(57)【要約】【課題】真空装置内の汚損状態を、正確に、且つ容易に把握可能な真空状態監視方法を実現する。【解決手段】真空排気の経過やベーキング処理の進行により残留ガスの構成は変化する。取得したマススペクトルからイオンの不飽和度を求め、不飽和度ごとのイオン強度を積算して不飽和度ヒストグラムを求める。不飽和度ヒストグラムはベーキング処理の進行に応じて変化するので、不飽和度ヒストグラムの演算や比較により残留ガスの質を把握するとともに、ベーキング処理の進行状況を把握することができる。よって、真空装置のベーキング処理条件を的確に設定して、高真空を短期に達成可能となる。【選択図】      図１
2004317461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出してマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法において、
上記マススペクトル上のイオンのうち、特定のイオンの質量対電荷比から上記特定イオンの不飽和度を計算するステップと、
求めた不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を計算して不飽和度ヒストグラムを作成するステップと、
作成した不飽和度ヒストグラムに基づいて真空装置の真空状態を監視するステップと、
を備えることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項２】
請求項１記載の真空状態監視方法において、上記特定のイオンは、質量対電荷比又は質量範囲の指定により設定されることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項３】
請求項１記載の真空状態監視方法において、上記不飽和度の計算は、特定のイオンを炭化水素と仮定して求めることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の真空状態監視方法において、上記不飽和度の計算及びイオン強度積算値の計算は、計算から排除するイオンを複数設定し、設定されたイオンを順次不飽和度計算及びイオン強度積算値計算から排除することにより、不飽和度ヒストグラムを作成して、表示手段に表示することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項５】
真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出してマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法において、
時間経過毎に、上記得られたマススペクトル上のイオンの質量対電荷比からイオンの不飽和度を計算し、求めた不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を計算して不飽和度ヒストグラムを作成し、得られた複数の不飽和度ヒストグラムを互いに比較することにより、真空装置の真空状態を監視することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項６】
請求項５記載の真空状態監視方法において、作成した複数の不飽和度ヒストグラムの互いの比較は、経過時間が大のヒストグラムから小のヒストグラムを減算し、真空装置の真空状態を監視することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の真空状態監視方法において、不飽和度ヒストグラムの減算前及び減算後の不飽和度ヒストグラムを表示手段に表示することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項８】
請求項７記載の真空状態監視方法において、不飽和度ヒストグラムの減算の結果は棒グラフで表示し、負となった不飽和度のイオン強度は、基準線に対して、負を示す方向に、正となった不飽和度のイオン強度は、基準線に対して、正を示す方向に表示することを特徴とする真空状態視方法。
【請求項９】
ベーキング処理が行われる真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出しマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法において、
上記マススペクトルから定められた質量範囲のイオンのイオン強度を積算して全イオン強度積算値を求めるとともに、上記マススペクトル上のイオンの質量対電荷比からイオンの不飽和度を求めるステップと、
求めた不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を求めるステップと、
求めた不飽和度に基づいて、イオンを複数のグループに分類し、分類したグループ内のイオン強度積算値をさらに積算して複数のグループ毎のグループイオン強度積算値を求めるステップと、
上記グループイオン強度積算値間の比を求めることにより真空状態を監視するステップと、
を備えることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１０】
ベーキング処理が行われる真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出しマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法において、
上記マススペクトルから定められた質量範囲のイオンのイオン強度を積算して全イオン強度積算値を求めるとともに、上記マススペクトル上のイオンの質量対電荷比から全てのイオンの不飽和度を求めるステップと、
求めた不飽和度に基づいて、イオンを複数のグループに分類するステップと、
同一グループ内のイオンのイオン強度を積算しグループイオン強度積算値を求めるステップと、
上記グループイオン強度積算値間の比を求めることにより真空状態を監視するステップと、
を備えることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の真空状態監視方法において、不飽和度０から３．５のイオンを第１のグループとし、不飽和度４から７のイオンを第２のグループとすることを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の真空状態監視方法において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値を越え、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のグループイオン強度積算値の比が定められた閾値を越える場合、真空装置のベーキング処理温度を下げ、真空排気を継続することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の真空状態監視方法において、真空装置のベーキング処理温度が予め設定された下限値に達した時、真空装置の汚染を示す警報を表示することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の真空状態監視方法において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値未満であり、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のイオン信号強度積算値比が、定められた閾値を越える場合、真空装置のベーキング処理温度を上昇させ、真空排気を継続することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の真空状態監視方法において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値を越え、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のグループイオン強度積算値の比が定められた閾値未満である場合、真空装置のベーキング処理温度を維持したまま真空排気を継続することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の真空状態監視方法において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値未満であり、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のイオン強度積算値の比が定められた閾値未満である場合、真空装置のベーキング処理温度を上昇させ、真空排気を継続することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１７】
