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HMT－雙模式高壓殘餘氣體分析儀
HMT－雙模式高壓殘餘氣體分析儀
High Pressure RGA－無需差分抽氣即可由高真空直接分析至 5×10-3 mbar
Hiden HMT 是一套專為真空製程監測、Residual Gas Analysis 與高壓 RGA 所設計的雙模式 Quadrupole Mass Spectrometer。
不同於一般 RGA 在壓力升高後必須配置 Differential Pumping，HMT 利用特殊設計的 Ion Source、Quadrupole Filter 與軟體校正，可在無需差分抽氣的條件下直接操作至 5×10-3 mbar。
當系統回到高真空區域時，HMT 又可切換至高靈敏度 RGA Mode，因此同一套分析器即可涵蓋 Vacuum Diagnostics 與 Vacuum Process Monitoring。
HMT 系統概述
將高壓製程監測與傳統高靈敏度 RGA 整合於單一 Quadrupole Mass Spectrometer。
傳統 Residual Gas Analyser 通常適合在約 10-4 mbar 以下操作。當 Process Pressure 進一步升高時，Ion-Molecule Collision、Space Charge Effect 與 Quadrupole Transmission Non-Linearity 會造成訊號失真，因此通常需要 Differential Pumping。
HMT 採用特別設計的 Ion Source / Quadrupole Filter Combination，並利用軟體修正高壓操作時的 Abundance Non-Linearity，使分析器可以直接延伸至更高的 Process Pressure。
因此 HMT 特別適合需要同時進行Base Vacuum Diagnosis、Process Gas Monitoring、Unexpected Contamination Detection 與 Leak Detection的 Vacuum Process Equipment。
Dual Mode－雙模式 RGA 分析
依實際 Chamber Pressure 自由切換 High Pressure HMT Mode 與 High-Sensitivity RGA Mode。
HMT High Pressure Mode
最高 5×10-3 mbar
針對較高 Vacuum Process Pressure 設計，不需要另外配置 Differential Pumping System。
最低可偵測分壓約 5×10-8 mbar，適合直接監測製程氣體、反應副產物與 Process Contamination。
High-Sensitivity RGA Mode
P < 10-4 mbar
當 Chamber Pressure 進入一般 RGA 工作區域後，可切換為高靈敏度 Residual Gas Analysis。
原廠現行資料列示最低可偵測分壓可達約 2×10-14 mbar，適合高真空背景、微量污染物與 Leak Detection。
為何使用 HMT 高壓 RGA？
減少 Differential Pumping 所需的額外真空系統、管路與 Response Time。
直接量測 Process Chamber
一般 RGA 若要分析高於正常操作壓力的 Process Chamber，通常必須經由 Restriction、Sampling Orifice 與 Differentially Pumped Chamber 降低進入住譜分析器的壓力。
HMT 可直接在最高約 5×10-3 mbar 的環境進行分析，因此對部分 Vacuum Process Monitoring Application，可以省去額外 Differential Pumping Hardware。
減少取樣管路與額外真空區域，也有助於降低 Sampling Delay、Dead Volume、Wall Interaction 與系統複雜度，使量測訊號更快速反映 Process Chamber 的實際變化。
Vacuum Process Monitoring 製程氣體監測
從製程啟動、穩態運轉到異常污染，持續追蹤 Chamber Gas Composition。
Base Vacuum
在製程開始前以 RGA Mode 檢查 Water、Hydrogen、Nitrogen、Oxygen、Hydrocarbons 與其他 Background Species。
Process Running
製程壓力升高後切換 HMT Mode，持續監測 Process Gas、Reaction Products 與 Chamber Condition。
Fault Diagnosis
利用 Trend Analysis 比較正常與異常製程，辨識 Leak、Contamination、Outgassing 或 Gas Delivery Problem。
污染物與異常製程診斷
即時觀察 Process Gas Composition，可快速辨識 Chamber Condition 的非預期變化。
Vacuum Process 中的異常可能來自 Chamber Leak、Seal Failure、Pump Condition、Contaminated Process Gas、Wafer / Sample Outgassing、Cleaning Residue 或 Process Reaction By-Products。
HMT 可連續監測多個 Mass Channels，建立 Process Fingerprint。當特定 Species 的 Partial Pressure 與正常製程相比出現異常，即可作為製程故障診斷的重要依據。
對需要維持高 Repeatability 的 Thin Film、Semiconductor 與 Plasma Process 而言，這種 Gas-Phase Process Fingerprinting 可補充 Pressure Gauge 只能提供 Total Pressure 的限制。
Leak Detection 與 Vacuum Diagnostics
從 Air Leak、Virtual Leak 到 Outgassing，可利用完整 Mass Spectrum 判斷真空品質。
Total Pressure Gauge 只能顯示目前真空壓力，無法告訴操作者造成壓力的 Gas Species。
HMT 在 RGA Mode 下可量測 H₂、H₂O、N₂、O₂、Ar、CO、CO₂ 與 Hydrocarbon Fragments 等常見殘餘氣體，利用不同 Mass Pattern 判斷 Chamber Background 與 Vacuum Health。
亦可配合 Helium 或其他 Tracer Gas 進行 Leak Detection，協助定位 Vacuum Seal、Flange、Feedthrough 與 Chamber Connection 的洩漏問題。
HMT 典型製程應用
適合需要直接分析較高 Vacuum Process Pressure，同時保留高靈敏度 RGA 能力的製程設備。
CVD
監測 Chemical Vapour Deposition 製程中的 Process Gas、Reaction Products、Background Gas 與異常污染。
PECVD
追蹤 Plasma Enhanced CVD 中的 Gas Composition、Reaction By-Products 與 Chamber Condition。
PVD
應用於 Physical Vapour Deposition、Sputtering 與 Thin Film Process 的 Vacuum Quality 及 Contamination Monitoring。
Etching
分析 Plasma / Vacuum Etching 製程中的 Process Gas、Reaction Products 與非預期氣體變化。
Vacuum Process Troubleshooting
比較正常與異常 Process Fingerprint，協助辨識 Leak、Pump、Gas Supply 或 Chamber Contamination 問題。
Residual Gas Analysis
切換至高靈敏度 RGA Mode，進行 Base Vacuum、Outgassing、Bakeout 與 Vacuum Background Analysis。
HMT 主要特色
高壓與高靈敏度雙模式、快速趨勢監測及完整 MASsoft 軟體控制。
- Dual-Mode High Pressure RGA
- HMT Mode 最高操作至 5×10-3 mbar
- 高壓分析不需 Differential Pumping
- HMT Mode Minimum Detectable Partial Pressure 約 5×10-8 mbar
- High-Sensitivity RGA Mode at P < 10-4 mbar
- RGA Mode Minimum Detectable Partial Pressure 約 2×10-14 mbar
- 100 amu Mass Range
- 24 h Peak Height Stability < ±1%
- Fast Mixed-Mode Scanning
- Real-Time Background Subtraction
- