专利名称：质量分析装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种质量分析装置及其使用方法。
本申请基于2005年5月23日申请的日本专利申请第2005-]49626号主 张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
半导体装置和平面显示器的制造工序中使用各种真空装置。为了进行该 真空装置的过程管理，使用四极型的质量分析装置(例如参照专利文献1 )。 质量分析装置是对分析对象气体所包含的各种物质测定每一质荷比(质量数 /电荷数)的分压的装置。
图3为现有技术的质量分析装置的概要构成图。质量分析装置)01包括 导入分析对象气体测定并测定每一质荷比的分压的测定部1 12;和电气控制 该测定部的电气系统部114，在真空装置的腔室的内部配置测定部112、在 真空装置的腔室的外部配置电气系统114部而使用。另外，质量分析装置 101与真空装置的控制用PC162连接。
使用该质量分析装置进行真空装置的过程管理时，由真空装置的控制用 PC162驱动质量分析装置101,导入运转中的真空装置的内部气体并测定每 一质荷比的分压，将该测定结果输出并显示在控制用PC162上。然后，根 据显示的测定结果来确认内部气体中所包含物质的种类和量，判断在真空装 置中是否已实施规定过程。
专利文献1:日本特开平7-307301号公报
上述的质量分析装置也被用于真空装置的针孔检查。作为真空装置的针 孔检查依次进行检测有无针孔的空气泄漏检查和检测针孔位置的He泄漏检查。
进行真空装置的空气泄漏检查时，首先对真空装置的内部抽真空。然后
由真空装置的控制用PC162驱动质量分析装置101,测定真空装置的内部气 体，并将测定结果显示在控制用PC162上。该控制用PC162上显示以质荷 比为横轴以分压为纵轴的图。根据该图，操作者手算质荷比为28的氮气的 分压与质荷比为32的氧气的分压的比率。于是，在该分压比约为4:1时，
上述的空气泄漏检查判断为有针孔时，为检测出针孔的位置进行H e泄 漏检查。在进行He泄漏检查时，首先向真空装置外表面的特定位置吹出He 气。然后由真空装置的控制用PC162驱动质量分析装置101，测定真空装置 的内部气体，并将测定结果显示在控制用PC]62上。根据该显示的测定结 果，确认内部气体中所包含的He气的分压，判断有无通过针孔的He气泄 漏。然后，向真空装置外面的各位置吹出He气，每次重复上述操作，从而 检测出针孔的位置。
然而，在空气泄漏检查中分压比的计算烦杂，有发生计算错误的可能性。 另外在He泄漏检查中，吹出He气的真空装置的腔室与进行质量分析装置 操作及测定结果显示的真空装置的控制用PC162分离配置。因此，需要在 真空装置腔室和控制用PC162之间多次往返，结果He泄漏检查需要较长的 时间。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的是提供一种能够有效地进行 各种检查的质量分析装置及其使用方法。
为了达成上述目的，本发明的质量分析装置安装在腔室的壁部，对在该 腔室内存在的分析对象气体进行分析，其特征在于，该装置包括测定部， 在向所述腔室安装时插入所述腔室内，测定分析对象气体中的气体成分的每 一质荷比的分压；操作部，在向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧，对所
述测定部进行操作；以及显示部，在向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧， 显示所述测定部的测定结果，所述测定部、所述操作部和所述显示部相互靠 近配设。
根据该构成，因为能够在分析对象气体的存在位置附近进行质量分析装 置的操作以及测定结果的确认，所以可以有效地进行各种检查。尤其是可以 有效地进行维护后的真空装置的泄漏检查。
另外，所述操作部和所述显示部最好配设在与所述测定部连接成一体并 控制所述测定部的电气系统部上。
根据该结构，能够以低成本将操作部和显示部靠近测定部地进行配设。