請求項１６項記載の真空状態監視方法において、上記全イオン強度積算値が定められた下限値未満となったとき、真空装置のベーキング処理の完了を示す信号を発生することを特徴とする真空状態監視方法。
【請求項１８】
請求項９から１７のうちのいずれか一項記載の真空状態監視方法において、全イオン強度積算値の上限値、下限値、グループイオン強度積算値の比の閾値、ベーキング処理温度の上限値、下限値、真空排気継続時間を外部より入力設定可能である真空状態監視方法。
【請求項１９】
請求項９から１８のうちのいずれか一項記載の真空状態監視方法において、表示手段に、マススペクトル、不飽和度ヒストグラム、全イオン強度積算値、真空度、グループイオン強度積算値の比、ベーキング処理温度、全イオン強度積算値の上限値、下限値、グループイオン強度積算値比の閾値、ベーキング処理温度の上限値、下限値、真空排気継続時間を表示することを特徴とする真空監視方法。
【請求項２０】
真空装置の残留ガスをイオン化するイオン源と、このイオン源で生成したイオンを質量分析しイオン強度を計測する質量分析計と、計測されたイオン強度を処理し残留ガスに対応したマススペクトルを算出するデータ処置手段とを有する真空状態監視装置であって、
上記データ処理手段は、
取得したマススペクトル上の各イオンのうち、特定のイオンの質量対電荷比から不飽和度を算出する手段と、算出した不飽和度ごとに上記マススペクトルに示されたイオン強度の値を積算して不飽和度ヒストグラムを得る手段と、
を備えることを特徴とする真空状態監視装置。
【請求項２１】
真空装置の残留ガスをイオン化するイオン源と、このイオン源で生成したイオンを質量分析しイオン強度を計測する質量分析計と、計測されたイオン強度を処理し残留ガスに対応したマススペクトルを算出するデータ処置手段とを有する真空状態監視装置であって、
上記データ処理手段は、
取得したマススペクトル上の各イオンの質量対電荷比から不飽和度を算出する手段と、算出した不飽和度ごとに上記マススペクトルに示されたイオン強度の値を積算して不飽和度ヒストグラムを得る手段と、
上記不飽和度ヒストグラムを時間経過に従い取得して複数の不飽和度ヒストグラム間で演算を行い、演算結果を表示する手段と、
を備えることを特徴とする真空状態監視装置。
【請求項２２】
ベーキング処理が行われる真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出しマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視装置において、
上記マススペクトルから定められた質量範囲のイオンのイオン強度を積算して全イオン強度積算値を求める手段と、
上記マススペクトル上のイオンの質量対電荷比からイオンの不飽和度を求める手段と、
不飽和度が同じイオンの信号強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を求める手段と、
求めた不飽和度に基づいて、イオンを複数のグループに分類しグループ内のイオン強度積算値をさらに積算して複数のグループ毎のグループイオン強度積算値を求める手段と、
上記グループイオン強度積算値間の比を求めることにより真空状態を監視する手段と、
を備えることを特徴とする真空状態監視装置。
【請求項２３】
ベーキング処理が行われる真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析装置により質量対電荷比毎にイオン強度を検出しマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視装置において、
上記マススペクトルから定められた質量範囲のイオンのイオン強度を積算して全イオン強度積算値を求める手段と、
上記マススペクトル上のイオンの質量対電荷比から全てのイオンの不飽和度を求める手段と、
求められた不飽和度に基づいて、イオンを複数のグループに分類する手段と、
同一グループ内のイオンのイオン信号強度を積算し、グループイオン強度積算値を求める手段と、
上記グループイオン強度積算値間の比を求めて真空状態を監視する手段と、
を備えるとを特徴とする真空状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空装置の真空状態を監視する真空状態監視方法及び真空状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
質量分析計や電子顕微鏡をはじめとして、イオンや電子などの荷電粒子を用いて分析、観察または加工などを行う装置の多くは、１０−５Ｐａ以上の真空度を必要としている。
【０００３】
真空度が悪化すると、試料の汚染を招くだけでなく、高速に加速された電子やイオンが装置内の残留ガス分子と衝突して荷電粒子ビームが散乱し、さらに荷電粒子自身にエネルギの広がりを持つなど装置の基本性能を劣化させる事となる。
【０００４】
そのため、これら装置は、複数の真空ポンプを装着して高真空を常に維持するようにしている。
【０００５】
しかし、分析や加工のために分析試料を交換する際に、試料室などを一時、大気圧に戻す必要があるため、試料導入系や試料室が汚染されていると、試料を直ちに汚染することとなる。
【０００６】
試料の汚染を防ぐためには、試料導入系や試料室を常に清浄な状態に保ち、かつ、試料交換の際、大気圧から速やかに高真空状態に到達出来ることが必要である。
【０００７】
一方、これら真空装置を加工、組立てる際には、多くの部品が加工組立て段階で油など有機化合物により汚染される。そのため、真空装置の組立て後、装置付属の真空ポンプだけでは、有機化合物で汚染された装置を短時間に高真空を達成することは出来ない。
【０００８】
また、真空装置内の部品間の狭い隙間内の汚れや真空ポンプから離れた場所の汚れなどは真空ポンプによる真空排気のみでは容易に取り除けない。これは、真空装置の壁面に付着した汚れは、真空排気の間、絶え間なく装置内に流入するからである。
【０００９】
このため、長時間に渡り、真空排気する必要があるが、真空装置の真空排気立上げの時間が長期化することは、組立て調整の能率を著しく低下することとなると共に、高価な真空装置の原価を上昇させる一因となる。
【００１０】
そこで、真空初排気の長期化を未然に防ぐため、一般に組立て前の部品や容器の洗浄や汚染防止が行われる。また、組立ての際の汚染を防ぐなどの措置が行われるが、装置の汚染を完全に取り除くことは不可能である。
【００１１】
そのため、真空装置の組立て後、高真空を必要とする部品や部位を真空排気しながら高温で焼きだし（ベーキング）脱ガスすることが行われる。このベーキング処理は、真空容器にヒータを装着して、真空容器を高温に加熱しながら真空排気を継続する処理である。
【００１２】
このベーキング処理により、部品の表面に吸着した多くの有機化合物が熱分解や脱着して真空ポンプで排気除去される。これにより、残留ガスの少ない清浄な真空が得られるようになる。
【００１３】
真空装置は要求される真空度に応じてベーキング温度や排気時間は決められるが、ベーキング処理時間は、温度１００℃から４００℃にて１週間から１０日間程度である。
【００１４】
一般に、高真空を達成するためには，充分なベーキング処理が重要である。そのため、通常、充分すぎる温度で長時間ベーキング処理が行われる。ベーキング処理の進行はイオンゲージ真空計による真空度の監視が一般的に行われている。
【００１５】
また、真空装置に四重極質量分析計（ＱＭＳ）を装着して、残留ガスのマススペクトルを取得し、真空度を監視する事も行われている。
【００１６】
この場合、ベーキング処理の温度設定、真空排気期間は、監視した真空度に基づいて、経験的に定められている。
【００１７】
なお、真空状態の監視ではないが、質量分析計を用いて、内燃機関等の燃焼の質を監視する「燃焼状態監視方法及びその装置」が特許文献１に記載されている。
【００１８】
この特許文献１記載の技術においては、質量分析計により検出されたイオンの質量対電荷比から不飽和度を求め、不飽和度が同じイオンの信号強度値を不飽和度毎に積算して、排ガスの構成成分を把握する技術である。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−４５９４号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術においては、ベーキング処理の温度や真空排気時間の設定は、真空計の指示に基いて行われてきた。
【００２１】
しかし、真空計が与える真空度は、残留ガス全体の存在量を示すのみであり、残留ガス量の時間変化などの情報は何ら得ることはできない。
【００２２】
