現代(dài)氣相(xiāng)工(gōng)藝的(dí)汙(wū)染控(kòng)製要(yào)求不(bù)斷(duàn)推(tuī)動(dòng)四極(jí)氣體分析(xī)儀的性(xìng)能(néng)極限。四極子技術正(zhèng)在(zài)迅速發(fā)展，並適應(yīng)較(jiào)低(dī)汙(wū)染水平(píng)的規(guī)格(gé)。在(zài)選擇特定應用(yòng)的傳感(gǎn)器(qì)時，充分了解影(yǐng)響(xiǎng)目(mù)前不同(tóng)氣體(tǐ)分析係統的檢測能力的(dí)各種因(yīn)素(sù)是一個必(bì)要的工(gōng)具(jù)。與(yǔ)通常的情況一樣(yàng)，大(dà)多數(shù)選擇都(dū)涉及到妥(tuǒ)協，而充分(fēn)了解與不同檢測器配置相(xiāng)關的(dí)基本(běn)權(quán)衡將使錯誤最(zuì)小化並*大(dà)化生產(chǎn)力。

所有的氣相(xiāng)處理(lǐ)裝置(zhì)都可以(yǐ)受益(yì)於添加(jiā)一(yī)個(gè)四極(jí)氣(qì)體分析儀(yí)。由匹配(pèi)良(liáng)好(hǎo)的(dí)探測器提供(gōng)的信息(xī)迅速成為該(gāi)過程(chéng)中(zhōng)不可分割(gē)的組(zǔ)成部分，大(dà)大減少了傳(chuán)統上屬(shǔ)於(yú)大(dà)多(duō)數真空(kōng)故障(zhàng)排除程序(xù)的估算測量(liáng)。隨著(zhuó)四(sì)極杆氣體分析儀變得越來越便宜，它(tā)們(mén)正迅(xùn)速在(zài)所有(yǒu)需(xū)要嚴(yán)格控製(zhì)工藝氣體汙(wū)染水平的行(háng)業中(zhōng)變得普遍(biàn)。智能軟件(jiàn)界(jiè)麵，較(jiào)低(dī)的(dí)檢(jiǎn)測(cè)限製(zhì)和較(jiào)低的(dí)擁(yōng)有(yǒu)成本是(shì)現代(dài)儀(yí)器中需(xū)要尋(xún)找的一些功(gōng)能。

本(běn)文(wén)的以下(xià)部(bù)分描述(shù)了(liǎo)開(kāi)放和(hé)封(fēng)閉離(lí)子源四極(jí)杆(gān)質(zhì)譜儀的性(xìng)能(néng)規範。這些信息(xī)的(dí)主(zhǔ)要目的是(shì)介紹為(wéi)任(rèn)何(hé)氣相(xiāng)應用選擇(zé)正確(què)的分析(xī)儀(yí)所需的基本(běn)概(gài)念(niàn)，並(bìng)提(tí)出(chū)一(yī)些(xiē)必須牢(láo)記(jì)的基(jī)本(běn)工作(zuò)原理，以確保(bǎo)所(suǒ)選儀器的最(zuì)佳性能。

殘(cán)餘(yú)氣(qì)體分(fēn)析儀析

典型(xíng)的殘餘氣體分(fēn)析(xī)儀(yí)（RGA）有一個開放的離(lí)子源(yuán)（OIS），並(bìng)直(zhí)接(jiē)安(ān)裝(zhuāng)在(zài)一(yī)個(gè)真空室上(shàng)，使整個傳感(gǎn)器與真空係(xì)統的其餘部(bù)分處(chǔ)於(yú)相(xiāng)同的(dí)壓(yā)力(lì)下(xià)。較(jiào)小(xiǎo)的物(wù)理尺寸(cùn)使得將 RGA 連接到幾(jī)乎任(rèn)何真(zhēn)空(kōng)係統都(dū)成(chéng)為(wéi)可能，包括(kuò)研(yán)究和工藝(yì)設(shè)置(zhì)。最大工(gōng)作(zuò)壓(yā)力為(wéi) 10 ^-4 Torr。對(duì)於配備電(diàn)子倍(bèi)增(zēng)器的(dí)裝(zhuāng)置(zhì)，最(zuì)小可(kě)檢(jiǎn)測分壓(yā)（通常為(wéi)N ²在28amu處測量）低至(zhì) 10 ^-14 Torr。

在高真空應(yīng)用中(zhōng)，如(rú)研究(jiū)室，表麵科(kē)學(xué)裝置(zhì)，加速器(qì)，航空(kōng)航天(tiān)室(shì)，掃(sǎo)描顯微鏡，放(fàng)氣室(shì)等，RGAs 被(bèi)有(yǒu)效(xiào)地(dì)用於(yú)監測(cè)真(zhēn)空質(zhì)量(liáng)，它(tā)們甚至(zhì)可(kě)以很容易地檢測到低壓(yā)氣體環(huán)境(jìng)中(zhōng)最微小的雜(zá)質(zhì)。痕量(liáng)雜(zá)質(zhì)可(kě)以(yǐ)測量到(dào) 10 ^-14 Torr 水(shuǐ)平(píng)，在沒有背(bèi)景(jǐng)幹(gān)擾的(dí)情(qíng)況(kuàng)下，可(kě)以(yǐ)進行亞 ppm 的(dí)檢測。在係(xì)統故障(zhàng)排(pái)除(chú)過程中，RGAs 也被(bèi)用(yòng)作(zuò)非(fēi)常(cháng)靈敏(mǐn)的(dí)原(yuán)位氦(hài)泄(xiè)漏探測(cè)器(qì)。

在半(bàn)導體行業中(zhōng)，RGA 最好用(yòng)於蒸發(fā)器，濺射器(qì)，蝕刻器或任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)高(gāo)真空(kōng)係(xì)統，這(zhè)些係(xì)統通常(cháng)被泵(bèng)送到低於 10 ^-5 Torr。他(tā)們的(dí)主要應(yīng)用(yòng)是在(zài)任何晶(jīng)圓(yuán)投入生產之(zhī)前檢(jiǎn)查(chá)真(zhēn)空(kōng)密(mì)封的完整(zhěng)性(xìng)和真空的(dí)質量。空(kōng)氣泄漏，虛擬(nǐ)泄漏和許多其他(tā)汙(wū)染物(wù)在非常(cháng)低的(dí)水平上(shàng)很容易破壞晶(jīng)圓(yuán)，並(bìng)且必(bì)須在工藝(yì)啟動之(zhī)前(qián)被檢(jiǎn)測到(dào)。隨著半導體(tǐ)工(gōng)藝變(biàn)得更加(jiā)復(fù)雜，它們(mén)對汙(wū)染物的(dí)容(róng)忍度也變得越(yuè)低。工(gōng)藝室中(zhōng)的殘(cán)餘(yú)氣體分析(xī)增加了正(zhèng)常運行時(shí)間和(hé)生(shēng)產產量，並(bìng)降低了擁有成本(běn)。

圖 1：OIS 示(shì)意(yì)圖(tú)

