TW315410B - - Google Patents

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3l54l〇 A7 ______ B7 五、發明説明（1 ) <發明之領域> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於，利用以半導體雷射作爲光源之紅外光 譜分析，分析被測定氣體中所含有的微量成份之方法，及 使用此方法之紅外光譜分析裝置。 <背景技術> 分析氣體狀態的試料之方法，紅外光譜分析是經常被 使用之方法。以下，簡單敘述紅外光譜分析之原理。多原 子分子，係對應於構成該分子之原子間之結合，而具有各 分子固有之振動能級。所以，當接收到具有相等於各分子 的振動能級值之光子能量之波長之電磁波，則會當作自己 的振動能量而予以吸收，這是我們所熟知者。而其吸收量 係與分子的存在量成正比。將該振動能級值換算成光子能 量時，則通常係相當於紅外線領域之波長》 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 所以，紅外光譜分析，係使紅外線領域之光透過被測 定氣體，測定吸收光譜，藉由將其解析來進行分析，所以 從被吸收的光之波長，來進行辨認被測定氣體內之測定對 象氣體分子（不純物），可以從吸收量，來進行該分子之 定量。 例如，半導體產業，使用各種的半導體材料氣體，但 是在積集度較高之半導體製造過程中’即使在半導體材料 中有極微量之不純物例如水分之存在，也會有害。所以， 半導體材料氣體中的不純物的管理’係工程管理項目中最 重要的。 本紙張尺度適用中國國家樓準（CNS,) Λ4規格（210X 297公釐）_ 4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ____B7_ 五、發明説明（2 ) 於是，申請人首先提出，利用以波長1. 3〜 1. 55/zm帶來振盪之InGaAsP系之波長可變型 雷射，來測定氣體中之水分之方法之發明（日本特開平5 一99845號公報）。 在該公報中所記載之水分分析裝置，係具備有：在室 溫之下以波長1. 3〜1. 55帶振盪之半導體雷射 ;及從此處將於室溫下被振盪之雷射光予以分歧，導引至 測定用氣體單元，然後送至測定用光檢測器之測定線；及 將上述雷射光分歧，導引至參考用單元，然後送至參考用 光檢測器之參考線；及將上述雷射光分歧，送至能量監視 用光檢測器之能量監視線；而上述各檢測器，係使用在室 溫下於1. 3〜1. 5 5 帶有感度之光檢測器而構成 者。 使用此裝置來測定水分之方法，係藉由改變注入半導 體雷射之電流，來拂掠（sweep )雷射振盪波長，以測定 吸收光譜。而，例如選擇在1. 38vm帶之H20之吸 收峰值，藉由其吸收強度及事先所作成之檢量線，來測定 氣體中的水分者。此方法非常簡便，而且在現場即可測量 ，而且工程管理上也可以利，是非常優良之方法，應用於 半導體材料氣體之分析，是眾人所期待的。 此處，以第2 2圖及2 3圖表示公開於上述公報之吸 收光譜之例。第2 2圖係氣體成分只有H20之吸收光譜 。第2 3圖係對於氮氣中含有H20之試料之吸收光譜。 測定此處所獲得之吸收強度（峰值高度），從事先所作成 ^纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公釐）_ ζ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 之檢量線（如圖2 4所示）可獲得水分濃度。 如圖所示，在第2 2圖中，H20之吸收峰值有4個 。又，在第2 3圖之氮氣基底之試料，係成爲1個寬頻之 吸收帶；在該波長領域內，沒有氮氣之吸收，又不會有氮 氣及水分之反應所造成之生成物。所以，第2 3圖之寬的 吸收帶，係圖2 2之接近的4根峰值寬化相重疊，結果成 爲1個吸收帶所造成者。 將上述日本特開平5 - 9 9 8 4 5號公報所記載之方 法，原封不動地應用於半導體材料氣體中之不純物分析時 ，在不純物所造成之吸收峰值的附近，沒有由被測定氣體 等所造成之妨害峰值時，檢測感度也不會很高。 又，依據被測定氣體之種類，或打算測定之不純物之 種類，在水分等之不純物之吸收峰值的附近，會存在半導 體材料氣體之吸收峰值，這種情況時，由於接近峰值的重 疊而使測定精度更差。因此，上述的方法，在作要求高精 度之半導體材料氣體中之微量不純物的分析等時，仍有難 以令人滿足之處。 而包含上述特開平5 - 9 9 8 4 5號公報所記載之方 法在內，通常其紅外光譜分析之被測定氣體之壓力，由於 可以用足夠的強度獲得操作的簡單及測定對象氣體（不純 物）之吸收量，所以可以在1氣壓附近以上進行測定》 當被測定氣體中的測定對象氣體（不純物）之濃度很 高時，即使以這樣的壓力測定，也不產生問題。 但是，在紅外光譜分析時，一般當被測定氣體之壓力 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 315410 A7 B7 ___ 五、發明説明U ) 變高時，不純物所造成之吸收峰值之寬度很寬，所以當被 測定氣體中之不純物濃度很低時，吸收峰值之分辨能力會 降低，測定精度會變差。 本發明即爲了解決這些問題而設計者，其目的係提供 使用半導體雷射之紅外光譜分析，使被測定氣體中之微量 的不純物濃度，可以高感度且高精度來加以分析之方法及 裝置。 <發明之開示> 爲了解決上述問題，本發明之氣體的紅外光譜分析方 法，係使紅外線領域之光透過被測定氣體，然後測定吸收 強度，藉此分析被測定氣體中之不純物之方法，係使被測 定氣體在減壓狀態及於不純物氣體分子所形成之群組在被 解離之狀態下，進行分析者。藉由將被測定氣體減壓，而 能提高吸收峰值之分辨能力。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 - - In n n I^-^^^1 ^^^1 11« n ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且，藉由於不純物氣體分子所形成之群組在被解離 之狀態下，進行分析的話，則能夠在安定的狀態下進行正 確的分析。 另外，若以光子能量在0 · 5 e V以上之光’照射被 測定氣體之狀態下，進行\分析的話，則可以使群組解離 〇 此外，上述光子能量爲0. 5eV以上之光，對於上 述被測定氣體之照射密度爲DP(光子數/ s e c · cm2 )，而上述被測定氣體中之分子數爲N (分子）時，Dd 本紙張尺度適用中國國家標準（CN’S ) A4規格（210X 297公釐） ~ 經濟部中央標準局員4消費合作社印製 A7 __ B7 五、發明説明（5 ) 2N/2爲最理想。 被測定氣體的理想之壓力範圍，係會隨所要求之分辨 能力或測定對象之不純物的種類而變化，但是只要在1 0 〜5 〇 〇 T 〇 r r的範圍內設定，即可獲得良好之感度及 精度。 本發明之方法，最理想的是將透過被測定氣體之光拂 掠，來測定吸收光譜。拂掠之光的波長範圍，最好是選擇 能獲得不純物所造成之強吸收峰值之範圍，可以在 1. 19〜2. OOi/m之範圍內選擇。 利用吸收光譜辨識被測定氣體中之不純物之種類，及 其分量之方法，係將被測定氣體之吸收光譜，與另外測定 之只有不純物的吸收光譜作比較，藉由確定關於該不純物 之複數的吸收峰值，來辨識該不純物，然後在該複數之吸 收峰值之中，選擇在附近沒有妨害峰值之最強峰值，從該 最強峰值之吸收強度來進行不純物之量的測定，是最理想 的。 這時，使光透過被測定氣體，然後測定吸收光譜之同 時，另外，使同樣波長之光透過只有不純物者，來測定其 吸收光譜，像這樣作也可以。 上述吸收峰值，如使用檢量吸收強度變化之微小分量 而獲得之微小值吸收峰值，則可以提高檢知感度》 又，如果從複數之吸收峰值之相對強度來辨識不純物 ，則可以正確地進行辨識。 又，本發明之紅外光譜分 析裝置，係具備有：振盪紅外線領域之光的波長之可變型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~~' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -*° 經濟部中央標準局員工消t合作杜印製 A7 ____B7_五、發明説明（6 ) 半導體雷射；及使從該雷射所振盪之光透過被測定氣體之 手段；及測定透過被測定氣體之雷射光強度之手段，爲一 種藉由紅外光譜分析被測定氣體中之不純物之裝置，其特 徵爲具備有將上述被測定氣體減壓之手段，及對於被測定 氣體，以光子能量爲0 · 5 eV以上之光照射之手段。 本發明之裝置係因爲具備有對於被測定氣體，以光子 能量量爲0 · 5 e V以上之光照射之手段，所以能夠在於 使群組解離的狀態下，進行分析。 只要是具備有：將上述半導體雷射所振盪之光分歧， 使該分歧光的一方透過被測定氣體，同時使另一方透過只 透過不純物之手段；及測定透過被測定氣體之光的吸收光 譜之手段；及測定只透過不純物氣體之光的吸收光譜之手 段者；則可以同時獲得被測定氣體之吸收光譜及只有不純 物的吸收光譜，所以可進行這些吸收光譜之正確的比較^ 更者，上述吸收光譜只要具備有檢測出吸收強度變化 的微小量，測定微小值吸收光譜之手段，則可以使用微小 值吸收峰值作不純物之測定，而可以提高檢知感度。 將透過被測定氣體之光的吸收光譜，與只透過不純物 氣體之光的吸收光譜作比較，在具有透過被測定氣體之光 的吸收光譜之吸收峰值之中，辨識與具有只透過不純物氣 體之光的吸收光譜之吸收峰值之吸收波長一致之吸收峰值 ，只要具備有檢測出該吸收峰值之吸收強度之手段，則可 以迅速地進行不純物之分析。 <圖式說明> 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2LOX297公縻) ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（7 ) 圖1係表示本發明之紅外光譜分析裝置之一實施例之 構成圖。 圖2係利用本發明之方法所測定之Η 2 0之微小值吸 收光譜之例。 圖3係用來說明由於群的形成而造成之吸收峰值波長 之誤差之圖表。 圖4係用來說明由於群形成而造成水分濃度與吸收峰 值強度之非比例性之圖。 圖5係表示本發明之實施例所測定之Η20之吸收光 譜之壓力依存性之圖。 圖6係表示本發明之實施例所測定之Η 2◦之微小值 吸收光譜之壓力依存性之圖。 圖7係將第6圖部份擴大之圖。 圖8係將第6圖部份擴大之圖。 圖9係將第6圖部份擴大之圖。 圖1 0係將第6圖部份擴大之圖。 圖11係將第6圖部份擴大之圖。 圖1 2係將第6圖部份擴大之圖。 圖1 3係表示本發明之實施例所測定之C Η 4之微小 值吸收光譜之壓力依存性之圖。 圖1 4係表示圖1 3之部份擴大圖。 圖1 5係表示圖1 3之部份擴大圖》 圖1 6係表示本發明之實施例所測定之Η 2 0 / H C j?之微小值吸收光譜。 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） ------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貰) 訂 _ 10 -

經濟部中央標準局員工消費合作社印$L A7 B7 五、發明説明（8 ) 圖1 7係表示本發明之實施例所測定之C 0 2 / H C j?之微小值吸收光譜。 圖1 8係本發明之實施例所測定之C 0 2 / N 2之微小 值吸收光譜。 圖1 9係本發明之實施例所測定之C Η 4之微小值吸 收光譜。 圖2 0係表示本發明之實施例之結果，即表示使半導 體雷射之光強度及樣本氣體之壓力變化時之吸收峰值波長 之位移量之變化圖。 圖2 1係表示本發明之實施例之結果，即表示照射光 之照射密度及樣本氣體中之分子數及吸收峰值波長位移之 關係圖。 圖2 2係使用習知之水分分析方法所測定之水的吸收 光譜之例。 圖2 3係使用習知之水分分析方法所測定之含有水分 氮氣之吸收光譜之例。 圖2 4係表示習kl之水分分析方法之水分濃度及吸收 峰值強度之關係之檢測量線之例。 <實施例> 本案之發明者，針對紅外光譜分析，研究各種能使其 吸收峰值之分辨能力提高之手段。 首先就測定時之壓力作了檢討。一般在氣體中之紅外 吸收，當氣體之壓力高時，由於分子衝突之影響，使吸收 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐）_丨j _ — —II 1--· II ·!1 m n 1^1 ^^^1 I ^^^1 In I n m In，一*4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（9 ) 峰值擴散，峰值之寬度變大’使分辨能力降低。當將此氣 體之壓力降下，則吸收強度也下降’峰值的寬度變小’分 辨能力提高》所以’本發明係使被測定氣體在減壓狀態下 ，進行紅外光譜分析’藉此，使該氣體中所含有的不純物 ，可以利用高感度且高精度來測定。 又，習知之以被測定氣體在1氣壓附件至1氣應以上 之狀態進行測定，相對於此’本發明係藉由進行減壓而能 使測定精度提高。所以，本發明所謂之減壓狀態，係指被 測定氣體之全壓爲1氣壓未滿之狀態。