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現(xiàn)代氣相工藝的污染控制要求不斷推動(dòng)四極氣體分析儀的性能極限醒悟。四極子技術(shù)正在迅速發(fā)展，并適應(yīng)較低污染水平的規(guī)格高質量。在選擇特定應(yīng)用的傳感器時(shí)技術先進，充分了解影響目前不同氣體分析系統(tǒng)的檢測(cè)能力的各種因素是一個(gè)必要的工具。與通常的情況一樣延伸，大多數(shù)選擇都涉及到妥協(xié)認為，而充分了解與不同檢測(cè)器配置相關(guān)的基本權(quán)衡將使錯(cuò)誤最小化并*大化生產(chǎn)力。

所有的氣相處理裝置都可以受益于添加一個(gè)四極氣體分析儀新趨勢。由匹配良好的探測(cè)器提供的信息迅速成為該過(guò)程中不可分割的組成部分反應能力，大大減少了傳統(tǒng)上屬于大多數(shù)真空故障排除程序的估算測(cè)量。隨著四極桿氣體分析儀變得越來(lái)越便宜學習，它們正迅速在所有需要嚴(yán)格控制工藝氣體污染水平的行業(yè)中變得普遍結構重塑。智能軟件界面、較低的檢測(cè)限制和較低的擁有成本是現(xiàn)代儀器中需要尋找的一些功能應用優勢。

本文的以下部分描述了開(kāi)放和封閉離子源四極桿質(zhì)譜儀的性能規(guī)范高質量發展。這些信息的主要目的是介紹為任何氣相應(yīng)用選擇正確的分析儀所需的基本概念，并提出一些必須牢記的基本工作原理高效節能，以確保所選儀器的最佳性能影響力範圍。

殘余氣體分析儀析

典型的殘余氣體分析儀（RGA）有一個(gè)開(kāi)放的離子源（OIS），并直接安裝在一個(gè)真空室上，使整個(gè)傳感器與真空系統(tǒng)的其余部分處于相同的壓力下邁出了重要的一步。較小的物理尺寸使得將 RGA 連接到幾乎任何真空系統(tǒng)都成為可能有序推進，包括研究和工藝設(shè)置。最大工作壓力為 10 ^-4 Torr需求。對(duì)于配備電子倍增器的裝置道路，最小可檢測(cè)分壓（通常為 N ² 在 28amu 處測(cè)量）低至 10 ^-14 Torr。

在高真空應(yīng)用中真諦所在，如研究室指導、表面科學(xué)裝置、加速器充分、航空航天室進一步完善、掃描顯微鏡、放氣室等競爭力，RGAs 被有效地用于監(jiān)測(cè)真空質(zhì)量調整推進，它們甚至可以很容易地檢測(cè)到低壓氣體環(huán)境中最微小的雜質(zhì)。痕量雜質(zhì)可以測(cè)量到 10 ^-14 Torr 水平機製性梗阻，在沒(méi)有背景干擾的情況下機製，可以進(jìn)行亞 ppm 的檢測(cè)。在系統(tǒng)故障排除過(guò)程中提供了遵循，RGAs 也被用作非常靈敏的原位氦泄漏探測(cè)器參與水平。

在半導(dǎo)體行業(yè)中，RGA 最好用于蒸發(fā)器服務效率、濺射器明確相關要求、蝕刻器或任何其他高真空系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常被泵送到低于 10 ^-5 Torr統籌發展。他們的主要應(yīng)用是在任何晶圓投入生產(chǎn)之前檢查真空密封的完整性和真空的質(zhì)量深化涉外。空氣泄漏生產製造、虛擬泄漏和許多其他污染物在非常低的水平上很容易破壞晶圓開展試點，并且必須在工藝啟動(dòng)之前被檢測(cè)到。隨著半導(dǎo)體工藝變得更加復(fù)雜共同，它們對(duì)污染物的容忍度也變得越低推進一步。工藝室中的殘余氣體分析增加了正常運(yùn)行時(shí)間和生產(chǎn)產(chǎn)量，并降低了擁有成本強大的功能。

圖 1：OIS 示意圖

開(kāi)放的離子源（OIS）

在大多數(shù)商用 RGAs 中使用的標(biāo)準(zhǔn)離子源是開(kāi)放離子源（OIS）。這種電離器被認(rèn)為是 RGA 的“全做”源優勢。自 20 世紀(jì) 50 年代初以來(lái)善謀新篇，它就一直呈圓柱形增產，軸向?qū)ΨQ的形式存在。通用的 OIS 設(shè)計(jì)原理圖如圖 1 所示方法。

