KR102032861B1 - 사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하의 판정 방법 - Google Patents

사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하의 판정 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 이온원의 감도 저하를 되도록 신속하게 판정할 수 있는 저비용의 사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하의 판정 방법을 제공한다.
[해결수단요약] 시험체 내부의 가스 성분을 분석하는 사중극형 질량분석계(MA)는 필라멘트(41) 및 그리드(43)를 가지고 가스를 이온화하는 이온원(4)과, 4개의 주상 전극(31)을 원주 방향으로 소정 간격으로 배치하여 구성된 사중극부(3)와, 사중극부(3)를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온을 포집하는 제 1 이온 수집기(2)와, 이온원(4)에서 생성된 가스 이온을 포집하는 제 2 이온 수집기(6)를 포함하며, 제 1 이온 수집기(2)를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압을 측정함과 동시에, 제 2 이온 수집기(6)을 흐르는 제 2 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 전압력을 측정하도록 구성하고, 가스를 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위의 감도를 기준 감도로 하여, 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비율이 기준 감도를 기초로 설정된 판정값과 같거나 그보다 작으면 감도 저하로 판정하는 판정 수단을 포함한다.

Description

사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하의 판정 방법{QUADRUPOLE MASS SPECTROMETER AND METHOD FOR DETERMINING DECLINE IN ITS SENSITIVITY}
본 발명은 시험체 내부의 가스 성분을 분석하는 사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하를 판정하기 위한 판정 방법에 관한 것이다.
스퍼터링이나 증착에 의한 성막 처리와 같이 진공 처리장치 내부에서 행해지는 진공처리에 있어서, 처리 시의 압력뿐만 아니라 진공 챔버(시험체) 내부에 잔류하는 기체의 성분(잔류 가스 성분)이 막질 등에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 이러한 잔류 가스 성분을 분석하기 위해 사중극형 질량분석계가 이전부터 지금까지 사용되고 있다.
이러한 종류의 사중극형 질량분석계(quadrupole mass spectrometer)는 예를 들면 특허문헌 1에 알려져 있다. 이것은 필라멘트 및 그리드를 가지고 가스를 이온화하는 이온원(ion source)과, 4개의 주상 전극(columnar electrode)을 원주 방향으로 소정 간격으로 배치하여 구성된 사중극부와, 사중극부를 통과시킨 소정 질량수(mass number)의 가스 이온을 포집하는 제 1 이온 수집기를 포함하며, 제 1 이온 수집기를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압을 측정할 수 있다. 또한 이것은 이온원에서 생성된 가스의 이온을 포집하는 제 2 이온 수집기를 더욱 포함하며, 제 2 이온 수집기를 흐르는 제 2 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 전압력을 측정할 수 있도록 구성되었다.
상기 사중극형 질량분석계를 이용하여 시험체 내부에 잔류하는 가스 성분을 분석했더니, 시험체 내부의 분자나 원자가 그리드(grid)에 부착되어 오염되고, 이 오염으로 인해 감도가 저하되며, 이로 인해 측정하고자 하는 소정 질량수의 가스 분압의 지시값이 점차 작아진다고 알려져 있다. 이처럼 지시값이 작아진 상태에서 잔류하는 가스 성분을 계속해서 분석하면, 시험체에 진공 누수가 발생하는 등의 경우에는 이를 검출해내지 못할 수 있으며, 시험체 내부에서 행해지는 진공 처리에 커다란 영향을 미치게 된다.
이 때문에 정기적으로 소정의 가스 성분을 함유하는 교정 가스를 시험체 내부에 도입하고, 교정 가스 성분을 측정하여 감도 저하를 판정하는 방법이 이전부터 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 그러나 이 경우에는, 시험체 내부에서 행해지는 진공 처리를 일단 중단할 필요가 있기 때문에, 양산성이 저하될 뿐만 아니라 교정 가스 설비 등이 필요하여 비용이 많이 든다는 문제가 있다.
