５】また、本発明において、四重極部の内側電
極を形成する面（基体の内側面）の形状は、必ずしも厳
密な双曲線面とする必要はなく、双曲線に近似する曲線
面であっても十分なフィルタ効果を得ることができる。
極を形成する面（基体の内側面）の形状は、必ずしも厳
密な双曲線面とする必要はなく、双曲線に近似する曲線
面であっても十分なフィルタ効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の四重極質
量分析装置によれば、四重極マスフィルタの四重極部に
設ける外側電極を、基体のイオン入射側端部を除く部分
に形成するとともに、その外側電極を内側電極に基体の
イオン出射側端部において接続したから、分析管（イオ
ン化部）と四重極マスフィルタとの間において、四重極
部の端面電位による影響がなくなって、分析管と四重極
マスフィルタとの間に与えられた、イオン引き込み電位
差に従ってイオン化粒子が四重極部に入射するようにな
り、これにより、フィルタリング（分離）するイオンの
数を減少や目的イオン以外の通過などの不具合が解消さ
れ、感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能に
なる。
量分析装置によれば、四重極マスフィルタの四重極部に
設ける外側電極を、基体のイオン入射側端部を除く部分
に形成するとともに、その外側電極を内側電極に基体の
イオン出射側端部において接続したから、分析管（イオ
ン化部）と四重極マスフィルタとの間において、四重極
部の端面電位による影響がなくなって、分析管と四重極
マスフィルタとの間に与えられた、イオン引き込み電位
差に従ってイオン化粒子が四重極部に入射するようにな
り、これにより、フィルタリング（分離）するイオンの
数を減少や目的イオン以外の通過などの不具合が解消さ
れ、感度・分解能が良好な分析情報を得ることが可能に
なる。
【図１】四重極質量分析装置に用いられる四重極部の構
造を模式的に示す図
造を模式的に示す図
【図２】四重極部の従来の構造例を示す部分斜視図
【図３】四重極部の従来の構造例を示す模式的断面図
【図４】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態に用いる四重極マスフィル
タの構造を示す要部斜視図
タの構造を示す要部斜視図
【図６】その四重極マスフィルタの四重極部のみを抽出
して示す斜視図
して示す斜視図
１ 四重極部 ２ 基体 ２Ａ・・２Ａ 窪部 ３・・３ 内側電極 ４・・４ 外側電極 ５・・５ 接続電極 ６，７ 電極用板ばね ８ 絶縁材 ａ 分析管 ｂ 四重極マスフィルタ ｃ イオン検出部
Claims (1)
- 【請求項１】 分析管内で粒子をイオン化し、それらイ
オン化粒子のうち、目的とするイオンを四重極マスフィ
ルタで分離して検出する方式の四重極質量分析装置にお
いて、上記四重極マスフィルタの四重極部が、 軸方向に一様な断面形状で延びる筒状の部材で、内側面
に４つの双曲線面または双曲線に近似する曲線面が基体
軸を中心として回転対称に形成されてなる絶縁材料製の
基体と、その基体の内側面で上記双曲線面または双曲線
に近似する曲線面上に形成され、それぞれが、基体の軸
方向に沿って延びる形状でかつ互いに電気的に分離され
た４つの内側電極と、基体の外側面で内側電極に対向す
る位置に設けられた４つの外側電極からなり、 その各外側電極が、基体のイオン入射側端部となる部分
を除いて形成され、かつ、基体のイオン出射側端部にお
いて上記内側電極に接続されていることを特徴とする四
重極質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250444A JPH1186781A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 四重極質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250444A JPH1186781A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 四重極質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186781A true JPH1186781A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17207972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9250444A Pending JPH1186781A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 四重極質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1186781A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453061B2 (en) | 2005-12-19 | 2008-11-18 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Hyperbolic quadrupole mass filter made of platinum group metal coated quartz tube |
| KR100936749B1 (ko) * | 2007-12-18 | 2010-01-15 | 한국표준과학연구원 | 사중극자 질량분석기의 사중극자 질량필터 및 그 제조 방법 |
| WO2017039133A1 (ko) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 한국표준과학연구원 | 질량분석기용 사중극자 질량 필터 및 이를 포함하는 사중극자 질량분석기 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP9250444A patent/JPH1186781A/ja active Pending
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