OIS 滲透到工藝腔室中行動力。燈絲和陽(yáng)極電離網(wǎng)對(duì)周?chē)恼婵帐摇伴_(kāi)放”。真空室中存在的所有分子都可以很容易地穿過(guò)離子源切實把製度。電離器中的壓力與周?chē)婵盏膲毫ο嗤９?，也與四極桿質(zhì)譜分析儀和離子探測(cè)器中的壓力相同。OIS 對(duì)真空室中的所有氣體分子都是“開(kāi)放的”進行部署。只要總壓力保持在 10 ^?4 Torr以下責任，它就可以用來(lái)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)氣體水平的變化。由于離子之間的空間電荷排斥力保護好，較高的壓力會(huì)導(dǎo)致靈敏度的降低組建。

OIS 的性能限制

OIS RGAs 在不影響真空環(huán)境氣體成分的情況下測(cè)量殘留氣體水平。然而特點，必須記住一些潛在的問(wèn)題深刻變革，特別是當(dāng)傳感器被常規(guī)用于監(jiān)測(cè)微量雜質(zhì)（ppm 和亞 ppm 水平）或超高真空（UHV，<10 -⁹ Torr）環(huán)境時(shí)部署安排。

下面列出了 OIS RGA 對(duì)其背景信號(hào)的不同貢獻(xiàn)方式搖籃，從而影響了傳感器的檢測(cè)能力。在適用的情況下描述最小化這些問(wèn)題的方法推廣開來。

除氣

OIS 是一種熱陰極離子源推動。燈絲（陰極）必須加熱到高溫（>1300°C），以建立電子發(fā)射電流重要的。在高真空中開展研究，加熱燈絲所需的大部分能量通過(guò)輻射過(guò)程耗散到周?chē)h(huán)境中。因此相互融合，整個(gè)電離器和相鄰的真空壁面“發(fā)熱”。升高的溫度導(dǎo)致 OIS 本身和來(lái)自相鄰的腔壁的排氣增加綠色化。排氣釋放的氣體可以降低許多重要物種的 OIS RGA 的最小可檢測(cè)分壓（MDPP）不同需求，包括 H ₂ 、H₂ O保持穩定、N ₂ 總之、CO 和二氧化碳。

從熱陰極計(jì)上排氣對(duì)高真空用戶來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)新問(wèn)題支撐作用。它也存在于貝亞德-阿爾伯特電離儀中研學體驗，這種電離計(jì)在過(guò)去 50 年里真空室中一直很常見(jiàn)。在大多數(shù)情況下最為突出，排氣只會(huì)影響被測(cè)量的氣體混合物的組成落實落細。然而相結合，在某些情況下，放氣可能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題製高點項目，甚至?xí)绊憣?shí)驗(yàn)或過(guò)程的結(jié)果為產業發展。排氣電離器可以幫助最小化一些背景信號(hào)；然而有所增加，這通常只是一個(gè)臨時(shí)的解決方案各項要求。

一些 RGA 供應(yīng)商提供其 OIS 的 UHV 版本，其陽(yáng)極（有時(shí)是整個(gè)電離器組件）由鉑包層鉬線制成越來越重要的位置。這種高度惰性的材料對(duì)許多氣體的吸附量降低新技術，并減少了出氣和 ESD。

水氣是一種常見(jiàn)的干擾順滑地配合，尤其重要服務為一體，因?yàn)樗窃S多高真空工藝的嚴(yán)重污染源。在超過(guò) 200°C 的長(zhǎng)期烘烤是減少 OIS RGA 中水氣的*佳選擇大大縮短。

在 OIS 電極排出的 H ₂ 氣體可能會(huì)讓 UHV 狀態(tài)下的用戶擔(dān)心要落實好，在 UHV 狀態(tài)下，殘留的氫通常占總氣體混合物成分的 95 %更默契了。H ₂ 溶解在大多數(shù) 300 系列不銹鋼中先進技術，很容易從熱 OIS 電極排出。OIS 對(duì) H ₂ 背景的貢獻(xiàn)取決于其組成不合理波動，使用鉑包覆蓋件可以顯著減少宣講手段。在所有情況下，隨著氣體從電極中耗盡積極拓展新的領域，影響會(huì)隨著時(shí)間的推移而減弱配套設備。

電子激發(fā)解吸（ESD）

即使在 RGA 被*底烘烤后，也經(jīng)常在 12相對開放、16推進高水平、19 和 35 amu 處觀察到峰，這是由 OIS 內(nèi)部表面的 ESD 形成的拓展應用，而不是由氣體物質(zhì)的電子沖擊電離形成的生產創效。ESD 對(duì) RGA 性能的影響類(lèi)似于排氣。