另外，所述电气系统部最好使多种的每一质荷比的分压切换显示在所述 显示部上。
根据该结构，能够简单地只确认必要的测定结果，从而可以有效地进行 各种检查。
另外，所述电气系统部最好使质荷比为28的氮气的分压和质荷比为32 的氧气的分压的比率显示在所述显示部上。
进而，最好在所述电气系统部上设置有将质荷比为28的氮气的分压和 质荷比为3 2的氧气的分压的比率输出到外部设备的输出单元。
根据这些构成，因不用手算就可以确认氮气和氧气的分压比，所以可以 有效地进行空气泄漏检查。
另一方面，本发明的质量分析装置的使用方法，使用上述的质量分析装 置进行所述腔室的泄漏检查，其特征在于，包括以下步骤在所述腔室上安 装所述质量分析装置的步骤；将所述腔室内抽真空的步骤；驱动所述质量分 析装置，分别计测所述分析对象气体中的多种气体成分的分压，使这些分压 之间的比率显示在所述显示部的步骤；以及根据该比率的大小判断所述腔室 有无泄漏的步骤。
根据该构成，因为能够在分析对象气体的存在位置附近进行质量分析装 置的操作以及测定结果的确认，所以可以有效地进行例如在维护之后的真空装置的腔室泄漏检查。
另外，本发明的质量分析装置的使用方法在通过上述质量分析装置的使 用方法，判断为所述腔室内有泄漏时，检测在所述腔室产生的针孔的位置，
最好包括以下步骤将所述腔室内抽真空的步骤；向所述腔室外壁的特定部 分吹出检查用气体的步骤；驱动所述质量分析装置，计测所述检查用气体的 分压，使该分压显示在所述显示部上的步骤；以及根据该分压的大小判断在 所述外壁的特定部分是否产生所述针孔的步骤。
根据该构成，因为能够在吹出检查用气体的腔室附近进行质量分析装置 的操作以及测定结果的确认，所以不必在真空装置腔室和控制用PC162之 间多次往返。因此，可以有效地进行针孔位置的检测。
根据本发明的质量分析装置及其使用方法，因为能够在分析对象气体的 存在位置附近进行质量分析装置的操作和测定结果的确认，所以不仅能够有 效地进行在运转中的真空装置的过程管理，而且能够有效地进行在维护后的 真空装置的泄漏检查。
图1为本发明一个实施方式的质量分析装置的侧视图； 图2为安装有本发明一个实施方式的质量分析装置的真空装置的概要 构成图3为现有技术的质量分析装置的概要构成图。 符号的说明
1 ...质量分析装置
3…配线(输出单元)
12…测定部
14…电气系统部
16 ...显示部
30…操作部
50…真空装置 52…腔室
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在下面的说明中 使用的各附图中，为了使各部件为可识别的大小，适当地变更了各部件的比 例尺寸。
(质量分析装置)
图1为本发明一个实施方式的质量分析装置的侧视图。本实施方式的质 量分析装置1包括测定部12和电气系统部14,该电气系统部14上设置有 显示部16和操作部30。
质量分析装置中有偏磁型和四极型，本实施方式以变换器(transducer) 型的四极型质量分析装置为例进行说明。四极型的质量分析装置计测在真空 中存在的气体种类和各种气体的分压，测定部12内部具有离子源部、四极 部和离子4企测部(均未图示)。质量分析的原理为首先从测定部12的前端 导入分析对象气体。然后通过离子源部的灯丝(filament)产生的热电子， 使导入的气体分子离子化。然后在四极部的四根杆上施加由直流电压和交流 电压形成的电场，只使从离子源部入射的离子中具有特定的质荷比(质量数 /电荷数)的离子通过。然后在离子检测部以离子电流检测通过四极部的离 子。
于是成为如下结构扫描施加于四一及部的电场，对质荷比测定离子电流， 计测气体的种类和各种气体的分压。
上述的测定部12与控制其测定动作的电气系统部14连接成一体。该电 气系统部14上设置有操作部30和测定结果的显示部16。也就是说，测定 部12、操作部30和显示部16相互靠近配设。操作部30上设置有测定开始 (Start)按钮31和显示切换(CH )按钮32。如果按下该测定开始按钮31 ， 则测定部12的离子源部的灯丝通电，则开始对质荷比为1 ~ 100时的分压的
扫描测定。之后，以规定的采样时间进行间歇的测定。