특허문헌 1: 일본특허 5669324호 공보 특허문헌 2: 특개평 09-55185호 공보
본 발명은 위와 같은 점을 감안하여 감도 저하를 되도록 신속하게 판정할 수 있는 사중극형 질량분석계 및 그 감도 저하의 판정 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 시험체 내부의 가스 성분을 분석하는 사중극형 질량분석계는, 필라멘트 및 그리드를 가지고 가스를 이온화하는 이온원과, 4개의 주상 전극을 원주 방향으로 소정 간격으로 배치하여 구성된 사중극부와, 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온을 포집하는 제 1 이온 수집기와, 이온원에서 생성된 가스 이온을 포집하는 제 2 이온 수집기를 포함하며, 제 1 이온 수집기를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압을 측정함과 동시에, 제 2 이온 수집기를 흐르는 제 2 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 전압력을 측정하도록 구성하고, 가스 성분을 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위의 감도를 기준 감도로 하여, 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비율이 기준 감도를 기초로 설정된 판정값과 같거나 그보다 작으면 감도 저하로 판정하는 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
소정 질량수의 가스 분압과 전압력 모두를 측정할 수 있는 사중극형 질량분석계에서, 시험체 내부의 분자나 원자가 그리드에 부착되어 오염되고, 이 오염으로 인해 감도가 저하되면, 전압력의 지시값과 비교하여 소정 질량수의 가스 분압의 지시값이 더욱 빨리 작아진다. 이 점에 착안하여 본 발명에서는, 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비를 구하여, 이것과 기준 감도를 기초로 설정된 판정값(예를 들면, 기준 감도에 실험적 또는 경험적으로 요구되는 계수를 곱한 것)을 비교하여 감도 저하 여부를 판정할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는, 사중극형 질량분석계를 이용하여 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압과 전압력을 측정하기 위해 상시 측정하는 제 1 이온 전류값과 제 2 이온 전류값의 변화로부터 감도 저하를 판정할 수 있기 때문에, 시험체 내부에서 행해지는 진공 처리를 일단 중단할 필요가 없으며, 게다가 상기 기존 예에서 사용되던 교정 가스 설비 등을 필요로 하지 않고도 감도 저하를 되도록 신속하게 판정할 수 있다.
본 발명에서는 상기 제 1 이온 전류값으로 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온 중에서 제 1 이온 전류값이 최대가 된 것을 선택하도록 설정하면, 확실하게 감도 저하를 가급적 신속하게 판정할 수 있다. 한편, 상기 제 1 이온 전류값으로 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온의 총합을 이용하면, 판정 시 시험체 내부의 진공 분위기가 그 전압력과 분압이 같은 경우에도 정확하게 판정할 수 있어 유리하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 시험체 내부의 가스를 이온원에서 이온화하고, 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온을 제 1 이온 수집기에서 포집하여, 이 때 이온 수집기를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 가스 분압을 측정하는 사중극형 질량분석계에서, 이온원의 감도 저하를 판정하기 위한 판정 방법은, 제 2 이온 수집기에 의해 시험체 내부에서 이온화된 가스를 포집하는 공정과, 가스 성분을 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위의 감도를 기준 감도로 하여, 제 2 이온 수집기를 흐르는 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비율이 기준 감도보다 작은 판정값과 비교하였을 때, 같거나 그보다 작으면 감도가 저하되었다고 판정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 사중극형 질량분석계의 센서부 및 제어 유닛의 연결을 설명하는 측면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 사중극형 질량분석계로 측정한 이온 전류값 및 전압력의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3은 사중극형 질량분석계의 감도 저하의 판정 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 사중극형 질량분석계(MA)를 설명한다. 아래에서는 도시 생략한 시험체에 대한 후술할 센서부(S)의 장착 방향을 위쪽으로 하여 설명한다.
도 1을 참조하여, 사중극형 질량분석계(MA)는 센서부(S)와 제어 유닛(C)으로 구성된다. 센서부(S)는 원반 모양의 지지체(1)를 가진다. 지지체(1)는 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속제이며, 그 윗면 외주변부에는 O링(11)이 설치된다. 지지체(1) 상에는 제 1 이온 수집기(2)가 설치된다. 제 1 이온 수집기(2)는 후술할 사중극부(3)의 각 전극을 통과시켜 도달하는 소정 질량수의 가스 원자나 가스 분자의 이온을 포집하는 패러데이 컵(Faraday cup)으로 구성된다. 제 1 이온 수집기(2)는 지지체(1)에 수직으로 배열된 연결 단자(21)에 배선 연결된다.
제 1 이온 수집기(2) 상에는 사중극부(3)가 설치된다. 사중극부(3)는, 원주 방향으로 소정 간격으로 배치된 상하 방향으로 연장된 4개(도면에는 2개 표시함)의 원통 모양의 전극(31)으로 구성된다. 상대 전극(31)은 전기적으로 연결되며, 상대 전극(31)이 지지체(1)에 수직으로 배열된 2개의 연결 단자(32a, 32b)에 배선 연결된다. 사중극부(3) 상에는 이온원(4)이 설치되며, 이온원(4)은 필라멘트(41)와 그리드(43)를 포함한다. 그리드(43)는, 금속 세선을 격자 모양으로 그리고 원통 모양으로 조립하여 구성되며, 지지체(1)에 수직으로 배열된 연결 단자(42a)에 배선 연결된다. 필라멘트(41)는, 도시 생략한 지지 프레임에 원주 방향으로 소정 간격으로 매달려 설치된 3개의 금속제 지지핀(44a~44c)과, 중앙 지지핀(44a)과 양측 지지핀(44b, 44c) 사이에 각각 연결된 2개의 필라멘트 조각(41a, 41b)을 포함하며, 전체적으로 그리드(43)의 외주의 절반 정도를 둘러싸도록 되어있다. 이 경우 중앙 지지핀(44a)이 필라멘트 공통이 되며, 이 지지핀(44a)이 지지체(1)에 수직으로 배열된 연결 단자(45b)에 배선 연결되고 또한 양측 지지핀(44b, 44c)이 지지체(1)에 수직으로 배열된 연결 단자(45a)에 배선 연결된다.
이온원(4)과 사중극부(3) 사이에는 사중극부(3)로 향하는 이온을 효율적으로 수렴시키는 포커스 전극(5)이 설치된다. 포커스 전극(5)은 중앙 개구를 구비한 금속판으로 구성되며, 지지핀(44a)과 포커스 전극(5)을 배선(W)을 통해 연결시켜 필라멘트(41)의 전위와 포커스 전극(5)의 전위를 같게 한다. 이온원(4)의 위쪽에는 그리드(43)를 사이에 두고 제 1 이온 수집기(2)에 마주보게 배치되도록 판 모양의 제 2 이온 수집기(6)가 설치된다. 제 2 이온 수집기(6)는 지지체(1)에 상하 관통하여 설치된 연결 단자(61)에 연결된다.
한편, 제어 유닛(C)은 케이스(F)(도 1에서 일점쇄선으로 표시)를 구비하며, 케이스(F)에는 컴퓨터, 메모리나 시퀀서 등을 갖춘 제어부(C1)가 내장된다. 제어부(C1)는, 후술할 각 전원의 작동, 도시 생략한 전원 회로의 스위칭 소자의 전환, 후술할 흐름도 실행에 따른 감도 저하의 판정, 후술할 감도 저하 통지 등을 통괄 제어한다. 따라서 제어부(C1)는 특허청구의 범위에서의 판정 수단에 해당한다. 또한 케이스(F)에는, 필라멘트(41)에 직류 전류를 통전하여 필라멘트(41)를 점등하는 필라멘트 점등용 전원(E1)과, 그리드(43)에 필라멘트(41)보다 높은 전위를 부여하는 그리드용 전원(E2)이 내장된다. 전원(E1)으로부터의 플러스 측의 출력은 양측 지지핀(44b, 44c)에 도전되는 연결 단자(45a)에 연결되고, 또한 전원(E2)로부터의 플러스 측의 출력이 그리드용 연결 단자(42a)에 연결되며, 그 마이너스 측이 접지된다.
케이스(F)에는 전기적으로 결합된 전극(31, 31)에 각각 직류 전압과 고주파 전압을 인가하는 DC+RF전원(E3)이 내장되며, DC+RF전원(E3)의 출력은 전극(31, 31)에 각각 연결된다. 또한 케이스(F)에는 필라멘트(41)와 그리드(43) 사이에 소정의 전위차를 만들기 위해 필라멘트(41)에 전위를 부여하는 전원(E4)이 내장되며, 전원(E4)로부터의 플러스 측 출력은 전원(E2)로부터의 플러스 측 출력에 연결되고, 전원(E4)로부터의 마이너스 측 출력은 전원(E1)으로부터의 마이너스 측 출력에 연결된다. 이 경우, 이 마이너스 측의 출력에는 필라멘트 공통(filament common)에 해당하는 지지핀(44a)에 도전되는 연결 단자(45b)로부터의 배선이 연결된다. 또한 케이스(F)에는 제 1 이온 수집기(2)에 연결되어 해당 제 1 이온 수집기(2)를 흐르는 제 1 이온 전류값을 측정하는 전류계(22)와, 제 2 이온 수집기(6)에 연결되어 해당 제 2 이온 수집기(6)를 흐르는 제 2 이온 전류값을 측정하는 전류계(62)가 부설된다. 아래에, 상기 사중극형 질량분석계(MA)의 사용예에 관하여 도시 생략한 시험체를 성막 처리가 진행되는 진공 챔버로 하여, 진공 챔버 내에 잔류하는 가스 성분을 분석하는 경우를 예로 들어 설명한다.
진공 챔버의 소정 위치에 센서부(S)를 장착한 후 진공 챔버를 진공 배기한다. 진공 챔버가 소정 압력까지 진공 배기되면, 사중극형 질량분석계(MA)에 의한 가스 분압 및 전압력 측정이 시작된다. 전원(E1)를 통해 필라멘트(41)에 통전하여 필라멘트(41)로부터 열전자(thermal electron)를 방출시킨다. 그리고 전원(E2)를 통해 그리드(43)에 양의 전압을 인가하여 방출된 열전자를 끌어당긴다. 이 때, 열전자와 충돌한 필라멘트 주변의 기체 원자, 분자에서 가스 이온이 발생한다. 가스 이온은 그리드(43)와 사중극부(3)의 전위차에 상당하는 가속 전압으로 가속되면서 포커스 전극(5)에 의해 수렴되어, 사중극부(3)로 끌려들어간다. 그리고 전원(E3)에 의해 사중극부(3)의 전극(31, 31)에 직류와 교류가 중첩된 소정 전압이 인가되면, 가스 이온은 각각의 질량 대 전하비(mass-to-charge ratio)로 제 1 이온 수집기(2)로 도달하고, 제 1 이온 수집기(2)를 흐르는 제 1 이온 전류값이 전류계(22)에 의해 측정된다. 한편, 이온원(4)에서 발생한 가스 이온의 일부가 제 2 이온 수집기(6)로 도달하고, 제 2 이온 수집기(6)를 흐르는 제 2 이온 전류값이 전류계(62)에 의해 측정된다. 이러한 제 1 이온 전류값 및 제 2 이온 전류값은 제어부(C1)에 입력되며, 제어부(C1)에 의해 제 1 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압이, 제 2 이온 전류값으로부터 전압력(total pressure)이 각각 산출된다.
그런데 상기 사중극형 질량분석계(MA)를 이용하여 시험체 내부에 잔류하는 가스 성분을 분석했더니, 시험체 내부의 분자나 원자가 그리드(43)에 부착되어 오염되고, 이 오염으로 인해 감도가 점점 저하되었다. 이 때문에 감도 저하를 되도록 신속하게 판정함으로써, 상시 가스 성분을 정밀하게 분석할 수 있도록 상기 사중극형 질량분석계(MA)를 구성해 둘 필요가 있다. 덧붙여, 감도가 저하되는 경우에는, 예를 들면, 이온원(4)의 교환이나 클리닝 등이 행해지는데, 이에 대해서는 알려진 방법을 적용할 수 있기 때문에 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
본원 발명자들의 실험에 따르면, 그리드(43)가 오염되었을 때의 H2, H2O, O2, Ar, CO2, N2+CO와 같은 특정 가스 이온의 제 1 이온 전류값과 제 2 이온 전류값의 변화를 측정해 보면, 도 2와 같이 제 1 이온 전류값보다 제 2 이온 전류값이 더욱 빨리 작아진다. 이는 제 1 이온 수집기(2)의 가스 이온의 입사 면적이 제 2 이온 수집기(6)의 입사 면적에 비해 작기 때문에, 그리드(43)의 오염에 따라 이온원(4)에서의 가스 이온의 발생 위치가 변경되면, 제 1 이온 수집기(2)에 도달하는 이온의 양이 제 2 이온 수집기(6)에 도달하는 이온의 양보다 먼저 적어지는 것에 기인한다고 생각된다.
따라서 본 실시 형태에서는, 가스 성분을 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위내의 감도를 기준 감도로 하여, 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비를 구하고, 이 비율이 기준 감도를 기초로 설정된 판정값과 같거나 그보다 작으면, 감도 저하로 판정하도록 했다. 이 경우, 기준 감도는 사중극형 질량분석계(MA)에 따라 임의로 설정되며, 또 판정값은 예를 들면 기준 감도에 실험적 또는 경험적으로 구한 계수를 곱한 것이 이용된다. 또한 감도 저하를 판정하기 위한 판정 수단은 제어부(C1)에 프로그램으로서 내장되며, 일정한 주기 또는 임의로 설정된 주기로 감도 저하를 판정하도록 되어있다. 아래에, 도 3을 참조하여 판정 수단으로서의 제어부(C1)에 의한 감도 저하의 판정 절차를 구체적으로 설명한다.
시험체 내부의 가스 분압 및 전압력이 측정되는 동안 감도 저하의 판정이 시작되면, STEP1으로 이동하여 감도 저하의 판정 대상이 되는 소정 질량수의 가스 이온이 선택된다. 판정 대상은 예를 들어 제 1 이온 전류값이 최대가 되는 것이 자동으로 선택되도록 설정되어 있으나, 제어부(C1)에 대해 진공 챔버 내부에서 행해지는 처리에 따라 H2, H2O, O2, Ar, CO2, N2+CO와 같은 특정 가스 이온을 적절히 선택하여 설정하도록 할 수도 있다.
판정 대상 가스 이온이 선택되면, STEP2로 이동하여 시험체 내부의 전압력이 소정 압력(예를 들면, 1×10-5Pa) 이상인지의 여부를 판별하고, 전압력이 소정 압력보다 낮은 경우에는 STEP3로 이동하여 감도 저하 판정을 종료한다. 이는 전압력이 소정 압력보다 낮으면, 일반적으로 제 1 이온 수집기(2)를 흐르는 제 1 이온 전류값이 낮아지므로, 이것으로는 감도 저하를 정밀하게 판정할 수 없다는 우려가 있기 때문이다. 이러한 경우 제어부(C1)는 액정 디스플레이나 스피커와 같이 도시되지 않은 통지 수단을 통해 감도 저하에 대해 판정 불가능하다는 취지를 통지하도록 설정할 수도 있다. 이 통지를 받으면 이온원(4)의 교환이나 클리닝을 실시하게 된다.
한편, 시험체 내부의 전압력이 소정 압력 이상이 되는 경우 STEP4로 이동하여 가스 분압 및 전압력의 측정 시작으로부터 소정의 대기 시간(t)이 경과했는지의 여부를 판별하고, 대기 시간(t)이 경과하면 STEP5로 진행하여 제 1 이온 전류값(I1)과 제 2 이온 전류값(I2)의 측정 데이터가 취득된다. 이 경우 제어부(C1)는, 예를 들어, 단위 시간당 제 1 및 제 2 이온 전류값의 평균값을 각각 구하여, 이를 측정 데이터로서의 제 1 이온 전류값(I1), 제 2 이온 전류값(I2)으로서 취득하도록 한다. 덧붙여, 감도 저하를 보다 정밀하게 판정하기 위해 소정의 대기 시간을 두고 상기 측정 데이터를 더욱 여러 차례 취득하여, 이들 여러 차례 취득한 측정 데이터의 평균값을 구하고, 이렇게 구한 것을 측정 데이터로서의 제 1 이온 전류값(I1)과 제 2 이온 전류값(I2)으로서 이용하도록 할 수도 있다.
상기 STEP5에서 측정 데이터를 취득하면, STEP6로 이동하여 제 2 이온 전류값(I2)에 대한 제 1 이온 전류값(I1)의 비(I1/I2)를 구하며, 또한 STEP7으로 진행하여 비(I1/I2)가 판정값보다 큰지 작은지를 판별한다. 이 경우의 판정값은 감도 저하를 판정하기 위해 임의로 설정되는 것으로, 예를 들면, 가스를 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위의 감도를 기준 감도로 하여, 이 기준 감도에 실험적 또는 경험적으로 구한 계수를 곱한 값(예를 들어, 기준 감도의 1/10)이 제어부(C1)에 미리 설정된다. 그리고 비(I1/I2)가 판정값보다 크면 STEP8으로 이동하여 감도가 정상인 것으로 감도 저하 판정을 종료시킨다. 그러나, 비(I1/I2)가 판정값과 같거나 그보다 작은 경우에는 STEP9으로 이동하여 감도가 저하되었다고 판정하며, 상기 STEP3와 마찬가지로 이를 통지한다. 이러한 경우, 예를 들면, 이온원(4)이 오염되어 있기 때문에 이를 교환하거나 클리닝을 진행할 필요가 있다.
상기 실시 형태에 따르면 사중극형 질량분석계(MA)를 이용하여 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압이나 전압력을 측정하기 위해 상시 측정하는 제 1 이온 전류값과 제 2 이온 전류값의 변화로부터 감도 저하를 판정할 수 있기 때문에, 시험체 내부에서 행해지는 진공 처리를 일단 중단할 필요가 없고, 게다가 상기 기존 예에서 사용되던 교정 가스 설비 등을 필요로 하지 않고도 감도 저하를 되도록 신속하게 판정할 수 있다.
위와 같이 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했으나, 본 발명은 상기의 것으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변형될 수 있다. 상기 실시 형태에서는 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비(I1/I2)를 판정값과 비교하였으나, 제 2 이온 전류값으로부터 산출한 시험체 내부의 전압력(TP)에 대한 제 1 이온 전류값의 비(I1/TP)를 판정값과 비교하여, 이를 통해 감도 저하를 판정할 수도 있다.
상기 실시 형태에서는 감도 저하를 판정하기 위한 제 1 이온 전류값으로, 제 1 이온 전류값이 최대가 되는 것을 선택했으나, 시험체 내부의 가스 성분을 알고 있는 경우에는 판정 대상이 되는 가스 이온을 판정 시작 전에 미리 설정하여, 그 제 1 이온 전류값의 측정 데이터를 취득하도록 할 수도 있다. 또한 제 1 이온 전류값으로 사중극부(3)를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온의 총합을 이용하면, 판정 시의 시험체 내부의 진공 분위기가 그 전압력과 분압이 같은 등의 경우에도 정확하게 판정할 수 있어 유리하다.
또 상기 실시 형태에서는 제 2 이온 수집기(6)를 이온원(4)의 위쪽에 설치한 것을 설명하였으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 지지체 상에 전압력 측정을 위한 제 2 이온 수집기를 설치하고, 그 위쪽에 이온원, 다시 그 위쪽에 사중극부를 설치하여, 이온원을 사이에 두고 제 2 이온 수집기에 마주보게 배치되도록 분압 측정용 제 1 이온 수집기를 설치할 수도 있다.
　MA ... 사중극형 질량분석계
　2 ... 제 1 이온 수집기
　3 ... 사중극부
　31 ... 전극
　4 ... 이온원
　41 ... 필라멘트
　43 ... 그리드
　6 ... 제 2 이온 수집기
　C1 ... 제어부(판정 수단)

Claims (4)

  1. 시험체 내부의 가스 성분을 분석하는 사중극형 질량분석계(quadrupole mass spectrometer)에 있어서,
    필라멘트 및 그리드를 가지고 가스를 이온화하는 이온원과, 4개의 주상 전극을 원주 방향으로 소정 간격으로 배치하여 구성되는 사중극부와, 사중극부를 통과시킨 소정 질량수(mass number)의 가스 이온을 포집하는 제 1 이온 수집기와, 이온원에서 생성된 가스 이온을 포집하는 제 2 이온 수집기를 포함하고, 제 1 이온 수집기를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 소정 질량수의 가스 분압을 측정함과 동시에, 제 2 이온 수집기를 흐르는 제 2 이온 전류값으로부터 시험체 내부의 전압력을 측정하도록 구성한 것에 있어서,
    가스 성분을 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위내의 감도를 기준 감도로 하여, 상기 기준 감도를 기초로 판정값이 설정되고, 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비율이 기준 감도를 기초로 설정된 판정값과 같거나 그보다 작으면, 감도 저하로 판정하는 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 사중극형 질량분석계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 이온 전류값으로 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온 가운데 제 1 이온 전류값이 최대가 되는 것을 선택하는 것을 특징으로 하는, 사중극형 질량분석계.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 이온 전류값으로 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온의 총합을 이용하는 것을 특징으로 하는, 사중극형 질량분석계.
  4. 시험체 내부의 가스를 이온원에서 이온화하여, 사중극부를 통과시킨 소정 질량수의 가스 이온을 제 1 이온 수집기에서 포집하고, 이 때 이온 수집기를 흐르는 제 1 이온 전류값으로부터 가스 분압을 측정하는 사중극형 질량분석계에서 이온원의 감도 저하를 판정하는 판정 방법에 있어서,
    제 2 이온 수집기에 의해 시험체 내부에서 이온화된 가스를 포집하는 공정과,
    가스 성분을 분석하는데 영향을 미치지 않는 소정 범위내의 감도를 기준 감도로 하여, 상기 기준 감도를 기초로 기준 감도보다 작은 판정값을 설정하고, 상기 제 2 이온 수집기를 흐르는 제 2 이온 전류값에 대한 제 1 이온 전류값의 비율이 기준 감도보다 작은 판정값과 비교하여 같거나 그보다 작으면 감도가 저하되었다고 판정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 판정 방법.
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