我們可以采取以下幾個(gè)步驟來(lái)最小化其影響：

*高電子能量脫氣——通常是商業(yè)儀器的一種選擇

*鍍金離子器——可以減少許多氣體的吸附管理，從而降低了 ESD 效應(yīng)優化上下。使用鉑包層覆蓋的鉬離子器也是一種替代選擇。

*減少了電子束的范圍模樣。

*減少 OIS 的表面積——使用金屬絲網(wǎng)代替固體穿孔金屬

*避免將離子發(fā)生器暴露在氯和氟化合物中生產體系。

背景干擾

與電離器相比，四極質(zhì)量過(guò)濾器組件具有較大的表面積很重要，即使在運(yùn)行過(guò)程中不像電離器那么熱能力和水平，它仍然可以排氣覆蓋。OIS 和傳感器都暴露在相同的真空環(huán)境中，這使得電離器對(duì)四極桿組件的其余部分排出的雜質(zhì)非常敏感明確相關要求。對(duì)于許多 RGA 用戶（特別是在 UHV 范圍內(nèi)）來(lái)說(shuō)重要意義，一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是水從未烘焙的 RGA 中排氣。然而深化涉外，許多其他物質(zhì)也會(huì)影響背景讀數(shù)體系。例如，如果傳感器最近暴露在大量的氣體中（因?yàn)樗晃皆?SS 表面和解吸只是非常緩慢）參與能力，可以預(yù)期高 Ar 背景合理需求。

電離發(fā)生器對(duì)在熱燈絲中產(chǎn)生的雜質(zhì)也很敏感。氣體分子在燈絲表面會(huì)發(fā)生熱裂解和化學(xué)反應(yīng)充分發揮，反應(yīng)的產(chǎn)物很容易進(jìn)入電離區(qū)高質量。以這種方式產(chǎn)生的雜質(zhì)通常是離子發(fā)生器表面污染的一個(gè)重要來(lái)源，并對(duì) RGA 的長(zhǎng)期穩(wěn)定性有嚴(yán)重影響選擇適用。例如管理，CO 和 CO 2 是由大多數(shù)熱燈絲發(fā)出的，很容易進(jìn)入電離器和真空系統(tǒng)業務指導。

定期烘烤是盡量減少這個(gè)問(wèn)題的*有效的方法改進措施。在 200°C 烘烤通常可以解決大多數(shù)污染問(wèn)題長足發展。如果問(wèn)題仍然存在今年，則可能需要清潔和/或翻新四極桿傳感器。

分壓系統(tǒng)（PPR）

RGAs 并不局限于對(duì)壓力低于 10 ^-4 Torr 時(shí)的氣體的分析結構不合理。借助分壓泵動手能力、減壓氣體進(jìn)口系統(tǒng)（PPR）可以對(duì)更高的氣體壓力進(jìn)行采樣，該系統(tǒng)包括分壓泵和真空泵意見征詢。常規(guī)的分壓是針孔和毛細(xì)管提升，它們可以提供超過(guò) 6 個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力降低。真空泵通常由一個(gè)前級(jí)泵和渦輪分子泵組成的必然要求。RGA應用前景、進(jìn)氣系統(tǒng)和泵站構(gòu)成了通常稱為分壓系統(tǒng)（PPR）。這些氣體取樣系統(tǒng)在氣相過(guò)程中很常見(jiàn)運行好，可以從幾個(gè) RGA供應(yīng)商那里獲得。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)可能性更大，PPRs 可以從頭到尾監(jiān)控流程部署安排，為每一步都提供必要的信息。

圖 2 中描述的 PPR 系統(tǒng)是一個(gè)典型的減壓裝置的示例技術，用于將過(guò)程壓力降低到 OIS RGA 可接受的水平推廣開來。PPR 包含到 RGA 的兩個(gè)入口路徑：用于監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)真空的高電導(dǎo)率路徑（Hi-C）推動，以及用于監(jiān)測(cè)工作壓力下的氣體的低電導(dǎo)率路徑（Lo-C）。

當(dāng)真空系統(tǒng)的壓力低于 10 ^?4 Torr 時(shí)資源配置，使用高電導(dǎo)率路徑信息。在高真空條件下，典型的應(yīng)用是進(jìn)行泄漏測(cè)試和監(jiān)測(cè)腔室的極限真空特性。例如傳承，在濺射室中，該過(guò)程的第一階段是泵至小于 10 ^?6 Torr建言直達。此時(shí)多種，RGA 可用于檢查背景質(zhì)量的泄漏和污染物。一旦真空質(zhì)量令人滿意充分發揮，濺射腔室以幾毫托回填氬氣發展成就，并開(kāi)始濺射。

當(dāng)工藝室的壓力超過(guò) 10 ^?4 Torr 時(shí)重要方式，使用低電導(dǎo)率路徑開展面對面。該路徑包含一個(gè)微孔節(jié)流孔，可將壓力降低數(shù)個(gè)量級(jí)到適合 RGA 的水平（通常在 10 ^?5 Torr 左右）非常重要∵M一步提升？讖娇捎糜诟哌_(dá) 10Torr 的工作壓力。有時(shí)會(huì)使用一組節(jié)流孔（或一個(gè)可調(diào)節(jié)的計(jì)量閥）來(lái)調(diào)節(jié)減壓系數(shù)高品質，以適應(yīng)整個(gè)過(guò)程中的不同壓力不折不扣。例如，在濺射過(guò)程中資源優勢，Lo-C 路徑可用于監(jiān)測(cè)水蒸氣和碳?xì)浠衔锏乃礁咝Ю?，以確保它們不會(huì)超過(guò)降低濺射膜質(zhì)量的某些臨界水平。

分子泵將氣體通過(guò)節(jié)流孔輸送到 RGA估算，形成壓降講理論。在這些系統(tǒng)中使用的泵通常是非常緊湊，無(wú)油和低維護(hù)不要畏懼。

對(duì)于高于 10 Torr 的壓力服務為一體，進(jìn)入單級(jí) PPR（如圖 2 樣品樣側(cè)所示）的氣體流速變得非常小，響應(yīng)時(shí)間變慢逐漸顯現，無(wú)法做出任何實(shí)際的測(cè)量全會精神。在這種情況下，雙級(jí)旁通抽氣取樣采樣系統(tǒng)拓展基地，具有更大的氣體流速和更快的響應(yīng)速度集中展示，是比單級(jí) PPR 更好的選擇。旁通抽氣取樣采樣系統(tǒng)體系流動性，具有取中壓分析的方式探索創新，能夠分析幾個(gè)大氣壓的氣體混合物信息化，可從幾個(gè) RGA 供應(yīng)商獲得該系統(tǒng)。

圖 2：PPR 進(jìn)口系統(tǒng)

PPR 系統(tǒng)的性能限制

PPR 在低于 10 Torr 壓力下的可以很好的進(jìn)行氣體取樣新型儲能，它們提供的信息通常用于診斷和控制各種行業(yè)中的氣相過(guò)程。隨著價(jià)格的下跌和技術(shù)的發(fā)展新品技，這些儀器正在不斷地尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域範圍。

大量的 PPR 系統(tǒng)專門(mén)用于檢測(cè)氣體混合物中的微量雜質(zhì)。OIS RGAs 有足夠的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍來(lái)檢測(cè)百萬(wàn)分之一（ppm）級(jí)別的污染物好宣講。然而註入新的動力，來(lái)自過(guò)程氣體的干擾和來(lái)自傳感器本身的背景干擾使 PPR 在實(shí)踐中很難檢測(cè)到 ppm 級(jí)別的雜質(zhì)。

背景干擾

分析儀腔室中存在的背景氣體可以掩蓋一些重要?dú)怏w（H ₂ 、H ₂ O雙重提升、N ₂ 、CO 和 CO ₂ ）的 MDPPs事關全面。背景氣體是由于排氣表現明顯更佳、電子激發(fā)解吸和泵浦系統(tǒng)的有限壓縮比。

為了最好地說(shuō)明這一點(diǎn)技術節能，以 10 ^?2 TorrAr 濺射過(guò)程中的水的分析為例指導。在過(guò)程監(jiān)測(cè)期間，質(zhì)譜儀通常運(yùn)行在約 10 ^?5 Torr 下國際要求，對(duì)應(yīng)于 PPR 的 Lo-C 路徑的降低了 3 個(gè)數(shù)量級(jí)流動性。壓降使工藝室中 1 ppm 的水達(dá)到質(zhì)譜儀中的分壓約 10 ^?11 Torr（*全在典型 RGA 的檢測(cè)限范圍內(nèi)）。然而競爭激烈，由于質(zhì)譜儀與工藝氣體分離持續創新，PPR 室中的殘余壓力最多為 10 ^?9 Torr（其中大部分是水）。該水位比工藝室中 1 ppm 的水對(duì)應(yīng)的 10 ^?11 Torr 大 100 倍空白區，這意味著在這些“常見(jiàn)”的操作條件下協調機製，水蒸氣濃度不能被可靠地檢測(cè)或測(cè)量到 100 ppm 以上。

在分析過(guò)程中形勢，將 RGA 室的工作壓力提高到 5×10 ^?5 Torr 實踐者，MDPP 極限可以提高到 20 ppm。然而約定管轄，在某些情況下數據，即使是 20 ppm 的 MDPP 限制也可能不夠低。添加一個(gè)具有大泵送速度的低溫泵發揮，已被證明可以極大地減少 PPR 的四極室的水背景覆蓋範圍。然而，由于泵的高成本，這在實(shí)踐中很少這樣做奮勇向前。對(duì)于其他潛在的干擾氣體，也必須記住同樣的限制實施體系。為了在 ppm 水平檢測(cè)到任何物種（10mTorr過(guò)程中 10 ^?8 Torr）組建，PPR 的殘余質(zhì)譜必須在該物種的峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)量值處顯示小于 10 ^?11 Torr 的壓力讀數(shù)。在大多數(shù)真空系統(tǒng)中效果較好，除非采取必要的預(yù)防措施以盡量減少所有污染源重要的意義，否則不容易達(dá)到這種水平。對(duì)于 50 amu 以下的質(zhì)量等多個領域，這個(gè)問(wèn)題通常更為嚴(yán)重再獲，因?yàn)樵跉堄噘|(zhì)譜中總是有背景峰。

盡管 RGA 本質(zhì)上能夠執(zhí)行亞 ppm 的測(cè)量應用擴展，但在 RGA 的殘余質(zhì)譜中找到背景處于 ppm 水平的位置并不總是容易體驗區。

PPR 中背景干擾的一個(gè)常見(jiàn)來(lái)源是傳統(tǒng)油泵回流到 PPR 室的污染。切換到一個(gè)*全無(wú)油的泵站活動上，就消除了這個(gè)問(wèn)題有望。

空氣的 MDPP 限值通常受到泵站的壓縮比的限制。在大多數(shù) PPR 系統(tǒng)中導向作用，N2 水平通常低于10 ^?9 Torr方案，氧水平大約低5倍。這相當(dāng)于在10 mTorr過(guò)程中十大行動，N ₂ @28amm的MDPP水平高于20ppm左右，O ₂ @32amu 的 MDPP 水平高于 4 ppm。

氫氣通常不可能在 ppm 的水平上檢測(cè)到綜合措施，因?yàn)樗苋菀讖姆治鰞x上排出可靠保障，而且它不能被大多數(shù)渦輪泵有效地泵送。一些用于最小化 H 2 背景信號(hào)的技巧包括：使用 Pt 覆蓋鉬 OIS建言直達，以及增加一個(gè)特殊的泵站多種，增加氫的泵送速度。

工藝氣體干擾

在一個(gè)典型的基于 OIS RGA 的 PPR 系統(tǒng)中充分發揮，ppm 檢測(cè)水平的另一個(gè)限制是由來(lái)自被分析的相同工藝氣體的干擾造成的發展成就。

說(shuō)明這一點(diǎn)的最好方法是回到 10 mTorr Ar 濺射過(guò)程中的水分析的例子。我們發(fā)現(xiàn)能力建設，檢測(cè)超過(guò)20 ppm 水平的水是非常困難的關註，除非 PPR 室被非常小心地烘烤并免受水污染。然而無障礙，正如我們將看到的連日來，這只是問(wèn)題的一部分：在濺射系統(tǒng)中使用的 m/e 18 也有嚴(yán)重的干擾。同位素 36 Ar 的含量為 0.34 %。在電子電離過(guò)程中系統，形成雙電荷氬增強，在 m/e 20（ ₄₀ Ar⁺⁺）和 m/e 18（ ₃₆ Ar⁺⁺）處產(chǎn)生峰。對(duì)于 70 eV 的電子沖擊能量交流等， ₃₆ Ar ⁺⁺ 的典型水平為 350 ppm更加廣闊。因此，如果你想在基于 Ar 的濺射系統(tǒng)中檢測(cè) ppm 的水提高，你必須解決兩個(gè)問(wèn)題：傳感器排氣的背景干擾和 ₃₆ Ar ⁺⁺ 在 m/e 18 的干擾可以使用。

一個(gè)*底的烘烤可以減少背景水對(duì)低幾十 ppm 水平的貢獻(xiàn)，但消除 ₃₆ Ar ⁺⁺ 干擾需要使用幾種技巧紮實。一些制造商只是選擇監(jiān)測(cè) m/e 17 峰值效高化。對(duì)于 70 eV 的電離電子，這個(gè)峰在 18 amu 時(shí)比主峰小4 倍投入力度。這導(dǎo)致了對(duì)水的檢測(cè)的靈敏度的顯著降低創造。它還增加了豐度靈敏度的問(wèn)題，同時(shí)試圖測(cè)量質(zhì)量 17 的強(qiáng)度旁邊的一個(gè)大的 ₃₆ Ar ⁺⁺ 峰在 18 amu法治力量。

一個(gè)更好的選擇（也是推薦給具有可編程電離發(fā)生器電壓的 RGAs 的選擇）是在電子沖擊能量降低到小于 40 eV 時(shí)操作電離發(fā)生器全技術方案。這個(gè)電離能低于 Ar ⁺⁺ 的外觀勢(shì)（43.5 eV）。例如共享，在操作35 eV 電子的 RGA 時(shí)信息化，由于 Ar ⁺⁺ ，質(zhì)量為 18生動、19 和 20 的峰值消失新型儲能，這是在 36、38 和 40 amu 的Ar ⁺ 檢測(cè)靈敏度降低最小的情況下實(shí)現(xiàn)的新品技。

不同的電子電離能通常用于選擇性地電離氣體混合物中的物質(zhì)範圍。從一般的質(zhì)譜文獻(xiàn)中可以很容易地得到許多不同氣體的電離勢(shì)表。電子能量的減少通常會(huì)給燈絲帶來(lái)額外的工作負(fù)荷紮實做，并可能減少其壽命空間廣闊。然而，減少的干擾效應(yīng)抵消了燈絲更換的額外成本臺上與臺下。

封閉離子源（CIS）

在需要測(cè)量 10 ^?4 和 10 ^?2 Torr 之間的壓力的應(yīng)用中用的舒心，通過(guò)用封閉離子源（CIS）采樣系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的 OIS PPR 配置，可以顯著減少背景和工藝氣體干擾的問(wèn)題集聚效應。一個(gè)通用的 CIS 設(shè)置的橫截面如圖 3 所示集成。

CIS 電離器位于四極質(zhì)量濾波器的頂部，取代了傳統(tǒng) RGA 中更傳統(tǒng)的 OIS互動講。它由一個(gè)短的氣密管組成穩定性，兩個(gè)非常小的電子和離子的出口像一棵樹。電子通過(guò)一個(gè)小尺寸的入口狹縫進(jìn)入電離區(qū)。離子在靠近一個(gè)提取板處形成并被吸引去突破，并通過(guò)一個(gè)小直徑的圓孔離開(kāi)電離器能運用。氧化鋁環(huán)密封管從四極質(zhì)量組件的其余部分，并為偏置電極提供電絕緣具體而言。離子是由電子在過(guò)程壓力下的直接撞擊產(chǎn)生的工具。與 PPR 系統(tǒng)中使用的泵送系統(tǒng)類(lèi)似，使燈絲和四極組件的其余部分保持在壓力在 10 ^?5 Torr 以下（20 個(gè)數(shù)量級(jí)的減壓）喜愛。該設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，在被四極桿氣相分析儀采用之前開放要求，已成功地應(yīng)用于氣相色譜質(zhì)譜儀器多年向好態勢。大多數(shù)商業(yè)上可用的 CIS 系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為在 10 ^?2 和 10 ^?11 Torr 之間運(yùn)行，并在10 ^?4 和 10 ^?2 Torr 之間的工藝壓力的整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)提供 ppm 級(jí)的可檢測(cè)性服務機製。

圖 3：CIS 的原理圖

PPR 和 CIS 系統(tǒng)之間的差異

在選擇*適合特定工藝應(yīng)用程序的傳感器設(shè)置時(shí)，了解 CIS 設(shè)置和更傳統(tǒng)的基于 OIS RGA 的PPR 之間的性能差異是*不可少的大幅拓展。工藝工程師在為其應(yīng)用程序選擇分析儀配置之前發行速度，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡所有差異。

直接抽樣

CIS 陽(yáng)極可以看作是一個(gè)直接連接到工藝室的高電導(dǎo)管與時俱進。電離區(qū)中的壓力與工藝室中的壓力基本相同性能。CIS 電離器在過(guò)程壓力下直接通過(guò)電子沖擊產(chǎn)生離子，而質(zhì)譜分析儀的其余部分和燈絲保持在高真空條件下綜合運用。直接采樣提供了良好的靈敏度（由于可用的大離子密度）和快速的響應(yīng)時(shí)間供給。“記憶效應(yīng)”實事求是，通常與壓力降低和電導(dǎo)孔有關(guān)進行探討，是顯著減少的。此外責任製，由于不同氣體分子通過(guò) PPR 孔徑的分子量依賴性擴(kuò)散系數(shù)而引起的分餾效應(yīng)也不存在十分落實。