另外，显示部16由lt值显示部17、单位显示部18和内容显示部20构 成。在数值显示部17上显示分压时，单位显示部18上的"Pa"灯点亮，在 数值显示部17上显示分压比时，单位显示部18上的"％"灯点亮。除此之 外，还设置有显示通电状态的POWER灯、探检到灯丝异常或电路上异常时 点亮的ERROR灯。
另外，内容显示部20上设置有用于显示显示部16上的显示内容的多个 灯。如果按下操作部30的显示切换按钮32，则显示部16上的显示内容切 换，对应该显示内容的灯点亮。
He灯是表示对与He气(检查用气体)的质荷比(=4)对应的分压进行 显示的灯，用于真空装置的He泄漏检查。H20灯是表示对与水蒸汽的质荷 比(=18 )对应的分压进行显示的灯，用于真空装置的冷却水泄漏检查。N2/02 灯是表示对N2 (氮气)的分压与02 (氧气)的分压的比率进行显示的灯， 用于真空装置的空气泄漏检查。ANY灯是表示对预先记录的特定气体的分 压进行显示的灯，用于真空装置的导入气体泄漏检查。但怍为缺省值，记录 有例如质荷比为44的特定气体。除此之外，还设置有表示对与N2气体的质 荷比(=28)对应的分压进行显示的A灯、表示对与02气体的质荷比(=32) 对应的分压进行显示的02灯和表示对分析对象气体的总压进行显示的TP 灯。
还有，质量分析装置1的操作并不仅由操作部30进行，也可以通过配 线(输出单元)3从外部进行。另外，测定结果并不仅显示在显示部16上， 也可在变换成电压信号后通过配线3输出到外部。此时，可以将0~100%的 氮气的分压和氧气的分压的比率分配成0~ 10V的电压并输出。这样，不l又 在真空装置的维护时而且在运转中也能够监视空气泄漏等异常。还有，可以 不输出全部的测定结果，仅在各种气体的分压或分压比超出容许值时，以中 继(relay)或数字信号输出到外部。 (质量分析装置的使用方法)
下面，参照图1和图2对本实施方式的质量分析装置的使用方法进行说明。
图2为安装本发明一个实施方式的质量分析装置的真空装置的概要构 成图。下面，作为安装质量分析装置1的真空装置50，以DC磁控溅射装置 为例进行说明。DC磁控'践射装置(以下称为"賊射装置")在腔室52内部 具有磁控电极54。该i"兹控电极54在电极上所配置的对象56的表面上施加 磁场，产生高密度的等离子体。然后，由真空泵58对腔室52真空排气，从 导入气体供给单元60向腔室52供给Ar气。由此，Ar离子碰撞对象56，飞 出的对象材料附着在对向的衬底5上并形成膜。该溅射装置50的动作由与 腔室52分离配置的控制用PC ( Personal Computer) 62控制。
本实施方式的质量分析装置1安装在腔室52的侧壁部分。具体地，质 量分析装置1的测定部12设置在腔室52的内部，电气系统部14设置在腔 室52的外部。还有，尽管在本实施方式中在质量分析装置1的电气系统部 14上配设测定部12的操作部和测定结果的显示部，但质量分析装置1可以 与真空装置50的控制用PC62连接，在控制用PC62上进行测定部12的操 作和测定结果的显示。
下面对使用如此安装的质量分析装置，进行真空装置50的各种检查 的方法进行说明。
(过程管理方法)
最初，对进行真空装置50的过程管理的方法进行说明。首先运转真空 装置50开始成膜处理。然后由控制用PC62驱动质量分析装置1,开始腔室 52的内部气体测定。该测定结果变换成电压信号输出到控制用PC62。控制 用PC62显示以质荷比为横轴、以分压为纵轴的图。然后根据该测定结果确 认内部气体所包含物质的种类和量。也就是说，确认正常过程的生成物的含 量是否仅为规定量，另外确认对产品带来的不良影响的杂质的含量是否较 多。该确认操作由操作者目视或者由控制用PC执行的程序进行。对运转中 的真空装置50定期地实施这种过程管理。
这样，由于做成不仅在电气系统部14显示测定结果，也可以将测定结 果变换为电压信号后输出到控制用PC62的构成，因此可以同以往一样由控 制用PC62进行过程管理。
还有，可以不把全部的测定结果输出到控制用PC62，仅在预先设定的 特定气体的分压超出容许值时，以中继或数字信号等输出到控制用PC62。 此时，控制用PC62在显示测定结果的同时，向操作者发出警报。由此，可 以进 一 步有效地进行过程管理。 (针孔检查)
下面，对进行真空装置50的针孔检查的方法进行说明。伴随着真空装 置50的腔室52的维护，如果在腔室52产生针孔，则会阻碍真空装置50的 功机能。因此，在真空装置50的维护后进行针孔检查。作为针孔检查依次 进行检测有无针孔的空气泄漏检查和检测针孔位置的He泄漏检查。
进行真空装置50的空气泄漏检查时，首先在腔室52上安装质量分析装 置l，并将腔室52的内部抽真空。
然后驱动质量分析装置1,测定腔室52的内部气体并显示该测定结果。 质量分析装置的操作和测定结果的显示在质量分析装置1的电气系统部14 上进行。具体地，在图1表示的电气系统部14上，首先按下操作部30的测 定开始按4丑31开始测定。然后按下显示切换按钮32使内容显示部20的 N乂02灯点亮。这样，测定的氮气的分压和氧气的分压的比率显示在显示部 16上。而且，该比率约为4.0 ( 400%)时，判断为在图2表示的腔室52中 有通过针孔的空气泄漏。
这样，因为仅通过按下显示切换按钮32便能够确认氮气的分压和氧气 的分压的比率，所以不需要操作者手算分压比。因此，可以有效地进行真空 装置50的空气泄漏检查。
上述的空气泄漏检查判断为有针孔时，为检测针孔的位置进行He泄漏
检查。进行He泄漏检查时，首先将腔室52的内部抽真空。然后向腔室52
外表面的特定位置吹出He气。具体地，向针孔存在可能性高的腔室52的焊
接部分或可动部分等吹出He气(检查用气体)。然后驱动质量分析装置1， 测定腔室52的内部气体并显示该测定结果。质量分析装置1的驱动和测定 结果的显示在质量分析装置1的电气系统部14上进行。具体地，在图1所 示的电气系统部14上，首先按下操作部30的测定开始按钮31开始测定。 然后按下显示切换按钮32使内容显示部20的He灯点亮。这样，测定的He 气的分压显示在显示部16上。根据该分压的大小，判断有无通过针孔的He 气泄漏。然后，向图2所示的腔室52外表面的各处位置吹出He气，通过每 次重复上述操作，能够检测出针孔的位置。
这样，因为可以在吹出检查用的气体的腔室52附近来进行质量分析装 置的操作以及测定结果的确认，所以不必像以往那样在腔室和控制用PC之 间多次往返。因此，可以有效地进行针孔位置的4企测。 (导入气体泄漏检查)
下面，对进行真空装置50的导入气体泄漏检查的方法进行说明。伴随 着真空装置50的维护，有时会发生从导入气体供给单元60向腔室52的导 入气体的泄漏。因此，在真空装置50的维护后进行导入气体泄漏检查。
进行真空装置50的导入气体泄漏检查时，首先将腔室52的内部抽真空。 然后驱动质量分析装置，测定腔室52的内部气体并显示该测定结果。质量 分析装置的驱动和测定结果的显示在质量分析装置1的电气系统部14上进 行。具体地，在图l所示的电气系统部14上，首先按下操作部30的测定开 始按钮31开始测定。然后按下显示切换按钮32使内容显示部20的ANY灯 点亮。另外，预先在特定气体按钮24上记录导入气体的质荷比。这样，测 定的导入气体的分压显示在显示部16。根据该分压的大小，判断有无向图2 所示的腔室52的导入气体的泄漏。 (冷却水泄漏4企查)
下面，对进行真空装置50的冷却水泄漏检查的方法进行说明。伴随着 真空装置50的维护，有时会发生从真空装置50的冷却水配管(未图示)向 腔室52的冷却水的泄漏。因此，在真空装置50的维护后进行冷却水泄漏检查。
进行真空装置50的冷却水泄漏检查时，首先将腔室52的内部抽真空。 然后驱动质量分析装置，测定腔室52的内部气体并显示该测定结果。质量 分析装置的驱动和测定结果的显示在质量分析装置1的电气系统部14上进 行。具体地，在图1所示的电气系统部4上，首先4要下操作部30的测定开 始按钮31开始测定。然后按下显示切换按钮32使内容显示部20的H20灯 点亮。这样，测定的水蒸汽的分压显示在显示部16。根据该分压的大小， 判断有无向图2所示的腔室52的冷却水的泄漏。