開放的離(lí)子源（OIS）

在(zài)大多數商用 RGAs 中(zhōng)使用的(dí)標(biāo)準離子源(yuán)是(shì)開(kāi)放(fàng)離(lí)子源（OIS）。這種電(diàn)離器被(bèi)認為(wéi)是 RGA 的“全(quán)做"源。自 20 世紀(jì) 50 年代初以(yǐ)來(lái)，它(tā)就(jiù)一(yī)直呈圓(yuán)柱(zhù)形，軸向對(duì)稱(chēng)的形式(shì)存在。通用的(dí) OIS 設(shè)計原理(lǐ)圖如圖(tú) 1 所(suǒ)示。

OIS 滲透(tòu)到工藝腔室中(zhōng)。燈絲和(hé)陽極(jí)電離網(wǎng)對周圍的真空室“開放(fàng)"。真(zhēn)空室中存在的所(suǒ)有分子都可(kě)以很容易地穿過(guò)離(lí)子源。電離(lí)器中的壓(yā)力與(yǔ)周圍真(zhēn)空(kōng)的壓(yā)力(lì)相(xiāng)同，也(yě)與四極杆質(zhì)譜分(fēn)析(xī)儀(yí)和離(lí)子探測器中的壓力(lì)相(xiāng)同。OIS 對真空室(shì)中(zhōng)的所有氣體分(fēn)子都是(shì)“開放的"。隻要總壓力保持在(zài) 10 ⁻⁴ Torr以(yǐ)下(xià)，它(tā)就(jiù)可以(yǐ)用來監(jiān)測(cè)和(hé)檢測氣體水平(píng)的變化。由於離(lí)子(zǐ)之(zhī)間(jiān)的空間(jiān)電(diàn)荷排斥力，較(jiào)高的壓(yā)力(lì)會導(dǎo)致(zhì)靈(líng)敏度的(dí)降低。

OIS 的性能限(xiàn)製

OIS RGAs 在不(bù)影響(xiǎng)真空環(huán)境氣(qì)體(tǐ)成(chéng)分的情(qíng)況(kuàng)下測(cè)量殘留氣體水(shuǐ)平(píng)。然(rán)而(ér)，必(bì)須(xū)記(jì)住一(yī)些潛(qián)在的問(wèn)題，特別是(shì)當傳感(gǎn)器被常規用(yòng)於(yú)監測(cè)微量(liáng)雜質（ppm 和(hé)亞 ppm 水(shuǐ)平）或超(chāo)高(gāo)真(zhēn)空(kōng)（UHV，<10 -⁹ Torr）環境時。

下麵列出了(liǎo) OIS RGA 對(duì)其背景信號的不同(tóng)貢(gòng)獻(xiàn)方式，從而影響了(liǎo)傳感器的檢測(cè)能(néng)力。在(zài)適用的(dí)情(qíng)況(kuàng)下描(miáo)述最小(xiǎo)化(huà)這(zhè)些問題的(dí)方法(fǎ)。

除(chú)氣

OIS 是一(yī)種(zhǒng)熱(rè)陰極(jí)離(lí)子源。燈絲（陰極）必(bì)須(xū)加熱(rè)到高溫（>1300°C），以建立電子發(fā)射(shè)電流。在高真空中，加熱燈(dēng)絲所(suǒ)需的(dí)大(dà)部(bù)分(fēn)能(néng)量通(tōng)過輻射過(guò)程耗(hào)散(sàn)到周(zhōu)圍(wéi)環境中。因此，整(zhěng)個(gè)電(diàn)離器(qì)和相鄰(lín)的(dí)真空(kōng)壁(bì)麵“發(fā)熱(rè)"。升(shēng)高的(dí)溫度導(dǎo)致(zhì) OIS 本身和(hé)來自(zì)相(xiāng)鄰的(dí)腔(qiāng)壁的(dí)排氣(qì)增加。排氣釋放的氣體可以降低許(xǔ)多重要物種的 OIS RGA 的(dí)最小可檢測(cè)分壓（MDPP），包(bāo)括 H ₂ ，H₂ O，N ₂ ，CO 和(hé)二氧化碳(tàn)。

從熱陰極計上排氣(qì)對(duì)高真空用(yòng)戶(hù)來說並不(bù)是一(yī)個新問(wèn)題。它也(yě)存(cún)在(zài)於(yú)貝亞德(dé)-阿爾(ěr)伯(bó)特電(diàn)離(lí)儀中，這(zhè)種(zhǒng)電(diàn)離(lí)計(jì)在(zài)過去(qù) 50 年裏真(zhēn)空(kōng)室中一直很常(cháng)見。在大多(duō)數(shù)情況下(xià)，排(pái)氣(qì)隻(zhī)會(huì)影響(xiǎng)被測量(liáng)的氣(qì)體(tǐ)混合物的組成(chéng)。然(rán)而(ér)，在某些(xiē)情況下(xià)，放(fàng)氣可能(néng)是一個嚴重的(dí)問(wèn)題，甚至會影(yǐng)響實驗或過程的結果(guǒ)。排(pái)氣(qì)電離器可(kě)以(yǐ)幫助(zhù)最小化(huà)一(yī)些背景信(xìn)號；然(rán)而(ér)，這通常隻是一個(gè)臨(lín)時(shí)的解決方(fāng)案(àn)。

一些(xiē) RGA 供應(yīng)商(shāng)提供其(qí) OIS 的 UHV 版本，其陽(yáng)極(jí)（有(yǒu)時(shí)是整個電離器(qì)組件）由鉑(bó)包層鉬(mù)綫(xiàn)製成(chéng)。這種(zhǒng)高(gāo)度惰(duò)性的材(cái)料(liào)對許多氣體的吸(xī)附量(liáng)降(jiàng)低，並(bìng)減(jiǎn)少(shǎo)了(liǎo)出氣和 ESD。

水氣是(shì)一(yī)種(zhǒng)常(cháng)見的幹擾，尤其(qí)重要，因(yīn)為它(tā)是許多(duō)高真(zhēn)空工(gōng)藝(yì)的嚴重汙(wū)染源(yuán)。在超過(guò) 200°C 的(dí)長期(qī)烘烤(kǎo)是(shì)減少(shǎo) OIS RGA 中水氣(qì)的*佳(jiā)選(xuǎn)擇。

在 OIS 電極(jí)排出的 H ₂ 氣(qì)體可(kě)能會讓 UHV 狀態下的(dí)用戶擔心(xīn)，在(zài) UHV 狀(zhuàng)態(tài)下，殘留的(dí)氫(qīng)通常占(zhān)總氣體(tǐ)混(hùn)合物成分的(dí) 95 %。H ₂ 溶解(jiě)在大(dà)多(duō)數 300 係列(liè)不鏽(xiù)鋼(gāng)中(zhōng)，很(hěn)容易從熱(rè) OIS 電(diàn)極排(pái)出。OIS 對 H ₂ 背景(jǐng)的貢(gòng)獻(xiàn)取決(jué)於其(qí)組(zǔ)成，使(shǐ)用鉑包覆蓋(gài)件(jiàn)可(kě)以(yǐ)顯(xiǎn)著(zhù)減少。在所(suǒ)有(yǒu)情(qíng)況下，隨著(zhuó)氣(qì)體從電極(jí)中耗(hào)盡(jìn)，影響(xiǎng)會(huì)隨著時間的推移(yí)而減(jiǎn)弱。