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一般而言，被測定氣體之壓力在100TO r Γ左右 以上之大範圍，只要壓力變大則吸收峰值之寬度也變大， 所以吸收峰值之高度變小。所以，當測定對象之不純物的 量爲微量時，當壓力太大時，峰值之幅變寬，使分辨能力 降低。另一方面，當被測定氣體之壓力在lOOTo r r 以下爲很小時，吸收峰值之寬度，係隨著壓力降低而變小 (吸收峰值之高度變高），但是，不會變成無阻小。即， 接近與多普勒效應（Doppler effect)所造成之所謂的多 普勒極限之壓力無關之一定值。所以，即使使壓力變的過 小，吸收峰值之寬度變鈍，而且由於吸收峰之高度也變低 ，所以產生檢測感度之下降。 所以，在測定被測定氣體中所含之微量不純物時，使 被測定氣體之全壓在1 0〜5 0 0To r r左右之範圍內 ，則可以獲得良好之測定感度及測定精度。該適當之減壓 之程度，係依照不純物之種類，或依照被要求之分辨能力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7__ 五、發明説明（10 ) ’而分別設定者。 又，當不純物爲微量時，對於射入被測定氣體之光量 ’由於不純物之光吸收量很微小，所以信號雜音比（S/ N比），會顯著地變小。於是，檢測吸收量之變化率，即 吸收強度變化之微小值，藉由使用微小值吸收峰值，而可 以使測定感度提高。這種情況時之適當之減壓之程度，也 爲 10 〜500T〇 r r。 即，爲了獲得微小值吸收峰值，對於光源之半導體雷 射，可以使用將交流成分a · s i n (wt)重疊於直流 成分I。，然後將電流i = I〇+a · s i n (wt)三頻 率調製法。這時，當被測定氣體之壓力很大時，微小值吸 收峰值之寬度也變大，所以調製振幅a也變大，隨此，雜 音（雜訊）也變大。由此理由，使適於測定之壓力的上限 被決定。另一方面，將被測定氣體減壓，當到達多普勒極 限領域時，微小值吸收峰值之高度變低，檢測感度降低。 由此理由，使適於測定之壓力的下限被決定。 其次，就測定之波長範圍作了檢討。本發明係可獲得 不純物（測定對象氣體）之吸收峰值之波長範圍，藉由選 擇可獲得強度很大的峰值之範圍，而能提高分析之精度。 在半導體材料氣體中之不純物中，由於H2◦分子 影響最大，所以首先以Η 2 0分子作爲不純物爲例’則 Η20分子表示出在廣大的波長領域有非常長的吸收峰值 ，特別是Η2〇分子之吸收強度，選擇1位以上之 1 3 5〜1. 4 2 /zm的範圍之波長領域’是最理想的 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ n _ ~ —--------私-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 A7 B7 五、發明説明（11 ) 〇 又，對於其他的測定對象氣體（不純物），有效之波 長域之例爲， 二氧化碳（C〇2)···]·· 43 〜1. 46em 氣化氫（HF) ...... 1. 2 5〜1. 35/zm 甲院（CH4) ......... 1. 2 9〜1. 5 0；am 甲硅烷（S i Η 4 ) ......... 1 . 1 9 〜2 . Ο 0 仁 m 溴化氫（HBr) ......... 1. 3 4〜1- 37；um 羥基（_〇H) ......... 1 · 4 0 〜1 · 4 5 在本發明中，從所獲得之吸收光譜，進行被測定氣體 中之不純物的辨識時，以別的方法測定只有不純物的吸收 光譜，確定不純物之複數之吸收峰值，藉此，可進行正確 之辨識。 又，像這樣進行辨識時，如果使用複數之峰值之相對 強度，則可以確定地辨識不純物，而可以提高測定感度及 測定精度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而在進行被分辨出之不純物之量的測定時’選擇在辨 識時所使用之複數的吸收峰值之中，附近沒有妨礙峰值之 最強峰值，從該最強峰值之吸收強度，進行不純物之量的 測定，則可進行正確之測定。 又，測定吸收強度時，不只使用吸收量光譜’藉由使 用吸收量之變化率，即吸收強度變化之微小值吸收光譜’ 而可以更提高測定感度。要獲得微小值吸收光譜’可使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 上述之頻率調製法。 像這樣，對於不純物，選擇適當之減壓狀態，及適當 之波長範圍進行測定’藉此可使測定精度提高，而且本案 之發明者發現，藉由含有不純物之被測定氣體之種類及測 定時之雷射光強度，而使獲得吸收峰值之波長移位，而其 吸收強度也變化之情況，重復作了檢討》 第2圖係表示於氯化氫（HCj?)中含有 7 0 p pm的水分（H20)之氣體，於減壓狀態（ 1 0丁〇 r r )下，進行紅外光譜分析之結果的例子之圖 ，爲吸收強度變化之微小值吸收光譜。又，在此測定的同 時，對Η20 (20Το γ r)也同樣地進行紅外光譜分 析。 在第2圖中，橫軸表示振盪波長，縱軸表示吸收強度 變化之微小值。又，爲了避開只有水分之光譜（圖中細線 所示）及樣本氣體（圖中粗線所示）之重疊，而將樣本氣 體之光譜之底線上移1位》 如此圖中可見到，只有水分的光譜與在氯化氫中含有 水分之樣本氣體之光譜之兩者，因H2〇而發生之4個尖 的突起之吸收峰值位置（波長）及吸收強度（吸收量）都 - 致 〇 但是’例如詳細檢討第2圖所獲得之波長 1. 38075vm左右之吸收峰值，則如圖3所示，可 瞭解到由於測定條件而使此吸收峰值位置（波長）位移。 在第3圖中’ A係氮（N2)中的H20以雷射光強度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） " -15 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 〇154χ〇 ------ Β7 五、發明説明（13 ) 0' 7mW來測定時之情況；B係以雷射光強度2. 05 mW來測定HCj?中的H20時之情況：C係以雷射光強 度〇 7mW來測定HCj?中的H20時之情況。又，被 測定氣體中的壓力，與一個都是1 〇 〇Το r r。 又第3圖中’點線係表示以參考單元而獲得之h20 峰值之基準位置。 如此處所示，HCj?中之H2◦以高強度之雷射光來 測定之B中，吸收峰值波長係與基準位置一致，而相對於 此’以低強度之雷射光所測定之C，係比基準位置還偏右 〇 第4圖係表示H C {中的H2〇濃度與吸收強度之雷 射之關係；實線係以雷射光強度2 . 0 5 m W測定時之情 況；點線係表示以雷射光強度0 . 7 m W來測定時之情況 。如此處所示，雷射光強度爲2 . 