その結果、高真空度を得るためのベーキング処理の温度や排気時間の最適値の見極めなどは経験者でも困難であった。このため、ベーキング処理期間の短縮化を図ることができず、高真空度を得るためには、充分過ぎる温度と充分すぎる排気時間によりベーキング処理を行うことが一般的であった。
【００２３】
したがって、ベーキング処理継続中に、汚染が少なくなり、ベーキング処理を行う必要がなくなっても、それを検知することができず、ベーキング処理を継続することが頻繁に行われている。
【００２４】
また、汚染が多く、更なるベーキングが必要にも拘わらず、ベーキング処理を中断するか、ベーキング条件を変更することなどが行われてきた。
【００２５】
そこで、真空装置に四重極質量分析計を接続し、残留ガスの様子を観察することで、汚染の状況を把握することが考えられる。
【００２６】
しかし、四重極質量分析計から得られるマススペクトルは複雑であり、その解析には高度の知識、経験が要求される。また、四重極質量分析計ではイオン源や検出器周囲の真空度等により残留ガスの検出感度が良く変わることがある。また、ベーキング処理の進行により、増減するイオン種も大きく変化する。
【００２７】
そのため、単純にある特定のイオンの強度変化やある質量範囲のイオンの強度積算値の変化をモニタするか、トレースを行って、ベーキング処理条件を変更設定すると、条件値に大きな誤差が生じることがある。
【００２８】
すなわち、不十分な温度のベーキング処理による排気継続時間の長期化や、過剰ベーキング処理による部品の損傷や、終点を知らずにベーキングを継続するなどの行為が頻繁に行われることとなってしまう。
【００２９】
本発明の目的は、真空装置内の汚損状態を、正確に、且つ容易に把握可能な真空状態監視方法及びその装置を実現することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出してマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法及び装置において、上記マススペクトル上のイオンのうち、全イオン又は特定のイオンの質量対電荷比から上記特定イオンの不飽和度を計算するステップと、求めた不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を計算して不飽和度ヒストグラムを作成するステップと、作成した不飽和度ヒストグラムに基づいて真空装置の真空状態を監視するステップとを備える。
【００３１】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記特定のイオンは、質量対電荷比又は質量範囲の指定により設定される。
【００３２】
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記不飽和度の計算は、特定のイオンを炭化水素と仮定して求める。
【００３３】
（４）また、好ましくは、上記（１）、（２）において、上記不飽和度の計算及びイオン強度積算値の計算は、計算から排除するイオンを複数設定し、設定されたイオンを順次不飽和度計算及びイオン強度積算値計算から排除することにより、不飽和度ヒストグラムを作成して、表示手段に表示する。
【００３４】
（５）また、好ましくは、上記（１）において、作成した複数の不飽和度ヒストグラムの互いの比較は、経過時間が大のヒストグラムから小のヒストグラムを減算し、真空装置の真空状態を監視する。
【００３５】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（５）において、不飽和度ヒストグラムの減算前及び減算後の不飽和度ヒストグラムを表示手段に表示する。
【００３６】
（７）また、好ましくは、上記（６）において、不飽和度ヒストグラムの減算の結果は棒グラフで表示し、負となった不飽和度のイオン強度は、基準線に対して、負を示す方向に、正となった不飽和度のイオン強度は、基準線に対して、正を示す方向に表示する。
【００３７】
（８）ベーキング処理が行われる真空装置の残留ガスをイオン化し、質量分析計により質量対電荷比毎にイオン強度を検出しマススペクトルを得て真空状態を監視する真空状態監視方法及び装置において、上記マススペクトルから定められた質量範囲のイオンのイオン強度を積算して全イオン強度積算値を求めるとともに、上記マススペクトル上のイオンの質量対電荷比からイオンの不飽和度を求めるステップと、求めた不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算してイオン強度積算値を求めるステップと、求めた不飽和度に基づいて、イオンを複数のグループに分類し、分類したグループ内のイオン強度積算値をさらに積算して複数のグループ毎のグループイオン強度積算値を求めるステップと、上記グループイオン強度積算値間の比を求めることにより真空状態を監視するステップとを備える。
【００３８】
（９）好ましくは、上記（８）において、不飽和度０から３．５のイオンを第１のグループとし、不飽和度４から７のイオンを第２のグループとする。
【００３９】
（１０）また、好ましくは、上記（９）において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値を越え、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のグループイオン強度積算値の比が定められた閾値を越える場合、真空装置のベーキング処理温度を下げ、真空排気を継続する。
【００４０】
（１１）また、好ましくは、上記（１０）において、真空装置のベーキング処理温度が予め設定された下限値に達した時、真空装置の汚染を示す警報を表示する。
【００４１】
（１２）また、好ましくは、上記（９）において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値未満であり、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のイオン信号強度積算値比が、定められた閾値を越える場合、真空装置のベーキング処理温度を上昇させ、真空排気を継続する。
【００４２】
（１３）また、好ましくは、上記（９）において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値を越え、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のグループイオン強度積算値の比が定められた閾値未満である場合、真空装置のベーキング処理温度を維持したまま真空排気を継続する。
【００４３】
（１４）また、好ましくは、上記（９）において、上記全イオン強度積算値が定められた上限値未満であり、かつ上記第１のグループと第２のグループとの間のイオン強度積算値の比が定められた閾値未満である場合、真空装置のベーキング処理温度を上昇させ、真空排気を継続する。
【００４４】
（１５）また、好ましくは、上記（１４）において、上記全イオン強度積算値が定められた下限値未満となったとき、真空装置のベーキング処理の完了を示す信号を発生する。
【００４５】
（１６）また、好ましくは、上記（８）〜（１５）において、全イオン強度積算値の上限値、下限値、グループイオン強度積算値の比の閾値、ベーキング処理温度の上限値、下限値、真空排気継続時間を外部より入力設定可能である。
【００４６】
（１７）また、好ましくは、上記（８）〜（１６）において、表示手段に、マススペクトル、不飽和度ヒストグラム、全イオン強度積算値、真空度、グループイオン強度積算値の比、ベーキング処理温度、全イオン強度積算値の上限値、下限値、グループイオン強度積算値比の閾値、ベーキング処理温度の上限値、下限値、真空排気継続時間を表示する。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である真空状態監視装置の概略構成図である。
図１において、真空状態監視装置は、イオン源１０と、質量分析部１１と、検知器１２と、データ処理装置１４とを備えている。
【００４８】
イオン源１０、質量分析部１１、検知器１２は、真空排気される真空装置１にフランジを介して装着され、検知器１２により真空装置１の内部２の残留ガスのマススペクトルを随時取得することができる。
【００４９】
真空装置１には真空ポンプ５が装着され、真空容器内部２、イオン源１０、質量分析部１１、検知器１２が収容された容器内を真空排気する。そして、真空装置内部２の真空度は、真空装置１の壁面に配置された真空計６により計測される。
【００５０】
また、真空装置１の容器の壁面にはベーキング用のヒータ３が装着され、真空排気中に、真空装置１の内部２を高温に加熱できるようになっている。ヒータ３にはベーキング制御電源４からの電流が配線２５を経由して供給される。
【００５１】
また、データ処理装置１４からは、質量分析部１１を制御する信号が信号線２４を介して質量分析計制御装置１３に送られる。