電子(zǐ)激發解吸(xī)（ESD）

即使在 RGA 被*底(dǐ)烘烤(kǎo)後，也(yě)經(jīng)常在 12，16，19 和 35 amu 處觀(guān)察到峰，這是由 OIS 內部表(biǎo)麵的 ESD 形成的，而(ér)不(bù)是(shì)由(yóu)氣體(tǐ)物質的電子(zǐ)衝擊電(diàn)離形(xíng)成的(dí)。ESD 對(duì) RGA 性能的影(yǐng)響(xiǎng)類似於(yú)排氣。

我們(mén)可以采(cǎi)取以下(xià)幾個步驟來最小化其影響(xiǎng)：

*高(gāo)電子能量脫氣(qì)——通(tōng)常是(shì)商(shāng)業儀(yí)器的一種選(xuǎn)擇

*鍍金(jīn)離(lí)子器——可以(yǐ)減少許(xǔ)多氣(qì)體(tǐ)的吸(xī)附(fù)，從而降低(dī)了 ESD 效(xiào)應(yīng)。使(shǐ)用鉑(bó)包層覆蓋(gài)的鉬離(lí)子器(qì)也是(shì)一(yī)種(zhǒng)替代選擇。

*減少了電(diàn)子束(shù)的範(fàn)圍。

*減(jiǎn)少(shǎo) OIS 的表麵(miàn)積——使用金屬(shǔ)絲(sī)網(wǎng)代(dài)替固體(tǐ)穿孔(kǒng)金屬

*避免(miǎn)將(jiāng)離(lí)子發生器(qì)暴露在氯和氟(fú)化(huà)合物中(zhōng)。

背景幹(gān)擾

與(yǔ)電離器(qì)相比，四極(jí)質(zhì)量(liáng)過濾(lǜ)器組件具(jù)有較(jiào)大的(dí)表(biǎo)麵(miàn)積(jī)，即(jí)使在(zài)運(yùn)行過程中不像(xiàng)電(diàn)離(lí)器那(nà)麼熱(rè)，它仍然可(kě)以(yǐ)排氣。OIS 和傳感器(qì)都暴(bào)露在(zài)相同(tóng)的(dí)真空(kōng)環境中(zhōng)，這使得(dé)電離(lí)器對(duì)四(sì)極杆組(zǔ)件的其(qí)餘部分排(pái)出(chū)的雜質非常(cháng)敏感(gǎn)。對於許多 RGA 用戶（特別是在(zài) UHV 範圍內）來說(shuō)，一個嚴重的(dí)問(wèn)題(tí)是(shì)水從(cóng)未(wèi)烘(hōng)焙(bèi)的 RGA 中排氣。然(rán)而(ér)，許多其他物(wù)質(zhì)也會影響背景讀數。例(lì)如，如果傳(chuán)感(gǎn)器最(zuì)近暴(bào)露(lòu)在(zài)大量的氣體中(zhōng)（因為它往(wǎng)往被(bèi)吸(xī)附(fù)在(zài) SS 表(biǎo)麵和解吸隻(zhī)是(shì)非常(cháng)緩(huǎn)慢），可(kě)以(yǐ)預期高 Ar 背景(jǐng)。

電離發(fā)生器(qì)對(duì)在熱(rè)燈絲(sī)中產(chǎn)生(shēng)的雜質也很敏(mǐn)感。氣體(tǐ)分(fēn)子在(zài)燈絲(sī)表(biǎo)麵會發生熱(rè)裂解和化(huà)學反(fǎn)應，反應的產(chǎn)物(wù)很(hěn)容易進(jìn)入(rù)電離(lí)區。以(yǐ)這種方(fāng)式(shì)產生的(dí)雜(zá)質通(tōng)常是離子發生器表(biǎo)麵汙(wū)染(rǎn)的一(yī)個(gè)重要(yào)來源，並(bìng)對(duì) RGA 的長期穩定性(xìng)有嚴(yán)重(zhòng)影響。例如，CO 和 CO 2 是由(yóu)大(dà)多(duō)數熱(rè)燈絲(sī)發(fā)出的，很容易(yì)進入(rù)電離器和真(zhēn)空係(xì)統(tǒng)。

定期(qī)烘(hōng)烤是盡(jìn)量(liáng)減少這個問題(tí)的(dí)*有效的(dí)方(fāng)法。在(zài) 200°C 烘烤通常(cháng)可以解決(jué)大(dà)多數(shù)汙(wū)染問(wèn)題(tí)。如(rú)果問題仍(réng)然(rán)存(cún)在，則(zé)可(kě)能需要(yào)清潔(jié)和(hé)/或翻新四極杆傳(chuán)感(gǎn)器(qì)。

分壓(yā)係(xì)統(tǒng)（PPR）

RGAs 並(bìng)不局(jú)限於對(duì)壓(yā)力低(dī)於 10 ^-4 Torr 時的氣體的分析。借(jiè)助分壓(yā)泵(bèng)，減(jiǎn)壓氣(qì)體(tǐ)進(jìn)口(kǒu)係統(tǒng)（PPR）可(kě)以(yǐ)對更高(gāo)的(dí)氣體壓(yā)力(lì)進行采樣，該(gāi)係統包(bāo)括(kuò)分(fēn)壓(yā)泵(bèng)和真(zhēn)空泵。常規的分壓是針孔(kǒng)和毛(máo)細管，它(tā)們(mén)可以(yǐ)提(tí)供(gōng)超過(guò) 6 個數(shù)量(liáng)級的壓(yā)力降(jiàng)低。真(zhēn)空泵(bèng)通(tōng)常由一個(gè)前級(jí)泵和(hé)渦輪(lún)分子泵組(zǔ)成。RGA，進氣係(xì)統和(hé)泵站構成(chéng)了(liǎo)通(tōng)常稱為分壓係統（PPR）。這(zhè)些(xiē)氣體(tǐ)取樣係統在氣相(xiāng)過(guò)程中很(hěn)常見，可(kě)以從幾(jī)個(gè) RGA供應(yīng)商那裏獲(huò)得。如果設計得(dé)當(dāng)，PPRs 可(kě)以(yǐ)從頭到尾(wěi)監控流程，為(wéi)每一(yī)步(bù)都(dū)提供(gōng)必要(yào)的信(xìn)息。

圖 2 中(zhōng)描(miáo)述的 PPR 係(xì)統(tǒng)是一個典(diǎn)型的減壓(yā)裝(zhuāng)置的(dí)示(shì)例，用於將過程(chéng)壓力(lì)降低到 OIS RGA 可(kě)接(jiē)受(shòu)的水平。PPR 包(bāo)含到 RGA 的兩個入口(kǒu)路(lù)徑：用於監測(cè)基(jī)礎(chǔ)真空(kōng)的高電導(dǎo)率路徑(jìng)（Hi-C），以及(jí)用於監(jiān)測工(gōng)作壓(yā)力下的(dí)氣(qì)體(tǐ)的(dí)低(dī)電導率路(lù)徑（Lo-C）。

