[发明专利]三极管型电离真空计

说明书

本发明提供一种可减少从离子收集器表面释放的粒子的影响并无测量误差地测量出测量对象物的压力的三极管型电离真空计。三极管型电离真空计(IG)，具有灯丝(2)；配置在灯丝周围的具有筒状的轮廓的栅极(3)；以及在栅极周围同心配置的筒状的离子收集器(4)。离子收集器的母线方向的长度(L2)设定在栅极的母线方向的长度(L1)的6％～80％的范围内，省去离子收集器的母线方向的两端部的粒子释放区域。

技术领域

本发明涉及一种安装在真空容器等测量对象物上并用于检测其内部压力的三极管型电离真空计。

背景技术

在通过溅射或气相沉积进行成膜等在真空处理装置内实施的真空工艺中，作为测量对象物的真空室内的压力有时对例如产品生产率有很大影响。真空工艺中，作为精度良好地测量真空室内压力中1Pa～10^-6Pa的大压力范围的产品，通常已知的是三极管型电离真空计(例如参照专利文献1)。

上述以往例子中的三极管型电离真空计具有在安装在测量对象物上的玻璃材质的真空隔壁内形成为发针状的灯丝；配置在灯丝周围的具有圆筒状轮廓的栅极；以及配置在栅极周围的圆筒状的离子收集器。并且，给灯丝通电使该灯丝发光并释放热电子，施加给栅极高于灯丝的电位，由离子收集器捕捉在该栅极周边与热电子碰撞产生的气体原子、分子的正离子，根据此时的离子电流测量出测量对象物的压力。此时，灯丝从其折叠的顶部侧插入，配置为顶部位于栅极的母线方向中央区域。再有，作为离子收集器，为了尽可能地捕捉正离子，使用其母线方向的长度与栅极母线方向的长度相等的离子收集器，栅极和离子收集器配置为同心状。

其中，已知上述以往例子的三极管型电离真空计的真空隔壁上连接有真空泵，一边以固定的排气速度从大气压抽真空到高真空区域(10^-5Pa左右的压力)，一边如上所述地测量压力，在压力指示值持续下降到其测量限界(下限)值附近的压力10^-5Pa左右后，再次上升到10^-4Pa左右并达到平衡。将这样的三极管型电离真空计安装在测量对象物上测量压力时，会带来产生测量误差(即指示压力高于实际的测量对象物的压力)的问题。

此处，本发明的发明人经过反复研究，认识到其原因是离子收集器的母线方向的两端部正离子的碰撞概率较低，成为粒子(气体分子)堆积的区域，甚至成为因正离子碰撞而释放粒子的释放源。即最初抽真空时，也逐渐释放并排出栅极或离子收集器上附着的水分等气体的原子或分子(大气中的成分)(即吸附量沿所谓的吸附等温线减少)，压力指示值下降到其测量界限值(例如10^-5Pa)。可知，在该时间点，离子收集器(主要是内表面)上附着的原子或分子的组成变为与大气关联的组成比率。

释放的气体或成为正离子的气体分子等再次碰撞离子收集器，作为氧化物等化学吸附或物理吸附在离子收集器表面(主要是内表面)。此时，在正离子的碰撞概率高的区域，由于具有可脱离能量的正离子不断碰撞，作为中性分子、中性碎片分子、中性原子或它们的离子等的粒子被尽可能地释放(即难以作为分子层堆积)，另一方面，在正离子的碰撞概率低的区域，由于正离子不是不断碰撞，例如作为弱结合的分子层(氧化层等)，与正离子的碰撞概率高的区域相比容易堆积，呈容易保持分子层的厚度的状态。

经过更多的时间时，真空隔壁内的气体变为与排气能力对应的组成。根据该组成的变化附着在离子收集器表面(主要是内表面)上的原子或分子层的组成也改变。例如变为増加了难于排气的水分子等的组成。该组成的改变等导致在正离子的碰撞概率低的区域内，吸附比脱离更有优势，例如作为弱结合的分子层(氧化层等)而进行堆积。并且，可知在下降到测量界限值附近的压力后，随着因正离子碰撞而在堆积的分子层(也包含进一步吸附的水分子等)上释放的粒子量不断增加，压力指示值上升，此后，只要保障粒子释放和释放的粒子的再吸附或排气均衡，就会在规定的压力(例如10^-4Pa)下达到平衡。由于化学吸附或物理吸附在该分子层上的量和从该分子层上释放的粒子量依赖于正离子等的碰撞概率，所以离子的碰撞概率较低的离子收集器的母线方向的两端部成为粒子的释放源，导致压力指示值上升。