【００５２】
ベーキング温度や真空排気操作の指令信号などは、質量分析計制御装置１３から信号線２３を経由してベーキング制御電源４に送られる。また、真空計６により計測された真空装置容器内部２の真空度は、真空計６から、信号線２６、ベーキング制御電源４、信号線２３、２４を経由してデータ処理装置１４に送られる。
【００５３】
また、データ処理装置１４からの指示により、真空装置１の真空ポンプ５が起動して、真空装置内部２の真空排気が開始される。真空ポンプ５が起動されると、真空装置１に装着されたイオン源１０、質量分析部１１、検知器１２が配置された空間も同時に真空排気される。
【００５４】
真空ポンプ５が起動されてから、一定時間経過後、真空装置１に装着された真空計６により真空装置内部２の真空度が計測されてデータ処理装置１４に送られる。
【００５５】
データ処理装置１４は、真空装置内部２の真空度が１０−４Ｐａ程度になると、イオン源１０、質量分析部１１、検知器１２を起動する信号を質量分析計制御装置１３に送る。
【００５６】
ここで、真空装置内部２の残留ガスは、イオン源１０から電子線の照射を受けイオン化される。生成したイオンは、質量分析部１１により質量分析され、検知器１２により、質量対電荷比毎のイオン強度が検知されて、マススペクトルが得られる。
【００５７】
データ処理装置１４は、取得したマススペクトルから、先ず、定められた質量範囲内のイオンのイオン強度を積算して、その値を全イオン強度積算値ΣＩとして記録する。
【００５８】
ここで、積算するイオンの質量範囲を限定することにより、残留ガスの状態を推定できる。質量５０から１３０までのイオンを積算すれば、真空容器内部２に存在する有機化合物の全体量を把握できる。全イオン強度積算値ΣＩは真空容器内部２の有機物による汚れの絶対量を示す指標となる。
【００５９】
しかし、全イオン強度積算値ΣＩは有機物の存在量を示す指標になっても、汚れの内容を判断することはできない。また、ベーキング処理、真空排気処理の進行に従い、真空容器内部２の有機物の絶対量と組成は変化する。これは、真空装置１の壁面がヒータ３により強熱されるため、真空容器の壁面に吸着した有機化合物が脱着したり、真空装置１の壁面上で熱分解を受けたりするためである。
【００６０】
このため、たとえ真空度が同じでも、ベーキング処理の前後では残留ガスの組成はまったく異なっている場合がある。
【００６１】
つまり、真空排気初期段階では真空装置内２に残留する水や空気に由来するイオンが顕著である。有機化合物が残留ガスの酸素と熱による熱分解や酸化により生じた二酸化炭素、一酸化炭素も観察される。
【００６２】
ベーキング処理の進行に伴い、真空装置１の内壁に吸着された油や汚れが脱離しはじめ、長時間の加熱により、多くの有機化合物が脱離する。しかし、真空装置１の内壁に強く吸着した汚れや真空装置の部品の隙間に溜まった汚れは簡単に脱離することは無く、最終的に熱分解や酸化を受けることとなる。汚染源となる吸着等した有機物は、熱分解を受けて、比較的小さな化合物となり、真空装置内２に放出され真空ポンプ５で排気される。
【００６３】
真空装置内部２の残留ガスは上記のように時間経過とともに変化していると考えられる。
【００６４】
しかし、実際の真空排気、ベーキング処理においては、残留ガスの質、内容を知ることは困難であった。
そこで、本願発明者は、残留ガスマススペクトル上のイオンの不飽和度Ｕを追求することにより、ベーキング処理、真空排気の進行に伴う残留ガスの変化を的確に把握できることを実験により見出した。
【００６５】
以下、本発明の実施例につき説明する。
（第１の実施例）
図２は、真空装置を組み立てて真空排気開始後、５時間経過した残留ガスのマススペクトル（図２のａ）と、それに加えて、さらに２００℃で１０時間ベーキング処理を行った後の残留ガスのマススペクトル（図２のｂ）とを示すグラフである。
【００６６】
図２において、マススペクトルの横軸は質量対電荷比（ｍ／ｚ）であり、縦軸はイオン強度を対数で表示したものである。図２のａ、ｂ共に、イオン強度に波打ちはあるものの、ｍ／ｚ１２から２００まで連続的にイオンが検出されている。
【００６７】
図２のａとｂとを比較して、直感的に、図２のｂのマススペクトルの方が図２のａに比べて、全体のイオン強度値が小さいことが読み取れる。
【００６８】
しかし、これら２つのマススペクトルからそれ以上の情報を引き出すには高度の知識と長時間の解析が要求される。
【００６９】
ところで、熱分解や酸化により汚染物である有機化合物は、より小さな化合物に変化するが、この変化に伴い分子の不飽和度Ｕが増加する。飽和炭化水素は酸化されて、不飽和炭化水素、芳香族炭化水素、縮環芳香族などへ変化し、真空容器内部２に順次放出される。
【００７０】
これにより、真空容器内部２の残留ガスを不飽和度Ｕに注目して観察すればベーキング処理の進行具合、つまり、真空容器内部２の汚染状態の変化を追跡できるようになる。
【００７１】
ここで、不飽和度Ｕとは、炭化水素類の環状構造及び不飽和結合（二重結合、三重結合）の数により得られるものである。この不飽和結合は、化学式の二重結合あたり１、環一個あたり１、三重結合一個あたり２と定義され、不飽和度Ｕは分子内にこれらがいくつ存在するか積算した数となる。
【００７２】
例えば、エチレンＣ２Ｈ４は、分子内に二重結合が一個存在するため、不飽和度Ｕは１である。また、ブタジエンＣ４Ｈ６は、分子内に二重結合が二個存在するため不飽和度Ｕは２である。
【００７３】
また、シクロヘキサンＣ６Ｈ１２は環を一個持つため不飽和度Ｕは１である。ベンゼンＣ６Ｈ６は、一個の環と３個の二重結合とを持つため不飽和度Ｕは４となる。
【００７４】
特許文献１に示されているように、マススペクトル上に出現するイオンを全て炭化水素と仮定すると、イオンの質量ｍから直接不飽和度Ｕを求めることが出来る。
【００７５】
つまり、イオンの質量をｍとすれば、このイオンの炭素数ｎは次式（１）から算出することができる。
【００７６】
｛（ｍ−２）／１４｝≦  ｎ  ≦  （ｍ／１２）      −−−（１）
ただし、ｎは正の整数である。
上記（１）により得られた炭素の数ｎから、イオンの不飽和度Ｕは次式（２）により算出できる。
【００７７】
Ｕ＝（１４ｎ＋２−ｍ）／２      −−−        （２）
つまり、マススペクトル上に出現したイオンの質量ｍから、上記式（１）に従い炭素数ｎを求め、上記式（２）から不飽和度Ｕを求めることができる。そして、マススペクトル上の全てのイオンに関して不飽和度Ｕを求めた後、同じ不飽和度Ｕを持つイオンのイオン強度値を積算する。
【００７８】
不飽和度Ｕが０から６．５まで０．５毎に、１４個の不飽和度Ｕを算出し、それに対応したイオン強度積算値をヒストグラムとして得る。このヒストグラムを不飽和度ヒストグラムと呼ぶ。
【００７９】
不飽和度Ｕが０や０．５のイオンは飽和炭化水素、不飽和度Ｕが１、１．５のイオンは不飽和炭化水素（オレフィン）、環状脂肪族炭化水素、不飽和度Ｕが２から３．５のイオンは不飽和脂肪族炭化水素（オレフィン）、不飽和度Ｕが４、４．５のイオンは芳香族炭化水素、不飽和度Ｕが５から６．５のイオンは芳香族、縮環芳香族などのイオンと帰属できる。
【００８０】
マススペクトルから、イオンの不飽和度Ｕを求め、同じ不飽和度のイオンの強度値を積算することにより、不飽和度ヒストグラムを得ることができる。
【００８１】
図３は、ｎ−ヘキサンのマススペクトル（図３の（ａ））と、不飽和度ヒストグラム（図３の（ｂ））を示す図である。
【００８２】
また、図４は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ヘキサン、酢酸エチル、シクロヘキサンの不飽和度ヒストグラムを示す図である。
【００８３】
ｎ−ヘキサンは分子量８６、Ｃ６Ｈ１４の分子式を持つ直鎖状の飽和炭化水素である。マススペクトル上には分子イオン（ｍ／ｚ＝８６）や断片イオン（ｍ／ｚ＝５７、４３、２９・・・）などが出現している。
【００８４】
このマススペクトルから上記の方法で各イオンの不飽和度Ｕを算出して得た不飽和ヒストグラムが図３の（ｂ）に示すグラフである。図３の（ｂ）からマススペクトル（図３の（ａ））を構成するイオンの大半は不飽和度０から２．５であることが分かる。
【００８５】
ｎ−ヘキサンのイオンにおいては、不飽和度４以上の高い不飽和度Ｕを持つイオンは無い。ベンゼン、トルエン、キシレンはベンゼン環を１個持つ化合物である。
【００８６】
それらの構造の類似性は不飽和度ヒストグラムを示す図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）からも明らかである。また、不飽和度３．５から４．５のイオンがマススペクトルの大半を占めていることがわかる。
【００８７】