當真(zhēn)空(kōng)係統的壓力(lì)低於(yú) 10 ⁻⁴ Torr 時，使(shǐ)用高(gāo)電(diàn)導率路徑。在高(gāo)真空條件下，典(diǎn)型的應(yīng)用是(shì)進行泄(xiè)漏(lòu)測試和監測腔室的(dí)極(jí)限真空(kōng)。例如(rú)，在濺射(shè)室(shì)中(zhōng)，該過(guò)程(chéng)的第一階段(duàn)是泵(bèng)至小(xiǎo)於(yú) 10 ⁻⁶ Torr。此時，RGA 可用於(yú)檢(jiǎn)查(chá)背景質(zhì)量的(dí)泄(xiè)漏(lòu)和(hé)汙(wū)染物。一(yī)旦(dàn)真空(kōng)質量(liáng)令(líng)人滿意(yì)，濺射(shè)腔室(shì)以幾毫(háo)托回填(tián)氬(yà)氣，並(bìng)開始濺射(shè)。

當工藝室(shì)的壓力超過(guò) 10 ⁻⁴ Torr 時，使(shǐ)用(yòng)低電導率(shuài)路徑(jìng)。該(gāi)路(lù)徑(jìng)包含一個微孔(kǒng)節流孔(kǒng)，可(kě)將壓力(lì)降低數(shù)個(gè)量級到適合(hé) RGA 的(dí)水平(píng)（通常(cháng)在 10 ⁻⁵ Torr 左(zuǒ)右(yòu)）。孔徑(jìng)可用於(yú)高(gāo)達 10Torr 的(dí)工(gōng)作壓力(lì)。有時會(huì)使用(yòng)一(yī)組(zǔ)節流(liú)孔(kǒng)（或一(yī)個(gè)可調節(jié)的計量閥(fá)）來調(tiáo)節(jié)減壓係數，以(yǐ)適(shì)應整個過程中(zhōng)的(dí)不(bù)同壓力。例(lì)如(rú)，在濺射過程中，Lo-C 路徑(jìng)可(kě)用(yòng)於監測(cè)水(shuǐ)蒸(zhēng)氣和碳氫化合(hé)物(wù)的水(shuǐ)平，以(yǐ)確保它(tā)們(mén)不(bù)會(huì)超過降低(dī)濺射膜質量的某些臨(lín)界(jiè)水(shuǐ)平(píng)。

分(fēn)子泵將(jiāng)氣(qì)體通過節流(liú)孔(kǒng)輸(shū)送(sòng)到 RGA，形成壓(yā)降。在這些係(xì)統中(zhōng)使用的泵(bèng)通常(cháng)是(shì)非常(cháng)緊湊，無油和低(dī)維護。

對於(yú)高於 10 Torr 的壓(yā)力，進入單(dān)級(jí) PPR（如(rú)圖 2 樣品(pǐn)樣側所示(shì)）的氣體流(liú)速變(biàn)得非(fēi)常(cháng)小，響應(yīng)時間(jiān)變慢，無法做(zuò)出(chū)任(rèn)何實(shí)際的測量。在這種情(qíng)況下(xià)，雙(shuāng)級旁通抽(chōu)氣取(qǔ)樣(yàng)采(cǎi)樣係統，具有(yǒu)更大的氣(qì)體(tǐ)流速和(hé)更快的(dí)響應速度(dù)，是比單級(jí) PPR 更(gēng)好(hǎo)的(dí)選(xuǎn)擇(zé)。旁(páng)通(tōng)抽氣取樣(yàng)采樣係(xì)統，具(jù)有取中壓分析(xī)的(dí)方(fāng)式，能夠分析幾(jī)個大氣壓的氣體混(hùn)合物，可從幾(jī)個 RGA 供(gōng)應商(shāng)獲(huò)得(dé)該係(xì)統。

圖(tú) 2：PPR 進口係統

PPR 係(xì)統的(dí)性能(néng)限(xiàn)製

PPR 在低(dī)於(yú) 10 Torr 壓(yā)力下的可(kě)以很好(hǎo)的進行氣(qì)體(tǐ)取樣(yàng)，它(tā)們(mén)提(tí)供的信息通常(cháng)用於診斷(duàn)和(hé)控製各(gè)種行業中的氣(qì)相過程(chéng)。隨(suí)著(zhuó)價格的(dí)下(xià)跌(diē)和技(jì)術的發展(zhǎn)，這些儀(yí)器正(zhèng)在(zài)不(bù)斷(duàn)地(dì)尋(xún)找新的應(yīng)用(yòng)領(lǐng)域(yù)。

大量(liáng)的 PPR 係(xì)統專(zhuān)門用(yòng)於檢測氣體混合物中(zhōng)的微量(liáng)雜質。OIS RGAs 有(yǒu)足夠的靈(líng)敏度(dù)和(hé)動態(tài)範圍來(lái)檢(jiǎn)測百萬分(fēn)之一（ppm）級別的(dí)汙(wū)染物(wù)。然而(ér)，來自過程氣體(tǐ)的(dí)幹(gān)擾和(hé)來自(zì)傳感器本(běn)身的背景幹擾(rǎo)使(shǐ) PPR 在實踐(jiàn)中(zhōng)很難(nán)檢測(cè)到 ppm 級(jí)別的雜質。

背景(jǐng)幹擾

分析儀腔(qiāng)室中(zhōng)存(cún)在(zài)的背(bèi)景氣(qì)體(tǐ)可(kě)以(yǐ)掩蓋(gài)一(yī)些重要氣體(tǐ)（H ₂ ，H ₂ O，N ₂ ，CO 和(hé) CO ₂ ）的(dí) MDPPs。背(bèi)景(jǐng)氣體是由於排氣，電子激(jī)發(fā)解吸和(hé)泵浦係統的有(yǒu)限(xiàn)壓(yā)縮比。

為(wéi)了(liǎo)最好地說明(míng)這一點，以 10 ⁻² TorrAr 濺(jiàn)射過程(chéng)中的(dí)水(shuǐ)的(dí)分析為例。在過程監測(cè)期(qī)間，質(zhì)譜儀通常(cháng)運行(háng)在約 10 ⁻⁵ Torr 下(xià)，對應於(yú) PPR 的 Lo-C 路徑的降低(dī)了(liǎo) 3 個數量級。壓(yā)降使(shǐ)工(gōng)藝室(shì)中(zhōng) 1 ppm 的水達(dá)到(dào)質譜(pǔ)儀(yí)中的(dí)分壓約(yuē) 10 ⁻¹¹ Torr（*全在典型 RGA 的檢測限(xiàn)範圍內(nèi)）。然(rán)而，由於質譜(pǔ)儀與工藝氣(qì)體(tǐ)分離(lí)，PPR 室中的殘餘(yú)壓力(lì)最多為 10 ⁻⁹ Torr（其(qí)中大部(bù)分(fēn)是水）。該(gāi)水位比工藝(yì)室中(zhōng) 1 ppm 的水對應的 10 ⁻¹¹ Torr 大(dà) 100 倍，這意(yì)味(wèi)著在(zài)這些“常(cháng)見(jiàn)"的操作條件下(xià)，水蒸(zhēng)氣濃(nóng)度不(bù)能(néng)被(bèi)可(kě)靠地(dì)檢(jiǎn)測或測量(liáng)到 100 ppm 以上。