还有，上述的空气泄漏检查、导入气体泄漏检查以及冷却水泄漏检查可 以同时进行。具体地，首先将腔室52的内部抽真空。然后驱动质量分析装 置，测定腔室52的内部气体。该测定是在质荷比为1 100时的分压的扫描 测定。于是，在显示该测定结果时，可以反复按下图l所示的显示切换按钮 32,使内容显示部20的N2/0，jT、 H20灯和ANY灯j衣次点亮。这样，测定 的N2气的分压和02气的分压的比率、水蒸汽的分压以及导入气体的分压依 次显示。由此，可以有效地进行空气泄漏检查、导入气体泄漏检查以及冷却 水泄漏检查。
如上所述，本实施方式的质量分析装置做成与每一质荷比的分压的测定 部靠近地设置测定部的操作部和测定结果的显示部的构成。根据该构成，因 在分析对象气体的存在位置附近可以进行质量分析装置的操作和测定结果 的确认，所以能够有效地进行真空装置的各种检查。尤其是不仅能够有效地 进行运转中的真空装置的过程管理，而且还能够有效地进行维护后的真空装 置的泄漏检查。随之，能够缩短真空装置维护后的调试时间。 产业上利用的可能性
可以适宜地使用本发明以有效地进行真空装置的过程管理和各种检查。
权利要求
1、一种质量分析装置，安装在腔室的壁部，分析该腔室内存在的分析对象气体，其特征在于，包括测定部，在向所述腔室安装时插入所述腔室内，测定所述分析对象气体中的气体成分的每一质荷比的分压；操作部，在向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧，操作所述测定部；以及显示部，在向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧，显示所述测定部的测定结果，所述测定部、所述操作部和所述显示部相互靠近配设。
2、 根据权利要求1所述的质量分析装置，其特征在于，所述操作部及所述显示部配设在与所述测定部连接成 一 体并控制所述 测定部的电气系统部上。
3、 根据权利要求2所述的质量分析装置，其特征在于， 所述电气系统部使多种的每一质荷比的分压切换显示在所述显示部上。
4、 根据权利要求3所述的质量分析装置，其特征在于，所述电气系统部使质荷比为28的氮气的分压与质荷比为32的氧气的分 压的比率显示在所述显示部上。
5、 根据权利要求4所述的质量分析装置，其特征在于，所述电气系统部设置有将质荷比为28的氮气的分压与质荷比为32的氧 气的分压的比率输出到外部设备上的输出单元。
6、 一种质量分析装置的使用方法，使用权利要求3所述的质量分析装 置进行所述腔室的泄漏一企查，其特征在于，包括以下步骤在所述腔室上安装所述质量分析装置的步骤； 将所述腔室内抽真空的步骤；驱动所述质量分析装置，分别计测所述分析对象气体中的多种气体成分 的分压，使这些分压之间的比率显示在所述显示部上的步骤；以及 根据该比率的大小判断所述腔室有无泄漏的步骤。
7、 一种质量分析装置的使用方法，在通过权利要求6所述的质量分析 装置的使用方法判断为所述腔室内有泄漏时，检测在所述腔室上产生的针孔 的位置，其特征在于，包括以下步骤将所述腔室内抽真空的步骤；向所述腔室的外壁的特定部分吹出检查用气体的步骤； 驱动所述质量分析装置，计测所述检查用气体的分压，使该分压显示在 所述显示部上的步骤；以及根据该分压的大小判断在所述外壁的特定部分是否产生所述针孔的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种安装在腔室的壁部，对在该腔室内存在的分析对象气体进行分析的质量分析装置，其特征在于，该装置包括测定部，向所述腔室安装时插入所述腔室内，测定所述分析对象气体中气体成分的每一质荷比的分压；操作部，向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧，操作所述测定部；和显示部，向所述腔室安装时位于所述壁部的外侧，显示所述测定部的测定结果，所述测定部、所述操作部和所述显示部相互靠近配设。
文档编号G01N27/62GK101180531SQ20068001765
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月17日 优先权日2005年5月23日
发明者中岛丰昭, 吉泽秀树 申请人:株式会社爱发科