一方、飽和炭化水素のｎ−ヘキサンの不飽和度ヒストグラムを示す図４（ｄ）は、ベンゼンなどのヒストグラムである図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したものと全く異なっている。これは、不飽和度ヒストグラムは、ｎ−ヘキサンとベゼンとの間には構造上類似性が無いことを示している。
【００８８】
また、脂肪酸エステル類の酢酸エチル（図４の（ｅ））は、不飽和度０．５と１の飽和炭化水素に由来するイオンと不飽和度５．５から６．５に分布する含酸素化合物のイオンで構成されていることがわかる。
【００８９】
シクロヘキサンＣ６Ｈ１２は、環を持つ化合物で不飽和度１から３．５までの不飽和炭化水素のイオンがマススペクトルを占めていることがわかる（図４の（ｆ））。
【００９０】
通常のマススペクトルの横軸は、質量対電荷比（ｍ／ｚ）で化合物の分子量により伸び縮みする。
【００９１】
一方、不飽和度ヒストグラムの横軸は、０から６．５と常に固定であり、不飽和度ヒストグラム同士を比較することにより、構成物質の比較が極めて単純になる。
【００９２】
図４に示したように、多くの化合物は不飽和度ヒストグラムにすることにより、情報は整理されてマススペクトルの性格をより明確にあらわすことができる。
【００９３】
図５は、不飽和度ヒストグラム上に現れるイオンから推定される化合物群を示す図である。
【００９４】
図５の（ａ）の不飽和度０から０．５は飽和炭化水素、図５の（ｂ）の不飽和度１から３．５は不飽和炭化水素、環状化合物、図５の（ｃ）の不飽和度４から５は芳香族炭化水素、図５の（ｄ）の不飽和度５．５から６．５は縮環芳香族炭化水素または含酸素化合物に由来するイオンとみなされる。
【００９５】
実際の残留ガスを構成する成分は、単一ではなく、極めて多くの成分が重畳したものとなる。しかし、残留ガスの平均的な特徴は不飽和ヒストグラム上に反映される。
【００９６】
図６は、切削油で汚染された真空装置の残留ガスのマススペクトル（図６の（ａ））と、その不飽和ヒストグラム（図６の（ｂ））を示す図である。
【００９７】
図６の（ａ）に示すマススペクトル上には質量１４毎に、波打ったイオンが全質量領域に渡り出現している。この図６の（ａ）から、炭化水素類に由来するイオンにより真空装置は汚染されていることは容易に判断できるが、それ以上の情報を得ることはできない。
【００９８】
一方、図６の（ｂ）に示した不飽和度ヒストグラムから、以下のことが判断できる。
汚染の大半は不飽和度Ｕが０と０．５との飽和炭化水素と、不飽和度Ｕが１から２．５の不飽和度の小さい不飽和炭化水素化合物である。
【００９９】
また、不飽和度Ｕ６．５に出現したイオンは含酸素化合物に由来するものと推定できる。
【０１００】
不飽和度Ｕ４から６にイオンが少ないことから、芳香族化合物の汚染、即ち、灯油や軽油などの鉱油の汚染は無いことがわかる。
【０１０１】
実際の残留ガスのマススペクトルから不飽和度ヒストグラムを作成してみると以下のような不都合が生じる。
つまり、残留ガスを主に構成する成分が数種類以下と少なく、残留ガスの大半を占める場合、不飽和度ヒストグラムは主成分で飽和占有され、それ以外の成分が不飽和度ヒストグラムから消えてしまう。
【０１０２】
これを解消する表示法には、イオン強度を対数表示とする方法があるが、この対数表示法は直感的な判断を困難にする。
【０１０３】
そこで、上記欠点を克服し、不飽和ヒストグラムの特性を残したまま、直観的な判断に優れる方法を以下に示す。
【０１０４】
図７は、残留ガスのマススペクトル（図７の（ａ））と、不飽和ヒストグラム（図７の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））とを示す図である。
【０１０５】
不飽和ヒストグラム（図７の（ｂ））は、図７の（ａ）に示した残留ガスマススペクトル上に出現した質量１２以上のイオンの不飽和度Ｕを求めて作成した不飽和度ヒストグラムである。
【０１０６】
不飽和度Ｕが６、６．５のイオンのみが不飽和度ヒストグラム上に示されている。つまり、不飽和度６、６．５以外のイオンは、ヒストグラム上に無視できるレベルとされる。
【０１０７】
不飽和度６、６．５のイオンは、真空装置内のｍ／ｚ＝１８、Ｈ２Ｏイオン及びＨ２Ｏイオンの断片イオンであるｍ／ｚ＝１７、ＨＯイオンなどである。残留ガスの大部分が水であるため、不飽和度ヒストグラムは、これらＨ２Ｏイオン、断片イオン、ＨＯイオンで占有され、それ以外のイオンは観察され難くなる。
【０１０８】
不飽和度Ｕの計算をｍ／ｚ１２からでなくｍ／ｚ２０から開始することにより、水の影響を排除した不飽和度ヒストグラムを、図７の（ｃ）に示す。
【０１０９】
水に由来する不飽和度Ｕが６、６．５のイオンの強度は激減して他の不飽和度Ｕのイオンが顕著になってくる。不飽和度Ｕ１に出現したイオンは空気の窒素Ｎ２に由来するものである。
【０１１０】
また、酸素Ｏ２に由来するイオンは不飽和度６に出現している。この残留ガスの不飽和度ヒストグラム（図７の（ｃ））から、真空排気時間の不足や、小さなエアーリークの存在を推定することができる。
【０１１１】
ここで、水を不飽和度ヒストグラムから排除することにより、空気が残留ガスの主成分であることが判明した。不飽和度ヒストグラムの計算に窒素Ｎ２＝２８と酸素Ｏ２＝３２の両イオンを排除した不飽和度ヒストグラムを図７の（ｄ）に示す。
【０１１２】
図７の（ｄ）において、不飽和度０に出現したピークは二酸化炭素ＣＯ２＝４４に由来するものである。不飽和度０、０．５は飽和炭化水素、不飽和度１から２．５に分布するイオンは不飽和炭化水素である。
【０１１３】
これから、この真空装置は真空排気の継続時間が不足であり、水が残留ガスの大部分を示していることが判断できる。また、エアーリークの存在も考えられるため、リーク個所の探求も必要になる。
【０１１４】
空気、即ち、酸素の存在と有機物とによる汚れの存在により、残留ガス中には二酸化炭素ＣＯ２が３番目の成分として存在する。さらに、飽和、不飽和炭化水素による汚れが存在する。
【０１１５】
以上から、この真空装置においては、エアーリーク個所の探求と、真空排気の継続が必要である。また、更なる高真空を得るためにはベーキング処理が必要になる。ベーキング処理により、水、空気、二酸化炭素ＣＯ２、さらには油などの有機化合物の汚れを除去することができる。
【０１１６】
以上のように、通常のマススペクトルから判読できなかった多くの情報が不飽和度ヒストグラムから読み取ることができる。また、水イオンを適宜、不飽和度計算から排除することで、弱小ピークを顕在化させ残留ガスの特徴をより顕在化させることも可能になる。
【０１１７】
図８は、真空中における可動部分の潤滑材に高真空用オイルのフォンブリンを用いた真空装置の残留ガスのマススペクトル（図８の（ａ））と、不飽和度ヒストグラム（図８の（ｂ）、（ｃ））とを示す図である。
【０１１８】
フォンブリンは蒸気圧が非常に低く、マススペクトルからはフォンブリンの存在は不明確である。
【０１１９】
質量２０以上の不飽和度ヒストグラムを図８の（ｂ）に示す。
図８の（ｂ）において、不飽和度１及び６は窒素Ｎ２、酸素Ｏ２の存在を示している。
【０１２０】
不飽和度ヒストグラムの計算から窒素、酸素を排除したものを図８の（ｃ）に示す。この図８の（ｃ）において、不飽和度０にＣＯ２由来のピークが出現している。また、不飽和度１．５に出現したピークはフォンブリン特有の断片イオンＣＦ３＝６９のイオンに由来するものである。
【０１２１】
これから、蒸気圧の低いフォンブリンまで不飽和度ヒストグラムにより検出可能になった。
【０１２２】
上述のように、高真空を得るために、真空排気の継続と、ベーキング処理は不可欠である。特に、高真空とクリーンな真空とを必要な場合、長時間の真空排気と高温のベーキング処理が必要である。そして、できるだけ短時間にクリーンな高真空を達成するためには、真空状態の監視が不可欠である。
【０１２３】
不飽和度ヒストグラムを、上述のように、残留ガス解析のため用いることにより真空状態を把握することができる。しかし、真空排気が長時間になると不飽和度ヒストグラム自身も長時間類似ものが得られるようになり、比較、解析も困難になる。
【０１２４】
この困難さを解消するためには、不飽和度ヒストグラムの演算を行えば良い。つまり、２つの不飽和度ヒストグラムの同じ不飽和度に相当するイオン強度の演算を行う。
【０１２５】
図９は、ベーキング処理理前後の不飽和度ヒストグラム（図９の（ａ）、（ｂ））と、その差を示すヒストグラム（図９の（ｂ−ａ））とを示す図である。
【０１２６】
図９において、ベーキング処理前の残留ガスの不飽和度ヒストグラム（図９の（ａ））からは飽和、不飽和炭化水素類が大量に存在することがわかる。
【０１２７】
ベーキング処理後の不飽和度ヒストグラム（図９の（ｂ））は、飽和、不飽和炭化水素類が多少減少していることがわかる。