在(zài)分析(xī)過(guò)程(chéng)中(zhōng)，將 RGA 室(shì)的工作(zuò)壓(yā)力(lì)提高到 5×10 ⁻⁵ Torr ，MDPP 極限可以提(tí)高(gāo)到(dào) 20 ppm。然而，在(zài)某些情況下(xià)，即(jí)使(shǐ)是 20 ppm 的(dí) MDPP 限製也(yě)可能(néng)不(bù)夠低。添(tiān)加一個具有大泵(bèng)送速度的低溫泵，已被(bèi)證明(míng)可以(yǐ)極(jí)大地減少 PPR 的四(sì)極室(shì)的水背(bèi)景(jǐng)。然而，由(yóu)於泵的(dí)高成(chéng)本，這在實踐中很(hěn)少這樣(yàng)做。對於其他潛在(zài)的幹(gān)擾(rǎo)氣體，也必須記(jì)住同樣的限製。為了(liǎo)在 ppm 水平檢測到任何物(wù)種(zhǒng)（10mTorr過(guò)程中(zhōng) 10 ⁻⁸ Torr），PPR 的殘餘質譜必須在該物種的(dí)峰對(duì)應的質量值(zhí)處顯示小於 10 ⁻¹¹ Torr 的壓力(lì)讀(dú)數(shù)。在(zài)大多數真(zhēn)空係(xì)統中，除(chú)非采(cǎi)取必(bì)要(yào)的預防措(cuò)施(shī)以盡量(liáng)減少所(suǒ)有汙染源，否(fǒu)則不容(róng)易達到這種(zhǒng)水(shuǐ)平。對於(yú) 50 amu 以下(xià)的質量，這個(gè)問(wèn)題(tí)通常(cháng)更(gēng)為嚴重(zhòng)，因(yīn)為(wéi)在殘餘質譜(pǔ)中總是有背景峰(fēng)。

盡管(guǎn) RGA 本質上(shàng)能(néng)夠執行亞 ppm 的(dí)測量，但在(zài) RGA 的殘(cán)餘(yú)質(zhì)譜(pǔ)中找(zhǎo)到(dào)背景(jǐng)處於(yú) ppm 水平的(dí)位置並(bìng)不總(zǒng)是容(róng)易。

PPR 中背(bèi)景幹擾(rǎo)的(dí)一個常見來源是(shì)傳統(tǒng)油(yóu)泵回流(liú)到 PPR 室(shì)的汙(wū)染。切換到(dào)一個*全無油(yóu)的(dí)泵站，就消除(chú)了(liǎo)這個問題(tí)。

空氣(qì)的 MDPP 限值(zhí)通常(cháng)受(shòu)到(dào)泵站(zhàn)的壓縮(suō)比(bǐ)的限(xiàn)製(zhì)。在大多數 PPR 係統(tǒng)中，N2 水平通(tōng)常低於(yú)10 ⁻⁹ Torr，氧水(shuǐ)平(píng)大約低5倍。這(zhè)相(xiāng)當(dāng)於(yú)在(zài)10 mTorr過(guò)程(chéng)中(zhōng)，N ₂ @28amm的MDPP水平(píng)高於20ppm，O ₂ @32amu 的(dí) MDPP 水平(píng)高(gāo)於 4 ppm。

氫氣(qì)通(tōng)常(cháng)不(bù)可能在 ppm 的(dí)水平上(shàng)檢測(cè)到(dào)，因為(wéi)它很容易(yì)從分析(xī)儀(yí)上(shàng)排出，而且它(tā)不(bù)能被大多數(shù)渦(wō)輪泵(bèng)有效地(dì)泵送(sòng)。一(yī)些用(yòng)於(yú)最小化(huà) H 2 背景(jǐng)信號的技巧包括(kuò)：使用 Pt 覆(fù)蓋(gài)鉬(mù) OIS，以(yǐ)及增加一(yī)個特殊的泵站(zhàn)，增加氫(qīng)的泵(bèng)送速度。

工(gōng)藝(yì)氣(qì)體幹(gān)擾

在(zài)一(yī)個(gè)典型的(dí)基於(yú) OIS RGA 的 PPR 係統(tǒng)中，ppm 檢(jiǎn)測水平(píng)的(dí)另一(yī)個(gè)限(xiàn)製是由來自(zì)被(bèi)分(fēn)析(xī)的(dí)相同(tóng)工(gōng)藝(yì)氣(qì)體的(dí)幹擾造成的(dí)。

說(shuō)明這一(yī)點的(dí)最(zuì)好方(fāng)法(fǎ)是回(huí)到 10 mTorr Ar 濺(jiàn)射過程中(zhōng)的水(shuǐ)分析(xī)的例(lì)子。我(wǒ)們發(fā)現，檢(jiǎn)測超(chāo)過20 ppm 水(shuǐ)平的(dí)水是非(fēi)常(cháng)困難(nán)的，除非 PPR 室被非常小(xiǎo)心(xīn)地烘(hōng)烤並免受水汙(wū)染(rǎn)。然(rán)而，正(zhèng)如(rú)我(wǒ)們將看(kàn)到的，這隻(zhī)是問題的一(yī)部分：在濺射係(xì)統中(zhōng)使(shǐ)用的 m/e 18 也有嚴(yán)重的幹(gān)擾。同位(wèi)素(sù) 36 Ar 的含量(liáng)為 0.34 %。在電(diàn)子電離(lí)過(guò)程(chéng)中，形成雙電荷氬，在 m/e 20（ ₄₀ Ar⁺⁺）和(hé) m/e 18（ ₃₆ Ar⁺⁺）處產生峰。對(duì)於(yú) 70 eV 的(dí)電子(zǐ)衝擊(jī)能(néng)量， ₃₆ Ar ⁺⁺ 的典型水平(píng)為 350 ppm。因此，如(rú)果你想在基(jī)於 Ar 的(dí)濺射係統中(zhōng)檢(jiǎn)測(cè) ppm 的水(shuǐ)，你必(bì)須解(jiě)決兩個(gè)問題(tí)：傳感器排(pái)氣(qì)的背(bèi)景(jǐng)幹(gān)擾(rǎo)和 ₃₆ Ar ⁺⁺ 在 m/e 18 的(dí)幹(gān)擾。

一個*底的(dí)烘烤(kǎo)可以減(jiǎn)少背(bèi)景(jǐng)水對低幾十(shí) ppm 水(shuǐ)平的(dí)貢獻，但消(xiāo)除(chú) ₃₆ Ar ⁺⁺ 幹擾(rǎo)需(xū)要使用幾種(zhǒng)技巧。一些製(zhì)造商隻是選擇(zé)監測 m/e 17 峰值。對於 70 eV 的(dí)電(diàn)離(lí)電子，這個峰在(zài) 18 amu 時比(bǐ)主峰小4 倍。這導(dǎo)致了對水(shuǐ)的(dí)檢(jiǎn)測(cè)的靈敏度(dù)的顯著降(jiàng)低(dī)。它還(huán)增加(jiā)了(liǎo)豐度(dù)靈敏(mǐn)度(dù)的問題，同時試圖測量(liáng)質量(liáng) 17 的強度旁(páng)邊(biān)的一(yī)個大(dà)的(dí) ₃₆ Ar ⁺⁺ 峰(fēng)在 18 amu。