信號(hào)與背景比

由于 CIS 中的采樣壓力通常比傳感器真空系統(tǒng)的其他部分高 20 倍，因此相對(duì)于 OIS PPR 系統(tǒng)規則製定，信號(hào)-背景比顯著增加製造業。在測(cè)量諸如水等常見(jiàn)的殘留氣體時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要發揮效力。為了說(shuō)明這一點(diǎn)新格局，我們回到 10 ^?2 TorrAr 濺射過(guò)程中的水測(cè)量例子。Ar 氣體在 10 ^?2 Torr 處直接電離（比 OIS PPR 高出三個(gè)數(shù)量級(jí)０踩?。┑谙嗤谋尘跋拢?0 ^?9 Torr）的剩余水顯示。這個(gè)剩余的水信號(hào)現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于 CIS 系統(tǒng)中水的100 ppb MDPP 水平。這是一個(gè)相當(dāng)改進(jìn)的 OIS PPR 性能！

直接取樣和差分泵送的結(jié)合為即使是*普遍的殘留氣體提供了 ppm 和亞 ppm 檢測(cè)極限的潛力科普活動。對(duì)于其他常見(jiàn)的干擾創新延展，如有機(jī)污染物或燈絲的反應(yīng)副產(chǎn)品，源的氣密設(shè)計(jì)降低了電離區(qū)域的可見(jiàn)性長期間，這些氣體提供一個(gè)非常干凈的殘留氣體質(zhì)譜基本情況，避免了 OIS PPR 設(shè)置中許多質(zhì)譜重疊。

由 ESD 產(chǎn)生的污染物的干擾在 CIS 中也減少了高端化，因?yàn)橐粋€(gè)要小得多的電子束穿透電離網(wǎng)力量。此外，大多數(shù)市售的 CIS 的內(nèi)壁都涂有高度惰性的材料提單產，如金深入實施、鉑包層和純鉬，它們比不銹鋼吸附更少的雜質(zhì)發展空間。

CIS 能夠直接在 mTorr 范圍內(nèi)取樣氣體效果，并在其整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)提供 ppm 級(jí)檢測(cè)，這使得 CIS系統(tǒng)成為半導(dǎo)體處理應(yīng)用的*選儀器足了準備，如 PVD合作關系、CVD 和蝕刻。

離子發(fā)生器污染

在 OIS PPR 體系中深刻內涵，在燈絲上發(fā)生熱裂化或化學(xué)反應(yīng)的樣品分子可以自由地漂移到電離區(qū)傳遞。這是電子沖擊電離器的表面污染物的一個(gè)非常重要的來(lái)源。相比之下適應能力，CIS 的氣密性設(shè)計(jì)降低了氣體源對(duì)這些污染物氣體的可見(jiàn)性更優美，減少了污染和更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。大多數(shù) CIS 制造商在他們的系統(tǒng)中專門(mén)使用鎢絲防控。W 可以抵抗許多腐蝕性氣體（如 WF 6 ）和活性氣體（如硅烷）成效與經驗，最大限度地減少在燈絲上的反應(yīng)，也可以延長(zhǎng)燈絲的壽命堅實基礎。

多用途

當(dāng)與一個(gè)工藝適當(dāng)匹配時(shí)稍有不慎，OIS PPR 和 CIS 系統(tǒng)都是非常通用的儀器，在整個(gè)氣相過(guò)程中提供關(guān)鍵的信息等地。裝有雙路徑氣體入口的 PPR 系統(tǒng)最為顯著，可以毫不費(fèi)力地切換高\(yùn)低電導(dǎo)率，從高靈敏度的RGA 操作模式切換到過(guò)程監(jiān)測(cè)模式規定。

通過(guò)簡(jiǎn)單地改變一些傳感器的電離參數(shù)環境。CIS 氣體分析儀，即使不像 RGA 那樣敏感高質量，也可以處理工藝室中需要的大多數(shù)殘余氣體分析和泄漏檢查測(cè)試相對簡便。由于電子入口和離子出口的空穴非常小重要組成部分，CIS 的靈敏度降低。然而合作，在大多數(shù)情況下勃勃生機，在比 RGA 更高的增益水平上運(yùn)行電子倍增器彌補(bǔ)了靈敏度的降低。典型 MDPP 值的 CIS 系統(tǒng)極致用戶體驗，配備了一個(gè)可選的電子倍增器提供有力支撐，并在 RGA 模式下運(yùn)行，是在 10 ^?11 Torr 左右建議。這比在 RGA 模式下打開(kāi) Hi-C 采樣路徑下操作的 PPRs 可以實(shí)現(xiàn)的 MDPP 值高出大約 20 倍品率。