【０１２８】
しかしながら、図９の（ａ）と（ｂ）との直感的な比較では、残留ガス中の成分の増減を正確に判断することはできない。
【０１２９】
そこで、不飽和度ヒストグラム（図９の（ｂ））から不飽和度ヒストグラム（図９の（ａ  ））を減算する。この場合、同じ不飽和度に相当するイオン強度の減算を行う。
【０１３０】
上記減算の結果を図９の（ｂ−ａ）に示す。図９の（ｂ−ａ）において、減算の結果が負となったイオン強度は図の下向きに表し、減算の結果が正となったイオン強度は図の上向きに表す。
【０１３１】
即ち、これによりベーキング処理、真空排気処理の継続により減少した成分は下向き、増加した成分は上向きに表示されることとなる。この差ヒストグラム（図９の（ｂ−ａ））から飽和炭化水素、不飽和炭化水素が主として排気除去されているのが分かる。
【０１３２】
また、不飽和炭化水素の中でも不飽和度の小さい方から順次、排気除去されていっていることがわかる。飽和、不飽和炭化水素類は減少するが、不飽和度４以上の芳香族炭化水素は増加していることが判断できる。
【０１３３】
図１０、図１１、図１２は、小さな真空部品の真空脱ガス状態をモニタするために不飽和ヒストグラムを活用した例の説明図ある。なお、図１０、図１１、図１２の最上段に小さな真空部品の脱ガスの状態を示し、縦軸が温度、横軸は排気時間を示す。
【０１３４】
図１０〜図１２においては、真空部品を真空容器に挿入し、加熱、加熱真空排気により脱ガスを行ない、２時間、室温にて真空排気を継続し、マススペクトルを取得する。そして、真空部品を６０℃に加熱して６時間真空排気し、真空排気開始から３時間、６時間の時刻でマススペクトルを取得した結果である。
【０１３５】
真空排気開始から８時間でヒータをＯＦＦとして真空部品を室温まで放置冷却し、真空排気を室温状態で継続する。真空排気開始から２０時間の時点でマススペクトルを得た後、真空排気を停止して真空部品の真空脱ガスを終了したものである。
【０１３６】
図１０の（１）から（４）は、上述のようにして取得されたマススペクトルを示す。図１０の（１）は、真空排気開始から２時間のマススペクトルであり、このマススペクトルから水、空気と炭化水素類の存在が分かる。
【０１３７】
次に、真空部品が加熱されることにより、ガスが大量に放出される。図１０の（２）は、真空部品を６０℃での真空排気初期のマススペクトルであり、この時点で出現した全てのイオンのイオン強度が、図１０の（１）に示したマススペクトルに比して大きくなっている。
【０１３８】
図１０の（３）は、真空部品を加熱してから３時間後のマススペクトルであり、このマススペクトルから真空排気初期に比較して多くの成分が減少していることがわかる。
【０１３９】
図１０の（４）は、真空部品を加熱してから、２０時間後のマススペクトルであり、残留ガスの成分はほとんどマススペクトル上から消失している。
【０１４０】
このように、マススペクトルの変化からは、上記のような定性的な解析は可能であるが、定量的な把握は不可能である。
【０１４１】
図１０に示した真空排気の状態を不飽和ヒストグラムから観察したものが図１１に示すものである。
【０１４２】
図１１の（１）は、真空開始１時間の不飽和ヒストグラムを示すグラフである。この段階では、ＣＯ２イオンや、飽和炭化水素や、比較的不飽和度の小さな不飽和炭化水素類が残留ガスの主成分である。
【０１４３】
そして、真空部品の加熱により、飽和、不飽和炭化水素類のガスが大量に放出された。また、不飽和度の大きい芳香族炭化水素も同時に放出されている。加熱と真空排気の継続により放出ガスは真空排気され次第に放出ガスは減少する。図１１の（２）、（３）に示す不飽和度ヒストグラムから飽和炭化水素が早めに排気されていることが分かる。
【０１４４】
図１２は、図１１に示したヒストグラムの差を示す差ヒストグラムである。
【０１４５】
図１２の（１）は図１１の（１）と同様であるが、図１２の（２）−（１）は、図１１の（２）の結果から（１）の結果を差し引いたグラフである。また、図１２の（３）−（２）は、図１１の（３）の結果から（２）の結果を差し引いたグラフである。また、図１２の（４）−（３）は、図１１の（４）の結果から（３）の結果を差し引いたグラフである。
【０１４６】
図１２の（２）−（１）に示す差ヒストグラムは、全てのイオンが正、すなわち、吸着成分がガスとして放出されたことを示している。つまり、真空部品の加熱により、真空部品に吸着した飽和炭化水素、不飽和炭化水素、芳香族炭化水素、含酸素化合物など全ての成分が放出されていることが分かる。
【０１４７】
加熱、真空排気を継続すると、差ヒストグラムは劇的に変化する。図１２の（３）−（２）に示す差ヒストグラムは、全てのイオンが負、すなわち、真空排気の継続により全成分が減少していることを示している。つまり、飽和、不飽和、芳香族炭化水素類は減少している。
【０１４８】
図１２の（４）−（３）に示す差ヒストグラムにように、２０時間の真空排気により全成分は減少し、真空部品の脱ガスは完了したことが判断できる。
【０１４９】
不飽和度ヒストグラムによる真空排気の経過監視を一般的に評価すると、以下の（１）〜（５）に示すようになる。図１３は、ベーキング処理の進行と不飽和度ヒストグラムの変化との関係を示す図である。
【０１５０】
（１）真空排気を開始してベーキング処理開始前の状態
ベーキング処理開始前は、真空装置の内壁に吸着した水、窒素、酸素、油（炭化水素類）が気化してくる。ガスの放出が多く真空度はあまり改善されない。図１３の（１）に示すように、水、窒素、酸素のイオンや不飽和度０から４以下の飽和、不飽和炭化水素に由来するイオンなどが残留ガスの大部分を占めている。
【０１５１】
（２）ベーキング開始後
真空装置の内壁がヒータにより過熱され、温度が上昇するに従い、内壁に吸着された炭化水素などが放出される。そのため、真空度は一時悪化する。図１３の（２）に示すように、不飽和度ヒストグラムにおいては、全体のイオンが増加するが、特に、不飽和度０から４以下の飽和、不飽和炭化水素を中心としたイオンが急激に増加する。この状態から、さらに真空排気を継続する。
【０１５２】
（３）ベーキング中期
ベーキングを継続していくと、初期のガス放出は次第に収まってくる。それとともに、残留ガスを構成する成分が変化してくる。図１３の（３）に示すように、不飽和度ヒストグラムの重心点が次第に高不飽和度（ヒストグラムの右）方向にシフトしてくる。これは飽和炭化水素が不飽和、芳香族炭化水素に比して放出されやすく、真空ポンプで早めに排気除去されることを意味している。
そのため、ベーキング処理の進行とともに、飽和度０と０．５のイオンの強度は１から４以下のイオンに比べて相対的に減少する。また、真空内壁に吸着された炭化水素は、熱や酸素により酸化され、飽和度が増加して、真空容器内に放出される。
【０１５３】
全体に放出されるガス量はほぼ一定となるようにベーキング温度は設定される。
【０１５４】
（４）ベーキング終期
ベーキング処理の継続に従い、真空装置内壁に吸着した多くの有機化合物は脱着し真空ポンプにより排気される。しかし、真空内壁や隙間に強く吸着した有機化合物の多くはまだ吸着されたままである。これら有機化合物はさらなる高温のベーキングによってのみ熱分解や酸化の後に脱着を受け真空容器内に放出させることができる。
図１３の（４）に示すように、飽和炭化水素や不飽和炭化水素類は、その強度を小さくし、代わって不飽和度４から６．５以下の芳香族が相対的に顕著になってくる。真空度は向上してくる。
【０１５５】
（５）ベーキング最終期
ベーキングの温度を上げながら真空排気を継続すると、真空内壁に吸着された有機物が極めて少なくなり、放出ガスが急激に減少する。図１３の（５）に示すように、真空度は急激に向上する。そして、マススペクトルのイオンも急激に減少する。芳香族や不飽和炭化水素のイオンが、僅かに残る状態となればベーキング処理の終了となる。
【０１５６】
このように、真空容器内の不飽和度が同じイオンの信号強度値を不飽和度毎に積算して、表示手段に表示するように構成すれば、長年の経験者でなくとも、ベーキング処理の進行、つまり、真空容器内の残留ガス成分の状態を容易に把握可能となる。
【０１５７】
図１３に示した（１）〜（５）の不飽和ヒストグラムを一つの画面に表示して、進行状況を判別できるようにしてもよいし、ヒストグラムの変化とともに、そのヒストグラムが、ベーキング処理初期か、中期か、終期かを示すかを文字表示することもできる。
【０１５８】
また、ベーキング初期のヒストグラムを常時表示し、その後のヒストグラムの変化を表示することもできる。
【０１５９】
以上のように、本発明の第１の実施例によれば、炭化水素イオン以外のイオンを除外して、イオンの不飽和度を求め、不飽和度が同じイオンの強度値を不飽和度毎に積算して、ヒストグラムを作成し、作成したヒストグラムに基づいて真空状態を把握するように構成したので、真空装置内の汚染状態を、正確に、且つ容易に把握可能な真空状態監視方法及びその装置を実現することができる。
【０１６０】
（第２の実施例）
上述した第１の実施例では、真空装置内部における残留ガス成分の状態を知るために、不飽和ヒストグラムの有効性及び、不飽和ヒストグラムの演算結果の有効性について記述した。
【０１６１】
第２の実施例では、ベーキング状態のモニタに不飽和ヒストグラムを用いるベーキング処理制御法について記述する。
【０１６２】
この第２の実施例の真空状態監視装置の構成は第１の実施例と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【０１６３】
この第２の実施例において、真空装置１に装着された質量分析計により残留ガスのマススペクトルを得た後、不飽和ヒストグラムに展開する。次に、展開した不飽和ヒストグラムから残留ガスの特徴を引き出し、ベーキング温度、真空排気時間の制御を行う。
【０１６４】
質量分析部１１により、マススペクトルとして検出されたイオンを不飽和度４未満、即ち、不飽和度０から３．５のイオンのグループと、不飽和度４から６．５までのイオンのグループとの２つに分割する。
【０１６５】
そして、不飽和度０から３．５のグループをｐとし、不飽和度４から６．５までのグループをａとして、これらグループごとにイオン強度を積算して、グループｐ及びグループａの積算値Ｉｐ、Ｉａを求める。さらに、これらの積算イオン強度の比ｒ＝Ｉｐ／Ｉａを求める。
【０１６６】
全イオン強度積算値ΣＩを算出し、この積算値ΣＩと、上記イオン強度の比ｒとをパラメータとして用いることにより真空装置のベーキング処理の温度等を制御することができる。
【０１６７】
つまり、上記パラメータΣＩ及びｒを、予め設定された複数の閾値と比較して残留ガス、真空状態を分類把握し、ベーキング温度、真空排気の継続時間、ベーキング処理の終点、真空排気の終点などを求めることができる。
【０１６８】
図１４は上記全イオン強度積算値ΣＩ、イオン強度の比ｒのパラメータによる真空の状態の分類図、図１５は真空の分類（真空度）と制御との関係を示す図である。
【０１６９】
また、図１６は全イオン強度積算値ΣＩ、イオン強度の比ｒが、ベーキングの進行（温度と経過時間）に伴い変化する様子を示す図である。図１７はベーキング処理による脱ガス処理の工程流れ図である。
【０１７０】
図１４に示すように、状態１は、ガス放出が少なく、汚染成分がそのまま放出される状態であり、真空度は高く、イオン強度の比ｒは大で、全イオン強度積算値ΣＩは小である。これはベーキング初期段階である。
【０１７１】
状態２は、ガス放出が多く、汚染成分がそのまま脱着し、放出される状態であり、真空度は低く、イオン強度の比ｒは大で、全イオン強度積算値ΣＩは大である。これはベーキング初中期段階である。
【０１７２】
状態３は、ガス放出が多く、汚染成分が熱分解し、酸化された成分が増加している状態であり、真空度は低く、イオン強度の比ｒは小で、全イオン強度積算値ΣＩは大である。これはベーキング中期段階である。
【０１７３】
そして、状態４は、ガス放出が少なく、汚染成分が熱分解し、酸化された成分のみの状態であり、真空度は高く、イオン強度の比ｒは小で、全イオン強度積算値ΣＩも小である。これはベーキング最終段階である。
【０１７４】
図１５、図１６を参照して、ベーキング処理制御の概略について、説明する。
状態１では、ベーキング温度Ｔｂを上げ、真空排気を継続する。図１６に示すように、イオン強度比ｒ、全イオン強度積算値ΣＩが上昇する。
【０１７５】
状態２では、積算値ΣＩがＳＩ１以上となり、ベーキング温度Ｔｂをその値で維持し、真空排気を継続する。積算値ΣＩがＳＩ２以上である状態２‘となった場合は、ベーキング温度Ｔｂを下げる。
【０１７６】
状態３では、イオン強度の比ｒがｒｓ以下となり、ベーキング温度をその値に維持し、真空排気を継続する。積算値ΣＩがＳＩ２以上である状態３‘となった場合は、ベーキング温度Ｔｂを下げる。
【０１７７】
状態４では、積算値ΣＩがＳＩ１以下となり、ベーキング温度Ｔｂを上げ、真空排気を継続し、ベーキング処理の終期を見極める。そして、ベーキング処理の終了である状態５へ状態を移動させる。
【０１７８】
次に、図１７を参照して制御動作フローにつき、説明する。
データ処理装置１４から真空装置１に装着した真空ポンプの起動を指示し、真空装置１の真空排気を開始する（ステップ３０）。このとき、ベーキングは行わず真空装置は室温に保たれている。そして、予め定められた時間（数時間程度）真空排気を継続する（ステップ３１）。
【０１７９】
次に、真空計６をＯＮとし、真空装置１内の真空度を計測する。真空度が１０−４Ｐａを下回れば質量分析計を起動する（ステップ３２）。
【０１８０】
続いて、残留ガスのマススペクトル取得し、データ処理装置１４に送る。全イオン強度積算値ΣＩとイオン強度の比ｒを求める（ステップ３３）。
【０１８１】
そして、全イオン強度積算値ΣＩとイオン強度の比ｒとが予め設定された閾値（ＳＩ１、ｒｓ）との比較により真空状態を、以下▲１▼〜▲５▼に分類し（ステップ３４）、それぞれ、処理を進める。
【０１８２】
▲１▼ΣＩ＜ＳＩ１であり、かつ、ｒ＞ｒｓである状態１（図１６のｔ０からｔ１の期間）
全イオン強度積算値ΣＩが上限の閾値ＳＩ１を越えず、かつイオン強度の比ｒが比の閾値ｒｓを越えた状態である。ＳＩ１やｒｓはデータ処理装置１４にあらかじめ入力設定され、最終的にベーキングにより達成すべき真空度に対応して入力される。
【０１８３】
この状態１は、真空排気の初期でベーキング温度Ｔｂが低い場合に出現する。放出ガスの量は比較的少ないが、放出ガスは不飽和度の小さな炭化水素が主である。
【０１８４】
ベーキングの初中期において、真空容器壁面に吸着された水や空気など低分子量の汚れがまず放出、排気され、強く吸着された汚れが放出されない時、この状態となることがある。放出ガス量は減ってきているが、イオン強度の比ｒから判断される放出ガスの主成分は不飽和度の小さな有機化合物である。壁面に強く吸着した汚れや、隙間にある汚れなどはまだ取れていない状態である。そのため、データ処理装置１４はベーキング制御電源にベーキング温度Ｔｂを上げる指示を行う（ステップ３５）。
【０１８５】
そして、指示のベーキング温度Ｔｂが上限温度ＴｂＬに達したか否かを判断し（ステップ３６）、ＴｂＬ以下であれば、ステップ３２に戻る。
【０１８６】
ステップ３６で、ベーキング温度ＴｂがＴｂＬを超えた場合、ベーキング温度Ｔｂを上限温度ＴｂＬにする（ステップ３７）。そして、ステップ３２に戻る。
ここで、ベーキング温度Ｔｂの上昇とともに、全イオン強度積算値ΣＩやイオン強度の比ｒは急激に上昇する。この過程で全イオン強度積算値ΣＩがＳＩ１を越えれば真空状態は状態▲２▼に移行する。
【０１８７】
▲２▼Ｉ＞ＳＩ１であり、かつ、ｒ＞ｒｓである状態２（図１６のｔ１からｔ２の期間）
全イオン強度積算値ΣＩが上限の閾値ＳＩ１を越え、かつイオン強度の比ｒが比の閾値ｒｓを越えた状態である。ＳＩ１やｒｓはデータ処理装置１４に予め入力し設定され、最終的にベーキング処理により達成すべき真空度に対応できるようにしておく。
【０１８８】
この状態はベーキング初中期段階でよく出現する真空状態である。真空容器壁面に吸着した有機化合物がベーキングによる加熱により真空容器内に大量に気化、脱着している状態である。水や空気の他、汚れの大半を占める鉱油、油脂類がそのまま気化したものである。その結果、全イオン強度積算値ΣＩが上限の閾値ＵＩを上回る。マススペクトル上に現れるイオンは不飽和度４未満のイオンである。そのため、イオン強度の比ｒは大きな値を示し、閾値ｒｓを上回る。
【０１８９】
この状態は放出ガスが多いため、ベーキングの温度Ｔｂは維持したまま真空排気を継続する（ステップ３８）。そして、放出ガスがさらに増えすぎないように、全イオン強度積算値ΣＩと最上限の閾値ＳＩ２と比較して放出ガス量を監視する（ステップ３９）。
【０１９０】
ステップ３９において、ΣＩ＞ＳＩ２でなければ、ステップ３２に戻る。一方、ステップ３９において、ΣＩ＞ＳＩ２となったら、この状態はベーキング温度Ｔｂの上昇に伴い、放出ガス過剰になり真空ポンプで排気しきれない状態である（状態２’）。この場合、真空ポンプの負荷を軽減し、さらに汚れの拡散や汚染を防止するため、放出ガスを速やかに排気することが重要である。そのため、真空装置のベーキングの温度Ｔｂを下げて真空排気を継続する（ステップ４０）。
【０１９１】
データ処理装置１４は質量分析計制御装置１３を経由してベーキング制御電源４にベーキング温度Ｔｂを下げる指示を出す。
【０１９２】
ベーキング温度がＴｂが室温より高いか否かを判断し（ステップ４１）、Ｔｂが室温より高ければ、ステップ３２に戻る。ステップ４１において、ベーキング温度Ｔｂが室温にまで下がっているようであれば、エアーリークや極度の汚れの可能性がある。