0 5mW時，H20濃 度與吸收強度顯示出良好比例關係，所獲得之圖係可作爲 檢量線所使用者，當雷射光強度爲0 . 7 m W很小時，隨 著H20濃度的增高，從直線起之偏移會變大，而所獲得 之圖不能作檢量線作用。 因此，當測定時之雷射光強度不適當時，會產生吸收 峰值波長從基準位置起位移之情況。而位移之吸收波長之 附近，當有其他的成分之吸收峰值存在時，要作定位之辨 識是困難的。又，吸收峰值波長位移的同時，吸收量也會 變化，所以無法獲得檢量線，無法正確地檢測其量。 本案之發明者，就第3圖之吸收峰值波長之位移或第 本纸張尺度適;fl中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X 297公釐） n I - I -I - - —J 私ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、\=β 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ _B7_ 五、發明説明（14 ) 4圖這樣的吸收強度之非比例性的原因’作了詳細研究， 其結果，發現是因爲被測定氣體中不純物之分子形成群而 造成者。 即，水分子（H20)，氯化氫（HCj?)，氨（ NH3)等具有極性之氣體分子很多。例如HC j?分子， 其中的Η帶正電，而C j?帶負電，具有極性。具有這樣的 極性之氣體分子’這此極性分同之間原本與無極性分子藉 由庫倫力結合，形成複數的分子所構成之群’這是我們已 經知道的。 即，在第3圖之C，被測定氣體之HC j?及不純物之 H2◦都是極性分子’ H C j?分子及H2◦分子結合而形成 群。相對於此，第3圖之A，由於被測定氣體之N2爲無 極性分子，所以即使不純物之H2◦爲極性分’因爲其含 有量很少，所以H20分子不會在1^2氣體中形成群。 習知之氣體之光譜分析方法，對於這樣的群的形成完 全沒有考慮，但是本案之發明者’發現群形成之狀態下進 行氣體之光譜分析，則隨著測定條件吸收峰值會從基準位 置位移，吸收強度也會變化。 所以，本發明係使被測定氣體中之不純物之分子所形 成之群解離之狀態’來進行光譜分析’藉此可安定地進行 正確之分析。 使群解離之方法，有照射比群形成之能量爲大之光能 量之方法。具體之方法係’由於群形成之能量爲 〇 5eV未滿，所以對於未被測定氣體’以光子能量 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 ___________B7_ 五、發明説明（15 ) 0 5eV以上之光照射，藉此可獲得群解離之狀態。 具有0. 5eV之光子能量的光的波長，爲2. 48 以m，光譜分析使用波長2 · 4 8 //m以下之光時，分析 所用之照射光可兼有群解離所用之照射光。另一方面，光 譜分析所用之照射光之波長比2. 4 8；am長時，爲了群 解離另外照射波長2. 48以下之光即可。 又具有0. 5eV以上之光子能量的光的照射所造成 之群解離之效率，係隨著被測定氣體之壓力或照射光之光 量而變化，例如被測定氣體之壓力大時，效率不好，必需 要使照射光之光量增大。如果使照射光之光量變大，則群 解離的程度也會變大，但是在本發明中，只要對光譜分析 沒有障礙的程度群解離即可，因此，當對於光子能量爲 〇. 5 eV以上之光的被測定氣體之照射密度爲DP (光 子數/ s e c · cm2)，而被測定氣體中之分子數爲N (分子）時，只要滿足DP2N/2即可。 像這樣照射光能量，係在被測氣體中不純物之分子形 成群時有效，藉由被測定氣體之組成等不純物不形成群是 很明確時，不需要應用這樣的光能量照射，即使應用也沒 有什麼妨礙。 在本發明中，不特別限定被測定氣體之種類，氮，氧 ，氬，氦，二氧化碳等之常用氣體或氯化氫，有機金屬化 合物等之半導體材料氣體等種種之氣體’都可適用。 又，本發明所測定之上述被測定氣體中的不純物（測 定對象氣體），只要是可作紅外光譜分析之物質都可’例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 18 — 11 ! In — — —· J 衣— — I —訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（16 ) 如水，二氧化碳，一氧化碳，氟化氫，氯化氫，溴化氫， 碘化氫，S i H4等之無機化合物，或甲烷等的有機化合 物的分析都可應用。 以下就本發明實際例子作說明，本發明並不只限於這 些實施例，可應用於多種之氣體的分析。 第1圖係表示本發明之紅外光譜分析裝置之一實施例 之概略構成圖。 此裝置中，從光源之半導體雷射1所發出之光，係被 集光鏡系2校正，然後被光調製器3所遮光，通過半鏡4 而被分成2個。其中一方係通過樣本單元5之後，被聚焦 鏡6所聚光，進入光檢測器7。另一方面，通過參考單元 8，被鏡子9所聚光而進入光檢測器。在參考單元8之中 ，含有減壓狀態之測定對象物質。進入檢測器7，1 0之 光，被變換成電氣信號之後，分別被送至鎖定放大器（ lock-in amplifier) 1 1 ，1 2。在此處，與從光調製 器3所送來的調製信號調諧之信號被擴大，然後進入計算 機1 3，作爲測定資料而被處理。在測定時，半導體雷射 1之電流，係從電流驅動器1 4所供給。半導體雷射1之 波耳帖（peltier)元件溫度，係被溫度控制器1 5所控 制。 而該裝置中，爲了將樣本單元5中的壓力控制在1氣 壓以下之一定值，在單元5的入口處，設置流量控制單元 1 8，在單元5的出口處，設置控制單元1 7及排氣泵 16° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~ _ 一 19 ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 ___ _B7_ 五、發明説明（17 ) 進行測定時，排氣泵1 6係以一定之排氣速度排氣。 對壓力控制單元1 7預先設定必要之壓力。被測定之壓力 信號與所設定之壓力信號之差’回潰至流量控制單元1 8 ’控制進入單元5之氣體之流量。藉由這樣的構成，一邊 將所要測定之氣體流入樣本單元5 ’而可一邊保持單元中 的壓力於一定。 又，半導體雷射1之振盪波長，係藉由改變流入電流 或元件溫度而成爲可變者。 此處，爲了將被測定氣體減壓所用之機構，係如上所 述，除了控制導入被測氣體之樣本單元之入口的氣體流量 之方法者之外.，使用使樣本單元的流入口之流量一定，然 後控制單元出口之排氣量之方法者也可。 又，當光譜分析所使用之光的波長比2. 48#m長 ，而除了光源來的照射光之外，使被測定氣體中之群解離 所用之光照射爲必要時，裝設光照射裝置2 0.。光照射裝 置20，係被設於樣本單元5的外方，藉此，具有0. 5 e V以上之光子能量之光，照射樣本單元5全體。光照射 裝置2 0，只要是可以照射具有0 . 5 e V以上之光子能 量，即波長2. 48ym以下之光，任何東西皆可，例如 可以使用照射可視光線之螢光燈。並且，當光譜分析所使 用之光的波長在2 · 4 8 am以下的情況時，可以將半導 體雷射裝置1來代替此光照射裝置2 0。 依照這種構成之裝置，將半導體雷射1所振盪之光的 波長拂掠，而可以同時獲得被測定氣體之吸收光譜及只有 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ fm· ^ fm· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明説明（18 ) 不純物之吸收光譜。 又，將從電流驅動器1 4注入半導體雷射1之電流信 號’使拥於直流成分I。加上交流成分a . s i n (wt )=I〇+a · s i n (wt)之頻率調製法，則可獲得 微小值吸收光譜》 又，光調製器3被用於直流擴大，所以對於半導體雷 射1注入只有直流成分之電流信號，測定吸收光譜時，爲 了壓抑雜訊，進行以光調製器3調製雷射光，但是，將直 流成分上加上交流成分之電流信號注入半導體雷射1，然 後測定微小值吸收光譜時，不使用光調製器3。 更者，以計算機1 3進行測定資料之處理時，事先將 透過被測定氣體之光的吸收光譜與透過只有不純物氣體之 光的吸收光譜作比較，在具有透過被測定氣體之光的吸收 光譜之吸收峰值之中，與具有透過只有不純物氣體之光的 吸收光譜之吸收峰值，其吸收波長一致之吸收峰值予以辨 識，檢測該吸收峰值之吸收強度，然後顯示數值之情況下 設定程式，如此則可以使測定快速化。 像這樣的紅外光譜分析裝置，在半導體等之製造工程 中，可以將樣本單元直接連接於配管來使用，能非常簡單 地在現場進行計測。 (實施例1 ) 關於H20之吸收光譜之壓力依存性作了調査。使用 第1圖所示之裝置，以含有微量的水分之氮氣體作爲樣本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 21 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ____B7_ 五、發明説明（19 ) 氣體，測定了吸收光譜。又，從調查對於吸收光譜之壓力 的影響之目的起，半導體雷射之振盪波長，在獲得？120 之吸收強度比較大之峰值之1. 380//m附近拂掠。半 導體雷射之振盪波長，係藉由改變注入電流來使其變化。 第5圖，係當樣本單元中的壓力爲10 * 30 ，50 ，100，300，500Torr 時，一邊流 1〇〇 PPm H20/N22樣本氣體一邊測定而獲得之吸收光 譜。在此圖中，橫軸爲波長，縱軸爲光學的厚度，來表示 吸收之強度。如第5圖所示，當樣本單元之壓力比3 0 0 T 〇 r r爲高時，由於鄰近的吸收線之影響，使光譜的形 狀歪斜，成爲非對比者。以500To r r之壓力，吸收 的強度應比300T〇 r r還大，但是，反而變小。在 500T〇 r r以下，特別是300T〇 r r以下，隨著 壓力的變低，吸收強度逐漸變小，同時吸收線光譜成爲寬 度狹窄，歪斜很少之對稱形。從此結果也可知，具有藉由 減壓而可以提高測定之分辨能力之效果。另一方面，即使 將樣本氣體減壓在1 0 T 0 r r以下，吸收線之寬度的減 少也很鈍，由於光譜的高度會變低，所以比1 0 T 〇 r r 低的減壓是不理想的。 由此結果可知，在lOTo r r〜500T〇 r r之 壓力範圍下，分析被測定氣體中的水分是非常適當的。 (實施例2 ) 就C 〇2之吸收光譜之壓力依存性作一調査。使用第 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7五、發明説明（20 ) 1圖所示之裝置，以含有C 02之H C j?氣體作爲被測定 氣體，測定吸收光譜。又，從調査對於吸收雷射之振盪波 長之壓力的影響爲目的起，半導體雷射之振盪波長，係在 得到C02之吸收強度較大之峰值之1. 4 3 5it/m( 1 4 3 5 nm)附近作拂掠。又半導體雷射之振盪波長係 藉由改變注入電流來變化。 第6圖，係當樣本單元中之壓力爲10，30，50 ，100，200，300，400，500，600, 700Torr時，一邊流7. 4重量百分比之C〇2/ H C j?之樣本氣體，一邊測定所獲得之微小值吸收光譜。 在此圖中，橫軸爲振盪波長，縱軸係表示吸收強度變化之 微小值（單位爲任意）。又，於參考用單元中，以 20T〇 r r封入只有C02者，同時進行測定。在第6 圖中，併記有只有C 02之光譜R。測定只有C 02者而獲 得之峰值位置（波長）與測定被測定氣體而獲得之峰值位 置一致之事予以確認進行辨識。又，只測定C 0 2而獲得 之光譜R，將吸收強度變化予以壓縮，而且將基底上位。 又，爲了使光譜的重疊部份容易看，所以，以第7圖 〜第1 2圖，表示第6圖之光譜之擴大部份。第7圖，係 表示樣本氣體之壓力爲5〇〇〜700To r r之光譜。 第8圖係表示樣本氣體之壓力爲7 0 0 T 〇 r r之光譜； 第9圖係表示樣本氣體之壓力爲600To r r之光譜； 第10圖係表示樣本氣體之壓力爲500To r r之光譜 ;第1 1圖係表示樣本氣體之壓力爲1 0〜50T〇 r r 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） HI am i ml m n I 1^1 ^^^1 n^i ^-a (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（21 ) 之光譜；第1 2圖係表示樣本氣體之壓力爲1 OTo r r 之光譜。 此處，使用微小值吸收峰值，進行不純物定量測定時 ，從峰值的前端起，到與其此相對之峰值突起之底的最低 點爲止之距離（圖8中之D所示）'，而作爲峰值高度（吸 收強度），於量的測定時使用。 在本實施例中，如圖8〜圖1 0所示，當樣本氣體之 壓力爲600To r r及700To r r時，由於雜訊的 影響，峰值的底部變亂，無法正確地檢測量。而 500To r r以下，由於沒有雜訊的影響，而峰值之底 部很安定，所以此峰值可應用於檢測其量上。又如第1 1 圖及第1 2圖所示，可獲得得樣本氣體之壓力爲 lOTo r r以上，安定之峰值，使用這些即可以精度良 好地進行檢測其量。 由此結果可知，在lOTo r r〜500To r r之 壓力範圍下，被測定氣體中的C 0 2可作適當之分析。 (實施例3 ) 就C H4之吸收光譜之壓力依存性作調査。使用第1 圖所示之裝置，以含有CH4之氣體作爲樣本氣體’來測 定吸收光譜•又，從調査對吸收光譜之壓力的影響之目的 起，半導體雷射之振盪波長，係在獲得吸收強度較大的峰 值之 1. 645 〜1- 646//m(1645 〜1646 n m )附近拂掠。又半導體雷射之振盪波長係藉由改變注 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 _ B7五、發明説明（22 ) 入電流而使其變化》 圖1 3係在樣本單元中之壓力爲1 〇，30，50， 100，200，300，400，500，600， 700Torr時，一邊流7. 9重量百分比之CH4/ N 2之樣本氣體，一邊進行測定而獲得之微小值吸收光譜 。在此圖中，橫軸爲振盪波長，縱軸係表示吸收強度變化 之微小值（單位爲任意者）。又，參考用單元中，以20 To r r封入只有〇^14者，同時進行測定。圖13中， 併記有只有C Η 4之光譜R。確認測定C Η 4而獲得之峰值 位置（波長）與測定被測定氣體而獲得之峰值位置一致， 進行分辨。又，測定只有CH4而得之光譜R，係表示壓 縮吸收強度變化，而且將底線提高者。 又，爲了使光譜的重疊部份容易看，於圖1 4及圖 1 5中，表示圖1 3之光譜的部份之擴大。圖1 4係表示 樣本氣體之壓力爲5 0 OTo r r之光譜，圖1 5係表示 lOTorr之光譜R。 在本實施例中，CH4之微小值吸收峰值，由於2個 峰值接每，所以圖右側之峰值的左側與圖左側之峰值成爲 重疊之狀態而被檢測出。如圖1 4及圖1 5所示，在樣本 氣體之壓力爲500To r r時，或lOTo r r時’都 可獲得安定之峰值，使用這些可進行精度良好之量的檢測 〇 由此結果可知’在lOTo r r〜500To r r之 壓力範圍下，可適當地分析被測定氣體中之ch4。 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）_ 25 _ ^^^9. I nn —^n In —^n —^n ^ ^^^1 ^^^1 ^^^1 ι^ϋ In - V ^i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明（23 ) (實施例4 ) 使用第1圖所示之裝置，以氯化氫氣體中的水分之分 析’作爲半導體材料氣體之代表例。以3 Ο Ο T 〇 r r之 壓力，將水分濃度未知之氯化氫氣體封入樣本單元；另一 方面’以2 Ο T 〇 r r之壓力，將水分封入參考用單元4 。又，樣本單元之光路長爲5 0 cm。 藉由使波耳帖元件之溫度於2 0°C〜3 0°C變化，而 使雷射光在1. 3803〜1. 3814/zm之波長領域 拂掠，測定微小值吸收光譜。其結果，可獲得圖16所示 之光譜。 在圖1 6中，橫軸表示振盪波長，縱軸表示吸收強度 變化之微小值（單位可任意選擇）。又，爲了避免只有水 分的光譜（圖中以R表示）與樣本氣體之光譜（圖中以S 表示）之重疊，將樣本氣體之光譜S的底線降下1格。 如圖1 6所示，以與只有水分之光譜相等之分辨能力 ’可得樣本氣體之光譜。所以，將被測定氣體之光譜與只 有水分之光譜作比較，藉由峰值之位置與強度，確定水分 之複數的吸收峰值，藉此，可碓實地分辨水分。然後，在 水分之複數的吸收峰值之中，選擇附近沒有妨礙峰值之最 強峰值，從該最強峰值之吸收強度起，進行水分之量的檢 測。 即’在圖1 6中，只有水分之光譜與含有氯化氫之樣 本氣體光譜之兩者，4個尖銳突起峰值非常一致》而當以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~~ ' -26 - ^^1- ^^1 —I» 1^1 m m ^^1 I In m 1^1 an IK ^^1 ^、vs (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 〇±54i〇 A7 _B7__ 五、發明説明（24 ) 波長1 _ 38064em之強度作爲1時’波長 1. 38076em 及 1. 38113vm 之強度’在只 有水分時，分別爲0. 73及0. 285;樣本氣體時’ 也會有同樣的值。像這樣藉由確認比較吸收峰值之相對強 度之值爲同值，而知道樣本氣體之4個峰值’係由於樣本 氣體中的水分所引起者，而可以確實地進行水分之辨識。 又，此處所使用之波長領域內，沒有氯化氫之吸收峰 值，在樣本氣體的光譜中，沒看到上述4個峰值之外的峰 值，所以可認爲係在此波長領域內，沒有檢測出水分以外 的不純物。 而水分之量的檢測，在上述被辨識的4個峰值之中， 選擇附近沒有妨礙峰值之最強峰值P。此處，最強峰值P 與其他的峰值之強度比，可知道只有水分之光譜與樣本氣 體之光譜非常一致。即，峰值P係只有水分而造成之峰值 ，而判斷其爲未受到未知之峰值之妨害’所以可以利用峰 值P正確地進行水分之量的測定。予先將表示依據該最強 峰值P之峰值強度與水分濃度之關係之檢量線（未記載） 作成，利用此檢量線，可從樣本氣體之光譜之最強峰值P ，獲得樣本氣體中之水分。 (實施例5 ) 使用圖1之裝置，進行氯化氫氣體中之C 〇2的分析 。以1 OOTo r r之壓力，將含有7. 4重量百分比之 C 02之氯化氫氣體封入樣本單元’另一方面，以 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2.10X297公釐）~~ ~ ~ ----------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X ) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 -----------B7_ 五、發明説明（25 ) 2〇T〇 r r之壓力，將只有（：〇2者，封入參考用單元 〇 藉由使波耳帖元件之溫度變化，而將雷射光在 i· 4340 〜1. 4358；am(1434. 〇 〜 1 4 3 5 · 8 nm)之波長領域拂掠，測定微小值吸收光 譜。結果，獲得圖1 7所示之光譜。 在圖1 7中，橫軸表示振盪波長，縱軸表示吸收強度 變化之微小值（單位任意）。又，爲了避免只有（：〇2之 光譜（圖中R所示）與樣本氣體之光譜（圖中s所示）之 重疊’所以將只有C 〇2之光譜r的底線提高。 如圖1 7所示，以與只有CO 2之光譜R同樣之分辨 能力’而可獲得樣本氣體之光譜S。所以，將樣本氣體之 光譜與只有C 〇2之光譜比較，藉由峰值之位置與相對強 度之值，確定C 02之複數峰值，可確定地進行水分之辨 識。 