一個(gè)更(gēng)好的選(xuǎn)擇(zé)（也(yě)是推薦(jiàn)給(gěi)具有可編程(chéng)電離(lí)發(fā)生器(qì)電(diàn)壓(yā)的(dí) RGAs 的(dí)選擇(zé)）是(shì)在(zài)電子(zǐ)衝(chōng)擊(jī)能量(liáng)降(jiàng)低到小(xiǎo)於 40 eV 時操作電離發生(shēng)器(qì)。這個電離能(néng)低於(yú) Ar ⁺⁺ 的(dí)外(wài)觀(guān)勢（43.5 eV）。例(lì)如(rú)，在操(cāo)作(zuò)35 eV 電(diàn)子的(dí) RGA 時，由(yóu)於 Ar ⁺⁺ ，質量為(wéi) 18，19 和 20 的(dí)峰值消(xiāo)失(shī)，這(zhè)是在(zài) 36，38 和 40 amu 的Ar ⁺ 檢測(cè)靈敏(mǐn)度(dù)降低最小(xiǎo)的情況(kuàng)下實(shí)現的。

不(bù)同(tóng)的(dí)電(diàn)子電離能(néng)通常用於(yú)選擇性(xìng)地(dì)電(diàn)離(lí)氣(qì)體混(hùn)合物中的(dí)物(wù)質。從(cóng)一般的(dí)質譜(pǔ)文(wén)獻(xiàn)中可(kě)以很容(róng)易地得到許多不同(tóng)氣體(tǐ)的電(diàn)離勢表。電子能量的減少(shǎo)通(tōng)常會(huì)給(gěi)燈絲帶來額(é)外的工(gōng)作(zuò)負(fù)荷，並(bìng)可能減少其(qí)壽(shòu)命。然而，減少(shǎo)的幹擾效(xiào)應抵消(xiāo)了燈(dēng)絲更換(huàn)的(dí)額外(wài)成(chéng)本。

封閉離子(zǐ)源(yuán)（CIS）

在需(xū)要測(cè)量(liáng) 10 ⁻⁴ 和 10 ⁻² Torr 之間的(dí)壓(yā)力的應(yīng)用(yòng)中，通(tōng)過(guò)用封(fēng)閉(bì)離(lí)子源(yuán)（CIS）采(cǎi)樣(yàng)係(xì)統(tǒng)取代(dài)傳統(tǒng)的 OIS PPR 配置，可以(yǐ)顯著(zhù)減少(shǎo)背(bèi)景(jǐng)和(hé)工藝(yì)氣體幹擾的(dí)問題。一(yī)個通用(yòng)的(dí) CIS 設(shè)置的橫截麵(miàn)如(rú)圖 3 所(suǒ)示(shì)。

CIS 電離(lí)器(qì)位(wèi)於四極質量濾(lǜ)波(bō)器的(dí)頂(dǐng)部，取(qǔ)代(dài)了(liǎo)傳統 RGA 中更傳(chuán)統的 OIS。它(tā)由一(yī)個(gè)短(duǎn)的(dí)氣密(mì)管組成，兩(liǎng)個(gè)非常(cháng)小的(dí)電子和離子的出口。電子(zǐ)通(tōng)過一個(gè)小尺寸的入(rù)口(kǒu)狹縫進入電(diàn)離區(qū)。離子在(zài)靠近一個提(tí)取板處形(xíng)成並被(bèi)吸(xī)引，並通過一個小(xiǎo)直徑的圓孔離(lí)開(kāi)電離(lí)器(qì)。氧化(huà)鋁環密(mì)封管(guǎn)從(cóng)四(sì)極(jí)質量(liáng)組件的其餘(yú)部分(fēn)，並(bìng)為偏置電極(jí)提供電(diàn)絕(jué)緣。離(lí)子是由(yóu)電子在(zài)過(guò)程(chéng)壓力(lì)下的(dí)直接撞擊產生的。與 PPR 係(xì)統中使用的泵(bèng)送係統類似(sì)，使燈(dēng)絲(sī)和(hé)四極組件的其餘(yú)部分保持(chí)在壓力在 10 ⁻⁵ Torr 以下（20 個(gè)數量(liáng)級的減壓）。該設(shè)計(jì)非常(cháng)簡單，在被四極(jí)杆(gān)氣相(xiāng)分析儀采(cǎi)用之(zhī)前(qián)，已成功(gōng)地應用於(yú)氣相(xiāng)色(sè)譜質(zhì)譜(pǔ)儀(yí)器多年(nián)。大多數(shù)商業(yè)上可(kě)用的(dí) CIS 係統被設計為(wéi)在(zài) 10 ⁻² 和(hé) 10 ⁻¹¹ Torr 之間運(yùn)行(háng)，並(bìng)在(zài)10 ⁻⁴ 和 10 ⁻² Torr 之間(jiān)的工(gōng)藝壓力的整個質量範圍內提供 ppm 級(jí)的可檢測(cè)性(xìng)。

圖 3：CIS 的原理圖(tú)

PPR 和 CIS 係(xì)統之(zhī)間(jiān)的差異

在(zài)選擇*適合特定工藝應(yīng)用(yòng)程(chéng)序的傳(chuán)感(gǎn)器(qì)設置時(shí)，了(liǎo)解(jiě) CIS 設(shè)置和(hé)更(gēng)傳(chuán)統(tǒng)的(dí)基於(yú) OIS RGA 的PPR 之間的(dí)性能差異是(shì)*不可少的(dí)。工藝工程師(shī)在為其應(yīng)用(yòng)程序選擇分(fēn)析儀配(pèi)置之(zhī)前，應仔(zī)細(xì)權(quán)衡所(suǒ)有差(chà)異。

直(zhí)接(jiē)抽樣(yàng)

CIS 陽(yáng)極可以(yǐ)看作是一個直(zhí)接(jiē)連(lián)接(jiē)到(dào)工藝室的高(gāo)電導管(guǎn)。電(diàn)離(lí)區(qū)中的壓(yā)力與工(gōng)藝(yì)室(shì)中的壓力基(jī)本相同(tóng)。CIS 電(diàn)離器在過(guò)程壓(yā)力(lì)下直接通過(guò)電(diàn)子(zǐ)衝擊產生離(lí)子(zǐ)，而質譜分析儀(yí)的其餘(yú)部分和(hé)燈(dēng)絲(sī)保(bǎo)持在高(gāo)真(zhēn)空條(tiáo)件(jiàn)下。直(zhí)接采樣(yàng)提供了良好(hǎo)的(dí)靈(líng)敏(mǐn)度(dù)（由(yóu)於可用的大(dà)離(lí)子(zǐ)密度(dù)）和快(kuài)速的響(xiǎng)應時間。“記憶效應(yīng)"，通常與(yǔ)壓(yā)力(lì)降(jiàng)低和(hé)電(diàn)導(dǎo)孔有關(guān)，是顯著(zhù)減少(shǎo)的。此(cǐ)外，由於不同氣體(tǐ)分(fēn)子(zǐ)通過 PPR 孔徑的分子量(liáng)依賴性擴(kuò)散係(xì)數而(ér)引(yǐn)起的分餾效應(yīng)也不(bù)存在。