【０１９３】
そこで、ステップ４２において、データ処理装置１４の表示装置画面１５に異常であることを表示（エラー表示）して、ベーキング真空排気を終了する（ステップ４３）。
【０１９４】
図１６の時点ｔ１において真空状態２に突入し、ベーキング温度Ｔｂは一定に保たれたまま、真空排気が継続される。はじめ、全イオン強度積算値ΣＩは大きくオーバーシュートするが、時間経過に伴い高原状になる。これは放出されるガス量と排気ガス量がこの圧力で均衡していることを示す。全イオン強度積算値ΣＩが高原状を継続する間に、イオン強度の比ｒは徐々にその値を小さくして行く。時点ｔ２に達すると、イオン強度の比ｒはｒｓを下回るようになる。これにより真空状態は状態３に移行する。
【０１９５】
▲３▼ΣＩ＞ＳＩ１であり、かつ、ｒ＜ｒｓである状態３（図１６のｔ２からｔ３の期間）
この状態はベーキングの中、後期に出現する。ベーキング処理が進行し、真空容器が強く加熱されるようになる。壁面に吸着した有機物は酸化され、また熱分解を受けて小さな分子となる。熱分解した低分子量の分子は真空容器内に放出され真空ポンプで排気される。ベーキングの温度の上昇が急であるため、真空度の低下を招く。しかし、イオン強度の比ｒの値から放出ガスの成分は不飽和度の多い成分にシフトしている。真空状態はベーキングの終段に向かっている。
【０１９６】
このため、ベーキング温度Ｔｂは現在のまま維持しつつ、真空排気を継続する（ステップ４４）。
【０１９７】
放出ガスがさらに増えすぎないよう全イオン強度積算値ΣＩと最上限の閾値ＳＩ２とを比較して、放出ガス量がこれを越えないよう監視する（ステップ４５）。
【０１９８】
ステップ４５において、ΣＩ＞ＳＩ２でなければ、ステップ３２に戻る。
【０１９９】
ステップ４５において、ΣＩ＞ＳＩ２となったら、この状態はベーキング温度Ｔｂの上昇に伴い、放出ガス過剰になり真空ポンプで排気しきれない状態である（状態３’）。
【０２００】
このため、真空ポンプの負荷を軽減し、さらに汚れの拡散や汚染を防止するため、放出ガスを速やかに排気することが重要である。そこで、真空装置のベーキングの温度Ｔｂを下げて真空排気を継続する（ステップ４６）。その後、処理は、ステップ４１に戻る。
【０２０１】
図１６の時点ｔ２において状態３に達するが、状態２で高原状であった全イオン強度積算値ΣＩは状態３において急激に値が小さくなる。状態３においても、状態２と同様に、ベーキング温度Ｔｂの温度は一定に維持したままである。この状態３でもイオン強度の比ｒは徐々に小さくなり、時点ｔ３にてｒｓを下回るようになる。この時点ｔ３で、真空状態が状態４に移行する。
【０２０２】
▲４▼ΣＩ＜ＳＩ１であり、かつ、ｒ＜ｒｓである状態４（図１６のｔ３からｔ４の期間）
この状態は、ベーキングが最終段になっていることを示す状態である。真空壁面から放出されるガスの絶対量も減り、放出ガスの成分も不飽和度大きなものが主となっている。ベーキング温度Ｔｂが最高値ＴｂＬより低い場合、ベーキング温度Ｔｂをさらに上げ、脱ガスを行う（ステップ４７、４８）。そして、ベーキング温度Ｔｂが最高値ＴｂＬと同等となったら（ステップ４９）、ステップ３２に戻る。
【０２０３】
▲５▼状態５（図１６のｔ４からｔｅの期間）
上記状態４がある時間継続したら（ステップ５０）、データ処理装置１４はベーキング終了と判断し（ステップ５１）、温度を室温に戻す信号をベーキング制御電源４に送る。その後、定められた時間真空排気を継続した後（ステップ５２）、真空排気を停止する信号を質量分析計制御装置１３やベーキング制御電源４に送りシステム全体の停止する。
【０２０４】
以上により、ベーキング、脱ガスの全ての工程を終了する。
【０２０５】
真空装置のベーキングにおいては、各状態１から４を行き来しながら、最終的に状態４を経て終了となる。ベーキング時間の短縮のためには、状態の逆戻りはできるだけ避けるべきである。そのためには、全イオン強度積算値ΣＩとイオン強度の比ｒとを適宜モニタしてベーキング温度Ｔｂを的確に設定することが必要である。
【０２０６】
ベーキング、真空排気の間、どのような真空状態にあるのか、ユーザに知らしめるため、真空状態１から４、真空度、ベーキング温度、全イオン強度積算値ΣＩとイオン強度の比ｒ、ＳＩ１、ＳＩ２、ｒｓ及びマススペクトルや不飽和ヒストグラムなどをベータ処理装置１４の表示装置１５上に常時表示することができる。
【０２０７】
以上のように、本発明の第２の実施例によれば、第１の実施例と同様な効果を得ることができる他、ベーキング処理の温度、真空排気、継続時間等を自動的に制御して、適切な汚染除去処理を行うことができる。
【０２０８】
なお、上述した本発明の実施例では、全イオン強度積算値ΣＩを残留ガス中の有機物存在量の尺度としたが、真空計６の指示値（イオン電流値）の逆数とすることもできる。
【０２０９】
また、ベーキング処理には、通常１〜２週間程度必要である。したがって、ベーキング処理の終了時期が予測可能であれば、その時期に合わせて、その後の処理の予定を立てることができ、便利である。
【０２１０】
本発明においては、イオン強度の全体量及び不飽和度の比をモニターすることにより、ベーキング終了時期を予測し、表示することが可能である。
【０２１１】
また、上述した例は、ベーキング処理を行う場合の例であるが、汚染が少ない場合や、高い真空度を必要としない場合であっても、本発明は適用可能である。つまり、ベーキング処理を伴わず、真空装置内の真空処理の進行状況の把握についても、適用可能である。
【０２１２】
【発明の効果】
本発明によれば、真空装置内の汚損状態を、正確に、且つ容易に把握可能な真空状態監視方法及びその装置を実現することができる。
【０２１３】
また、残留ガス中の有機物の成分を的確に判断可能となり、真空装置のベーキング処理条件を的確に設定可能で、高真空状態を短期に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における真空状態監視装置の概略構成図である。
【図２】残留ガスのマススペクトルを示す図である。
【図３】ｎ−ヘキサンのマススペクトルと不飽和度ヒストグラムを示す図である。
【図４】有機化合物の不飽和度ヒストグラムを示す図である。
【図５】不飽和度ヒストグラムと化合物群の対応を示す図である。
【図６】残留ガスのマススペクトルと対応した不飽和ヒストグラムを示す図である。
【図７】残留ガスのマススペクトルとヒストグラムを示す図である。
【図８】フォンブリンオイルを含む残留ガスのマススペクトルと不飽和ヒストグラムとを示す図である。
【図９】ベーキング前後の残留ガスの不飽和度ヒストグラムを示す図である。
【図１０】真空部品の脱ガスの工程における温度と排気時間との関係並びにモニタされたマススペクトルを示す図である。
【図１１】真空部品の脱ガスの工程における温度と排気時間との関係並びに不飽和度ヒストグラムを示す図である。
【図１２】真空部品の脱ガスの工程における温度と排気時間との関係並びに不飽和度差ヒストグラムを示す図である。
【図１３】ベーキング処理の進行と不飽和度ヒストグラムの変化とを説明する図である。
【図１４】ベーキング処理の進行と真空状態の種類を説明する図である。
【図１５】ベーキング処理の進行と真空状態の種類と、その制御の基本処理を示す図である。
【図１６】ベーキング処理の進行とモニタパラメータとの関係を時間軸に沿って説明する図である。
【図１７】ベーキング真空排気処理の制御動作フローチャートである。
【符号の説明】
１            真空装置
２            真空装置内部
３            ヒータ
４            ベーキング電源
５            真空ポンプ
６            真空計
１０          イオン源
１１          質量分析部
１２          検知器
１３          質量分析計制御装置
１４          データ処理装置
１５          表示装置
１６          キーボード
【図１】
2004317461.tif 000003
【図２】
2004317461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004317461.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004317461.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004317461.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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