又，當C 02之濃度未知時，於C 02之複數的吸收峰 值之中，選擇附近沒有妨害峰值之最強峰值，與上述實施 例4同樣地，可從該最強峰值之吸收強度’進行C 02之 量的測定。在本實施例中，以波長1. 34 5 7jum所獲 得之峰值，由於吸收強度很強，所以用在量的檢測很理想 (實施例6 ) 使用圖1之裝置，進行氮氣體中之C 〇2之分析。以 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨OX297公釐）一 28 - nn VI HI HI HI n tj i ml fm HI ^^^1 lOJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（26 ) l〇〇T〇rr之壓力，將含有7· 4重量百分比之 C 〇2之氮氣體，封入樣本單元，另一方面，以 2〇T〇 r Γ之壓力，將只有C〇2者封入參考用單元。 藉由使波耳帖元件之溫度變化，將雷射光在 1 4340 〜1. 4358Mm(1434. 0 〜 1 4 3 5 . 8 nm)之波長領域拂掠，測定微小值吸收光 譜。其結果，獲得圖1 8所示之光譜。 在圖1 8中，橫軸表示振盪波長，縱軸爲吸收強度變 化之微小值（單位爲任意）。又，爲了避免只有C 02之 光譜（圖中R所示）與樣本氣體之光譜（圖中S所示）之 重疊，將只有C 02之光譜R的底線提高。 如圖1 8所示，以與只有C 02之光譜及相同之分辨 能力，可獲得樣本氣體之光譜S。所以，將樣本氣體之光 譜，與只有C 02之光譜作比較，然後藉由峰值之位置及 相對強度之值，確定C 02之複數的吸收峰值，使水分確 實地被分辨能力》 又，當C 〇2之濃度未知時，在C 02之複數的吸收峰 值之中，選擇附近沒有妨礙峰值之最強峰值’與上述實施 例4相同，可從該最強峰值之吸收強度，進行C 02的量 之檢測。在本實施例中’以波長1 . 3 4 5 3 # m所獲得 之峰值，由於吸收強度很強’所以使用於量的檢測是最理 想的。 (實施例7 ) 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） I--------^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（27 ) 以3 OTo r r之壓力’將S i 114封入樣本單元， 然後與上述實施例4相同地，進行測定。以圖1 9表示所 獲得之微小值吸收光譜。於波長1. 3804〜 1 . 3 8 1 4vm的範圍’可看到S i H4之複數的尖銳 之峰值，使用此，與剛才的H2〇 ’ C〇2之情況相同地， 可作S i H4之辨識及量的檢測。 (實施例8 ) 使用圖1之裝置，進行形成群之樣本氣體之紅外光譜 分析。 使半導體雷射之輸出及樣本氣體之壓力變化’調查吸 收峰值波長之位移量之變化。 樣本氣體，係使用含有7 〇 P pm的水分之氯化氫。 以雷射光照射此樣本氣體而獲得之吸收峰值之中，調查以 波長1. 3 8 0 7 5 ^m爲基準位置之水分所引起之吸收 峰值。此處，波長1. 38075em之光的光子能量， 係大於0. 9eV，由於比0· 5eV大，所以’在本實 施例中，除了分析所需之照射光之外，不需要群解離之照 射光。 固定半導體雷射輸出，使L D之溫度變化，藉此可使 振盪波長拂掠，測定上述圖2所示之H2〇所造成之4個 峰值之中，以波長1. 38075//m爲基準之峰值’係 從1. 3 8 0 7 5 起位移了多少之波長而獲得者（位 移量）。當樣本氣體之壓力爲5〇To r r ， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐）加 一 30 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 -------- 67 五、發明説明（28 ) iOOTo r r及200To r r時之情況下’分別進行 測定。 又，半導體雷射之光強度（輸出）’爲〇. 7mW’ 1· 3mW及2. 05mW的3個水準。. 此處，將樣本氣體減壓之方法，係可以使用控制導入 樣本氣體之樣本單元3之入口之氣體流量之方法’或使樣 本單元3之入口之流量一定，控制單元出口之排氣量之方 法等；藉此，一邊將樣本氣體流入樣本單元3 ’ 一邊控制 單元中的壓力，予以保持。又，測定係在室溫進行。 其結果示於圖2 0。圖2 0中，分別以橫軸表示LD 之光強度，縱軸爲以1. 38075em作基準之峰值之 波長位移。在圖2 0中，係以a表示樣本氣體之壓力爲 50 丁 〇 r r時，以b表示lOOTo r r時，以c表示 2 0 〇 時。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖2 0所示，在樣本氣體之壓力爲5 OTo r r處 ，即使光強度變化，波長也不會位移；在壓力爲 lOOTo r r處，光強度很低時，波長位移很大。又， 當壓力成爲200To r r時，在測定範圍全體處，波長 位移，位移量係在光強度低時愈大。 又，除了以波長1. 38075em爲基準位置之峰 值之外的3個因H2◦而造成之峰值，也同樣地進行測定 。算出照射光之照射密度及樣本氣體之分子數，以圖2 1 表示這些的值與波長位移之關係。在圖2 1中，分別以橫 軸表示雷射光之照射密度DP(光子數/s e c · cm2) 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Sl^4l〇 A7 B7 五、發明説明（29 ) ’以縱軸表示樣本氣體中之分子數N(分子），分別以0 表示圖2 1之峰值4個都不位移者，以△表示4個之中1 個峰值位移者，X表示2個以上之峰值有位移者。 從圖2 1之結果，可知在DP2N/2之範圍，波長 不位移。 又，照射於樣本氣體之雷射光之照射密度DP，係從 導入樣本單元之雷射光強度及雷射束徑（2mm)所算出 者。 又，接受此雷射光的照射之樣本氣體中之分子數N， 由於室溫（2 5°C)之樣本單元3內之樣本氣體之平均速 度比光的速度慢6位數，所以在雷射光所通過之體積V ( 單元表5 cm，束徑爲2mm)中所存在之分子數N，以 氣體狀態方程式PV=nRT (壓力P : 50T〇 r r ， lOOTorr 或 200Torr ，溫度 T: 25°C;R 爲定數）算出》 像這樣使成爲DP2N/2之範圍，藉由光子能量照 射0. 5eV以上之光，由於可排除吸收峰值波長位移之 可能性，所以正確之分析可以安定地進行。 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

Claims (2)

