(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスが供給されるイオン化部、差動排気部、及び質量分析部を有する質量分析装置において、前記測定対象ガスの流れ方向に対し、ガス流入口、対向電極、放電針の針先、放電針の電流導入端子、ガス流出口の順で構成されることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
測定対象ガスが供給されるイオン化部、及び質量分析部を有する質量分析装置において、前記測定対象ガスの流れ方向に対し、ガス流入口、対向電極、放電針の針先、放電針の電流導入端子、ガス流出口の順で構成されることを特徴とする質量分析装置。
【請求項３】
測定対象ガスが供給されるイオン化部、差動排気部、及び質量分析部を有する質量分析装置において、前記測定対象ガスが放電針の針先側から根元側へ流れることを特徴とする質量分析装置。
【請求項４】
測定対象ガスが供給されるイオン化部、及び質量分析部を有する質量分析装置において、前記測定対象ガスが放電針の針先側から根元側へ流れることを特徴とする質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気体中の不純物濃度の測定装置に関し、特に高感度ガス分析装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造工程に用いられる高純度ガスの分析おいては、大気圧イオン化質量分析装置（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：ＡＰＩＭＳ）という高感度ガス分析装置が用いられている。
【０００３】
そして、従来用いられている大気圧イオン化質量分析装置は、応用物理、第５６巻、第１１号、第１４４６〜１４７２頁（１９８７）で紹介されている。本装置の構成図を図５に示す。本装置は、大気圧に解放されたイオン化部１、約５０Ｐａの差動排気部２、約１０−４Ｐａの質量分析部３で構成され、イオン化部１にはガス流入口４、ガス流出口５、イオン化を行うための放電針６があり、測定対象ガス７はガス流入口４より供給され、ガス流出口５より排出される。また、イオン化部１と差動排気部２の間は、細穴８、差動排気部２と質量分析部３の間は細穴９を介して仕切られ、差動排気部２の真空ポンプ１０および質量分析部３の真空ポンプ１１によりそれぞれの圧力が維持できるようになっている。質量分析部３には質量分離部１２、検出部１３があり、大気圧のイオン化部１でイオン化されたイオンが差動排気部２を通って、高真空の質量分析部３で測定対象ガス７を分析できるようになっている。本装置は、イオン化部が大気圧であるため試料ガスの直接導入が可能であり、半導体製造工程の高純度ガスラインの分析に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、半導体製造工程で用いられるガスの中には大気に放出すると危険なガスもあるのでイオン化部から排出されるガスを排気ダクトで排気する場合があり、従来の大気圧イオン化質量分析装置では、イオン化部の圧力が変動してイオン分子反応の反応率が変化し、分析精度が低下するという問題点と、放電針の電流導入端子のセラミック材料からの不純物の発生により分析精度が低下するという問題点と、半導体素子の微細化が進んだため、さらなる分析感度の向上が望まれるようになって来たという問題点と、例えば水素ガスのようにガス分子の大きさが小さなガスでは、差動排気部に流入するガス量が増えて、真空ポンプに負担がかかるため、イオン化部と差動排気部の間の細穴を測定対象ガスの種類に対応して交換しなければならないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、イオン化部の圧力を一定に保つことにより、イオン分子反応の反応率を安定化し、分析精度を向上させ、また、放電針の電流導入端子のセラミック材料からの不純物の発生が測定に影響を与えない技術を提供するととともに、測定対象ガスを高圧の状態のままイオン化部に供給することにより、ガスの密度が高い状態で測定できるので、分析感度を下げることなく測定が可能となる技術を提供し、また、分析対象ガスの種類が変わってもイオン化部と差動排気部の間の細穴をガスの種類に対応して交換する必要のない質量分析装置を提供することにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
この目的のため、本発明はイオン化部の圧力を一定に保つため、および高圧に保つため、イオン化部に圧力制御手段を備えるものである。また、放電針の電流導入端子のセラミック材料からの不純物の発生が測定に影響を与えないように、ガスの流れ方向に対し、ガス流入口、対向電極、放電針の針先、放電針の電流導入端子、ガス流出口の順に構成するものである。また、圧力を一定にしたためにイオン化部を流れるガスの流量が変化してイオン分子反応の反応率が変動する場合もあるので、イオン化部を流れるガスの流量を制御する手段を備えるものである。
【０００７】