信(xìn)號與背(bèi)景(jǐng)比

由(yóu)於(yú) CIS 中的(dí)采樣(yàng)壓(yā)力通常比(bǐ)傳(chuán)感器真空係(xì)統(tǒng)的其他部(bù)分高(gāo) 20 倍，因此(cǐ)相(xiāng)對(duì)於 OIS PPR 係(xì)統(tǒng)，信號-背景比(bǐ)顯著增加(jiā)。在(zài)測量諸(zhū)如(rú)水等(děng)常見(jiàn)的殘(cán)留氣(qì)體時(shí)，這(zhè)一點(diǎn)尤為(wéi)重要(yào)。為了說明(míng)這(zhè)一點(diǎn)，我(wǒ)們回(huí)到 10 ⁻² TorrAr 濺(jiàn)射過(guò)程中(zhōng)的(dí)水測量(liáng)例子。Ar 氣體在(zài) 10 ⁻² Torr 處(chǔ)直接電(diàn)離(lí)（比 OIS PPR 高出三個(gè)數量(liáng)級
！）但(dàn)在相(xiāng)同的背景下（10 ⁻⁹ Torr）的(dí)剩餘水(shuǐ)。這個剩(shèng)餘(yú)的水信(xìn)號現在對應於 CIS 係統(tǒng)中水的100 ppb MDPP 水(shuǐ)平。這是(shì)一(yī)個相當改(gǎi)進的(dí) OIS PPR 性(xìng)能
！

直(zhí)接取樣和差分泵送的結(jié)合為即(jí)使是*普(pǔ)遍的(dí)殘留(liú)氣體(tǐ)提供了(liǎo) ppm 和(hé)亞 ppm 檢測極(jí)限的(dí)潛力。對於其他(tā)常見的(dí)幹擾，如(rú)有機汙染(rǎn)物(wù)或燈絲的反應副產品，源(yuán)的(dí)氣密(mì)設計(jì)降(jiàng)低(dī)了電(diàn)離(lí)區(qū)域(yù)的(dí)可(kě)見(jiàn)性，這(zhè)些氣體提(tí)供(gōng)一(yī)個非常幹淨的(dí)殘留氣體質(zhì)譜(pǔ)，避免了 OIS PPR 設(shè)置中許多(duō)質(zhì)譜重疊。

由 ESD 產(chǎn)生(shēng)的汙(wū)染(rǎn)物的(dí)幹(gān)擾(rǎo)在(zài) CIS 中也減(jiǎn)少了(liǎo)，因為一(yī)個(gè)要小(xiǎo)得(dé)多的電子(zǐ)束穿(chuān)透(tòu)電離網。此外，大(dà)多數(shù)市(shì)售的 CIS 的內壁都(dū)塗有(yǒu)高度惰性的材料，如金，鉑(bó)包(bāo)層(céng)和(hé)純鉬，它(tā)們(mén)比(bǐ)不鏽(xiù)鋼吸附更少的(dí)雜質。

CIS 能(néng)夠(gòu)直(zhí)接(jiē)在 mTorr 範(fàn)圍內取樣氣體，並(bìng)在其(qí)整(zhěng)個(gè)質(zhì)量範圍內提供 ppm 級檢(jiǎn)測，這使(shǐ)得 CIS係(xì)統成(chéng)為半(bàn)導(dǎo)體處理應(yīng)用的*選(xuǎn)儀(yí)器(qì)，如 PVD，CVD 和蝕刻。

離子(zǐ)發(fā)生器(qì)汙(wū)染(rǎn)

在 OIS PPR 體係(xì)中，在(zài)燈(dēng)絲(sī)上發生熱裂化或化(huà)學(xué)反(fǎn)應的樣(yàng)品(pǐn)分子(zǐ)可以自由(yóu)地漂移(yí)到電離區。這是(shì)電(diàn)子衝擊電離器的(dí)表麵汙染物(wù)的一(yī)個(gè)非常重要(yào)的(dí)來源(yuán)。相比(bǐ)之下，CIS 的(dí)氣(qì)密(mì)性設(shè)計降低了氣體源對這些汙染物(wù)氣體的可見(jiàn)性(xìng)，減少了(liǎo)汙染和更好的長期穩定性。大多數 CIS 製造(zào)商在(zài)他(tā)們的(dí)係統中(zhōng)專(zhuān)門(mén)使(shǐ)用鎢絲(sī)。W 可(kě)以(yǐ)抵抗許(xǔ)多腐(fǔ)蝕(shí)性氣體(tǐ)（如 WF 6 ）和(hé)活性氣(qì)體（如矽烷），最(zuì)大(dà)限(xiàn)度地減少(shǎo)在(zài)燈(dēng)絲上的反(fǎn)應，也(yě)可以延(yán)長燈(dēng)絲的壽命。

多用(yòng)途

當與(yǔ)一(yī)個(gè)工藝適當匹配時(shí)，OIS PPR 和 CIS 係(xì)統(tǒng)都(dū)是非常通(tōng)用的儀(yí)器(qì)，在(zài)整(zhěng)個(gè)氣相(xiāng)過程(chéng)中(zhōng)提(tí)供關(guān)鍵(jiàn)的信(xìn)息(xī)。裝有雙路徑(jìng)氣(qì)體(tǐ)入口的 PPR 係統，可以毫不費力(lì)地切換高(gāo)\低(dī)電導率(shuài)，從(cóng)高靈(líng)敏度的RGA 操作(zuò)模(mó)式(shì)切(qiē)換到過程監測模式。

通過簡單(dān)地改變一些(xiē)傳(chuán)感(gǎn)器的電離(lí)參數。CIS 氣(qì)體(tǐ)分析儀，即使不像(xiàng) RGA 那樣敏(mǐn)感(gǎn)，也(yě)可(kě)以處(chǔ)理(lǐ)工藝(yì)室中需要的(dí)大(dà)多數殘餘(yú)氣(qì)體(tǐ)分析(xī)和(hé)泄(xiè)漏(lòu)檢查測試。由於電(diàn)子入口和離子出(chū)口的(dí)空穴非(fēi)常小(xiǎo)，CIS 的靈(líng)敏(mǐn)度(dù)降低。然(rán)而，在(zài)大多數情況下，在比 RGA 更高的增益水(shuǐ)平(píng)上(shàng)運行電子倍增(zēng)器彌(mí)補(bǔ)了靈敏度的降低。典型 MDPP 值的(dí) CIS 係統，配備了(liǎo)一(yī)個可選的(dí)電(diàn)子(zǐ)倍(bèi)增(zēng)器，並(bìng)在 RGA 模式(shì)下運行(háng)，是(shì)在 10 ⁻¹¹ Torr 左右。這比(bǐ)在(zài) RGA 模(mó)式(shì)下(xià)打(dǎ)開(kāi) Hi-C 采樣路(lù)徑下操作(zuò)的 PPRs 可以(yǐ)實現(xiàn)的(dí) MDPP 值高出(chū)大約 20 倍(bèi)。