CIS 電離器也可以重新配置，用于在線工藝監(jiān)測(cè)和控制不斷發展，并在使用點(diǎn)驗(yàn)證工藝氣體的純度技術發展。在殘余氣體分析過(guò)程中提高電子發(fā)射電流以提高靈敏度，在過(guò)程監(jiān)測(cè)過(guò)程中降低電子發(fā)射電流集成，以避免在較高壓力下電離體積中的空間電荷飽和效應(yīng)。

CIS 的緊密設(shè)計(jì)使得在較低的電子電離能下操作電離器成為可能互動講。大多數(shù)商用的 CIS 系統(tǒng)提供至少兩個(gè) 70 和 35 eV 的電子能量設(shè)置穩定性。70 eV 設(shè)置主要用于泄漏測(cè)試和常規(guī)氣體分析。收集到的質(zhì)譜與用標(biāo)準(zhǔn) RGA 獲得的質(zhì)譜幾乎相同講故事。在過(guò)程監(jiān)測(cè)中使用 35 eV 設(shè)置非常完善，以消除過(guò)程氣體干擾峰值。低能量模式的一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用是消除雙電離的 36 Ar ⁺⁺ 峰全面革新，該峰干擾了濺射過(guò)程中 18 amu 處的水檢測(cè)作用。具有用戶可編程電離器電壓的 CIS 系統(tǒng)提供了最高的通用性，因?yàn)樗鼈兛梢员慌渲脼橥ㄟ^(guò)仔細(xì)調(diào)整電子沖擊能量來(lái)選擇性地在氣體混合物中的電離物質(zhì)行業分類。

使用 CIS 氣體分析儀進(jìn)行高壓采樣

CIS 分析儀可以直接取樣氣體高達(dá)約 10 ^?2 Torr 壓力水平技術特點。壓力上限是由離子中性碰撞的平均自由程的減少來(lái)設(shè)定的，這種碰撞發(fā)生在較高的壓力下發展邏輯，并導(dǎo)致離子的顯著散射和靈敏度的降低凝聚力量。然而，操作并不局限于對(duì)壓力低于 10 ^?2 Torr 時(shí)的氣體進(jìn)行分析聽得進。更高的氣體壓力可以通過(guò)分壓進(jìn)氣系統(tǒng)（PPR）來(lái)取樣新的力量，就像它用傳統(tǒng)的 RGAs 所做的一樣。一個(gè)與 CIS 分析儀的電導(dǎo)率相匹配的減壓氣體入口系統(tǒng)便利性，將允許傳感器采樣高達(dá) 10 Torr 的氣體壓力全面展示。在 PPR 系統(tǒng)的情況下，所付出的代價(jià)是降低采樣速度深刻認識，在樣品入口的氣體混合物的分流核心技術，以及在電離器上可能產(chǎn)生的記憶效應(yīng)應用提升。

對(duì)于壓力大于 10 Torr 的情況，進(jìn)入封閉電離器的氣體流量變得非常小溝通協調，而且時(shí)間響應(yīng)對(duì)于任何實(shí)際測(cè)量來(lái)說(shuō)都太慢要素配置改革。在這些情況下，一個(gè)旁路泵浦氣體采樣系統(tǒng)保障性，具有更大的毛細(xì)管流速和更快的響應(yīng)帶動產業發展，是一個(gè)比單一的限制進(jìn)入 CIS 電離器更好的選擇。

結(jié)論

任何真空處理裝置都可以受益于一個(gè)四極桿氣體分析儀十分落實。要很好地了解影響目前不同的四極氣體分析系統(tǒng)性能的不同因素倍增效應，是為任何應(yīng)用選擇最佳傳感器配置的重要工具。四極桿氣體取樣系統(tǒng)可以從幾個(gè)不同的制造商獲得製造業，通常很難決定哪一個(gè)構(gòu)成了一個(gè)工藝的最佳匹配優化服務策略。在大多數(shù)情況下，有不止一種方法來(lái)設(shè)置測(cè)量發展基礎，而且每個(gè)選擇都涉及到妥協(xié)兩個角度入手。更好地理解可用選項(xiàng)之間的基本差異，可以使問(wèn)題最小化積極，并使生產(chǎn)力*大化探索。

隨著四極桿氣體分析儀變得越來(lái)越便宜，它們將在所有需要嚴(yán)格控制過(guò)程氣體污染水平的行業(yè)中成為普遍現(xiàn)象產業。