そして、イオン化部にガス流入口、ガス流出口および、差動排気部への細穴を備え、ガス流入口に第１の流量制御手段、ガス流出口に第２の流量制御手段を備えるものである。
【０００８】
【作用】
上記のように構成された質量分析装置において、イオン化部に備えられた圧力制御手段によりイオン化部の圧力は一定に保たれるのでイオン分子反応の反応率を安定化し、分析精度を向上させることが可能となる。また、ガスの流れ方向に対し、ガス流入口、対向電極、放電針の針先、放電針の電流導入端子、ガス流出口の順に構成することにより、ガスの流れに対し、イオン化を起こす対向電極及び、放電針の針先が不純物の発生する放電針の電流導入端子のセラミック材料より上流にあり、不純物の発生がイオン化に影響しないようになっている。また、圧力を一定にしたためにイオン化部を流れるガスの流量が変化してイオン分子反応の反応率が変動する場合もあるので、イオン化部に備えたガスの流量制御手段により、イオン分子反応の反応率を安定化し、分析精度を向上させることが可能となる。更に、測定対象ガスを高圧の状態のままイオン化部に供給することにより、ガスの密度が高い状態で測定できるので、分析感度を下げることなく測定が可能となり、大気圧の状態で測定した場合に比較して分析感度を向上することができる。
【０００９】
また、測定対象ガスの種類によっては、水素ガスのようにガス分子の大きさが小さいため、差動排気部に流入するガス量が増えて、真空ポンプに負担がかかるため、イオン化部と差動排気部の間の細穴を測定ガスの種類に対応して交換する必要があったが、イオン化部に備えたガス流入口の第１の流量制御手段、ガス流出口の第２の流量制御手段により、ガス流入口から流入するガス流量とガス流出口から流出するガス流量の差が、細穴を通って差動排気部へ供給されるガス流量を一定に制御でき、測定対象ガスの種類に対応してイオン化部と差動排気部の間の細穴を交換せずに、差動排気部へ流入するガス量を一定にすることを可能としている。
【００１０】
【実施例】
本発明の実施例について図面を参照して説明すると、図１において、イオン化部にはガス流入口４、ガス流出口５の他に流量調節バルブ２０を備えた第２のガス流出口２１と圧力検出器２２を備え、イオン化部１の圧力が設定値より高くなった場合にはガス流出口２１よりガスを排出して圧力を一定に保つようになっている。また、設定値を大気圧以上の高圧に保つことができるようにガス流出口５には絞り２３が入っている。
【００１１】
図２の実施例は、図１の実施例の絞り２３の代わりにガス流出口５に流量調節器２４を備えたもので、イオン化部の圧力を一定に保ちながらイオン化部を流れるガス流量を一定に保つようになっている。
【００１２】
図３の実施例はガス流入口４に第１の流量調節器２５、ガス流出口に第２の流量調節器２６を備えたもので、第１の流量調節器２５、第２の流量調節器２６を調節することにより細穴８から差動排気部２へ流入するガス流量を制御できるようになっている。またこの方法では、イオン化部１に第２のガス流出口２１を備えられないため、イオン化部の圧力を一定に保つために、第１の流量調節器２５の上流側に第１の圧力調節器２７、第２の流量調節器２６の下流側に第２の圧力調節器２８を備えている。
【００１３】
図４の実施例はガスの流れ方向に対し、ガス流入口４、対向電極２９、放電針６の針先、放電針６の電流導入端子３０、ガス流出口５の順に構成したもので、放電針の電流導入端子のセラミック材料からの不純物の発生が測定に影響を与えないようになっている。
【００１４】
さらに、本実施例では、イオン化部、差動排気部、及び質量分析部を有する質量分析装置についてのみ説明したが、特に図示しないがイオン化部及び質量分析部を有する質量分析装置もある。
【００１５】
【発明の効果】
しかして、本発明によれば、分析精度および分析感度を向上させるとともに、分析対象ガスの種類が変わってもイオン化部と差動排気部の間の細穴をガスの種類に対応して交換する必要のない技術が可能となる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る質量分析装置の一例を示した断面的説明図である。
【図２】本発明に係る質量分析装置の他例を示した断面的説明図である。
【図３】本発明に係る質量分析装置の更に他例を示した断面的説明図である。
【図４】本発明に係る質量分析装置の更に他例を示した断面的説明図である。
【図５】本発明に係る質量分析装置の従来の実施例を示した断面的説明図である。
【符号の説明】
１  イオン化部
２  差動排気部
３  質量分析部
４  ガス流入口
５  ガス流出口
６  放電針
７  測定対象ガス
８  細穴
９  細穴
１０  真空ポンプ
１１  真空ポンプ
１２  質量分離部
１３  検出部
２０  流量調節バルブ
２１  第２のガス流出口
２２  圧力検出器
２３  絞り
２４  流量調節器
２５  第１の流量調節器
２６  第２の流量調節器
２７  第１の圧力調節器
２８  第２の圧力調節器
２９  対向電極
３０  電流導入端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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