CIS 電(diàn)離(lí)器也可(kě)以重新(xīn)配置，用於(yú)在(zài)綫(xiàn)工(gōng)藝(yì)監(jiān)測和控(kòng)製，並(bìng)在使(shǐ)用點驗證工(gōng)藝氣體的純(chún)度。在殘餘(yú)氣(qì)體(tǐ)分析過(guò)程中提高電(diàn)子發(fā)射電(diàn)流以(yǐ)提(tí)高靈敏度，在過程(chéng)監測過(guò)程中降低電(diàn)子發射電(diàn)流(liú)，以避(bì)免(miǎn)在較(jiào)高(gāo)壓(yā)力下電(diàn)離體積中(zhōng)的空間(jiān)電荷飽(bǎo)和效(xiào)應。

CIS 的緊(jǐn)密設計(jì)使(shǐ)得在(zài)較低的電子電離能下操(cāo)作(zuò)電離(lí)器成(chéng)為(wéi)可(kě)能。大多(duō)數商用的 CIS 係統提供(gōng)至少兩個(gè) 70 和 35 eV 的電(diàn)子能(néng)量設置。70 eV 設置主要(yào)用於(yú)泄漏測試和常規(guī)氣體分析。收集到的質(zhì)譜與(yǔ)用標(biāo)準 RGA 獲(huò)得的質譜幾(jī)乎(hū)相(xiāng)同(tóng)。在過(guò)程監測中(zhōng)使用 35 eV 設置，以(yǐ)消(xiāo)除過(guò)程(chéng)氣(qì)體(tǐ)幹擾峰值。低能(néng)量模式的(dí)一(yī)個(gè)常(cháng)見(jiàn)應用是消(xiāo)除雙電離的 36 Ar ⁺⁺ 峰，該峰幹擾了(liǎo)濺射(shè)過(guò)程中(zhōng) 18 amu 處(chǔ)的水(shuǐ)檢(jiǎn)測(cè)。具(jù)有用(yòng)戶(hù)可(kě)編程電離器電(diàn)壓(yā)的(dí) CIS 係統(tǒng)提供了最(zuì)高(gāo)的(dí)通(tōng)用性，因為它們(mén)可(kě)以(yǐ)被配置為(wéi)通(tōng)過(guò)仔(zī)細(xì)調整電子(zǐ)衝擊(jī)能(néng)量來選擇(zé)性地在氣體(tǐ)混合(hé)物中(zhōng)的電離(lí)物(wù)質。

使用(yòng) CIS 氣體分(fēn)析(xī)儀進行高(gāo)壓采樣

CIS 分析儀(yí)可以直接取樣氣(qì)體高達約 10 ⁻² Torr 壓力水平。壓力(lì)上(shàng)限是由(yóu)離(lí)子(zǐ)中性(xìng)碰(pèng)撞的(dí)平均自由程的減少來設(shè)定的(dí)，這(zhè)種(zhǒng)碰撞發(fā)生(shēng)在較高的(dí)壓(yā)力下(xià)，並導致離子(zǐ)的(dí)顯著散射和靈(líng)敏度的(dí)降(jiàng)低。然(rán)而，操作並(bìng)不局(jú)限(xiàn)於(yú)對(duì)壓(yā)力低於(yú) 10 ⁻² Torr 時(shí)的(dí)氣(qì)體(tǐ)進行分(fēn)析。更高的氣體(tǐ)壓力可以通(tōng)過(guò)分壓進(jìn)氣(qì)係統(tǒng)（PPR）來(lái)取(qǔ)樣(yàng)，就(jiù)像(xiàng)它(tā)用傳(chuán)統(tǒng)的 RGAs 所做的(dí)一樣。一(yī)個與(yǔ) CIS 分析儀(yí)的(dí)電導(dǎo)率(shuài)相匹配的減壓(yā)氣體入口係統，將允許傳(chuán)感器采樣高(gāo)達 10 Torr 的氣體壓(yā)力(lì)。在(zài) PPR 係統(tǒng)的(dí)情況下，所付(fù)出的代價(jià)是降低(dī)采樣(yàng)速度，在樣(yàng)品(pǐn)入口的(dí)氣(qì)體(tǐ)混(hùn)合(hé)物的(dí)分(fēn)流，以(yǐ)及在(zài)電離器(qì)上(shàng)可(kě)能產(chǎn)生的(dí)記憶(yì)效應。

對於壓(yā)力(lì)大於(yú) 10 Torr 的(dí)情(qíng)況(kuàng)，進入封閉電離器(qì)的氣體(tǐ)流量(liáng)變(biàn)得(dé)非常小，而且(qiě)時間(jiān)響應(yīng)對(duì)於(yú)任何實際測(cè)量(liáng)來說(shuō)都太(tài)慢(màn)。在(zài)這(zhè)些情況下，一個旁路(lù)泵(bèng)浦(pǔ)氣體采樣係統，具有更(gēng)大(dà)的毛(máo)細管流(liú)速和更(gēng)快(kuài)的(dí)響應(yīng)，是一(yī)個比單一的(dí)限(xiàn)製(zhì)進入 CIS 電(diàn)離(lí)器更好(hǎo)的(dí)選(xuǎn)擇。

結論

任何(hé)真空處理裝(zhuāng)置都可以(yǐ)受益於一(yī)個四極(jí)杆氣體分(fēn)析儀。要(yào)很(hěn)好(hǎo)地(dì)了(liǎo)解影響目前不(bù)同的(dí)四極氣體分(fēn)析係統(tǒng)性(xìng)能的不同(tóng)因(yīn)素，是為(wéi)任何應用選擇最(zuì)佳傳感(gǎn)器(qì)配置(zhì)的(dí)重要(yào)工具。四極杆氣體取樣(yàng)係統可(kě)以從幾(jī)個不(bù)同的製(zhì)造商獲(huò)得，通常很(hěn)難(nán)決(jué)定哪(nǎ)一(yī)個(gè)構成了一個(gè)工藝的(dí)最佳匹(pǐ)配(pèi)。在大多數情(qíng)況(kuàng)下，有不(bù)止(zhǐ)一種方法(fǎ)來設置測(cè)量(liáng)，而(ér)且(qiě)每個(gè)選(xuǎn)擇(zé)都涉及(jí)到妥協。更好地理(lǐ)解可(kě)用(yòng)選項(xiàng)之間(jiān)的基本差(chà)異，可以使(shǐ)問題最(zuì)小(xiǎo)化，並使(shǐ)生產(chǎn)力(lì)*大化(huà)。

隨著(zhuó)四(sì)極(jí)杆氣體分析(xī)儀變得越(yuè)來(lái)越(yuè)便宜，它們(mén)將(jiāng)在所(suǒ)有(yǒu)需要嚴格(gé)控製過程(chéng)氣(qì)體汙染水(shuǐ)平(píng)的行業中成(chéng)為普遍現象(xiàng)。