1. A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 第84102960號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國86年1月修正 1 .—種氣體之紅外光譜分析法，係屬於使紅外線領 域之光透過被測定氣體，然後測定吸收強度，藉此分析被 測定氣體中之不純物之方法：其特徵爲待測氣體之壓力爲 10〜500丁〇1：1*，且對待測氣體以能量〇. 5eV 以上，照度Dp2N/2 (照度單位爲光子數/sec · c m 2，N爲分子數）之光子照射之，使被測定氣體中之 不純物氣體分子所形成之分子群（cluster)在被解離之 狀態下進行分析。 2. 如申請專利範圍第1項之氣體之紅外光譜分析方 法，其中被測定氣體，係由氮，氧，氬，氦，二氧化碳， 硅烷，磷，胂，硅氯仿，氯化氫，及有機金屬化合物所構 成之群中選擇至少一種；不純物係由水，二氧化碳，一氧 化碳，氟化氫，氯化氫，溴化氫，碘化氫，甲硅烷，甲烷 及具有- Ο Η基之化合物所構成之群中所選出之任何1種 〇 3. 如申請專利範圍第1項之氣體之紅外光譜分析方 法，其中，使通過被測定氣體之光的波長，在1. 19〜
2. 2. OO/zm之範圍內拂掠，測定吸收光譜。· 4. 如申請專利範圍第3之氣體之紅外光譜分析方法 ，其中不純物爲水，使通過被測定氣體之光的波長，在 1- 35〜1. 42//m之範圍內拂掠》 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）-1 - ----------^II f請先閲讀背面之注意事項再填寫本I·) 訂 經濟部中央揉準局貞工消費合作社印装 、+請專利範圍 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印裝 5 .如申請專利範圍第 法’其中不純物爲二氧化碳 長’在1. 43〜1. 46 6 _如申請專利範圍第 法’其中不純物爲甲烷，使 在1. 29〜1. 50仁m 7 .如申請專利範圍第 法’其中不純物爲甲硅烷， ，在1. 19〜2. 00仁 8 .如申請專利範圍第 法’其中不純物爲氟化氫， ’在1. 25〜1. 35仁 9 .如申請專利範圍第 法’其中不純物爲溴化氫， ’在1. 34〜1. 37从 1 〇 .如申請專利範圍 方法，其中不純物爲含有-定氣體之光的波長，在1 . 拂掠。 項之氣 使通過 m之範 項之氣 過被測 範圍內 項之氣 透過被 之範圍 項之氣 透過被 之範圍 項之氣 透過被 m之範圍 第3項之 Ο Η基之 4 0〜1 β 3 透 之 3 使 m 3 使 m 3 使 體之紅外 被測定氣 圍內拂掠 體之紅外 定氣體之 拂掠。 體之紅外 測定氣體 內拂掠。 體之紅外 測定氣體 內拂掠。 體之紅外 測定氣體 內拂掠。 氣體之紅 化合物， .4 5 β 光譜分析方 體之光的波 〇 光譜分析方 光的波長， 光譜分析方 之光的波長 光譜分析方 之光的波長 光譜分析方 之光的波萇 外光譜分析 使透過被測 m之範圍內 11.如申請專利範圍第1項之氣體之紅外光譜分析 方法，其中，將透過被測定氣體之光的波長拂掠，分別測 定被測定氣體之吸收光譜及只有不純物之吸收光譜，將被 測定氣體之吸收光譜與只有不純物之吸收光譜作比較，確 定該不純物之複數之吸收峰值，藉此，辨識該不純物，然 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-2 - (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) I^-------、tT-----!.·^--- 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印裝 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 後，在該複數之吸收峰值之中，選擇附近沒有妨礙峰值之 最強峰值，從該最強峰值之吸收強度進行不純物之量的測 定。 12. 如申請專利範圍第11項之氣體之紅外光譜分 析方法，其中，使光透過被測定氣體，測定吸收光譜，同 時，另外地以同樣波長之光透過只有不純物者，測定吸收 光譜》 13. 如申請專利範圍第11項之氣體之紅外光譜分 析方法，其中上述吸收峰值，係使用檢測吸收強度變化之 微小量而獲得之微小值吸收峰值。 14. 如申請專利範圍第11項之氣體之紅外光譜分 析方法，其中，從複數之吸收峰值之相對強度，分辨不純 物。 1 5 . —種紅外光譜分析裝置，係屬於具備有：使紅 外線領域之光振盪之波長可變型半導體雷射，及使從該雷 射所振盪之光透過被測定氣體之手段，及測定透過被測定 氣體之雷射光強度之手段所構成，使該被測定氣體中之不 純物，以紅外光譜分析之裝置；其特徵爲： 具備有將上述被測定氣體減壓之手段對於被測定氣體 ，以光子能量爲0. 5eV以上之光照射之方法，待測氣 體之壓力爲10〜500To r r ，且對待測氣_以能量 〇 · 5eV以上，照度Dp2N/2(照度單位爲光子數 /s e c · cm2，N爲分子數）之光子照射之，使被測 定氣體中之不純物氣體分子所形成之分子群（cluster) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-3 - ^------1T-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 3154X0 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 在被解離之狀態下進行分析。 16.如申請專利範圍第15項之紅外光譜分析裝置 ’其中具備有：使上述半導體雷射所振盪之光分歧，使該 分歧光的一方透過被測定氣體，同時使另一方透過只有不 純物之氣體之手段；及透過被測定氣體之光的吸收光譜； 及透過只有不純物氣體之光的吸收光譜。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之紅外光譜分析裝置 ，其中，將透過上述被測定氣體之光的吸收光譜與透過只 有不純物氣體之光的吸收光譜作比較，在具有透過被測定 氣體之光之吸收光譜之吸收峰值之中，辨認具有透過只有 不純物氣體之光的吸收光譜之吸收峰值與吸收波長一致之 吸收峰值，檢測該吸收峰值之吸收強度之手段。 ^------^ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貞工消費合作社印*. 本紙張尺度逋用中國.國家揉準（CNS)A4規格（210X29*7公釐）-4 -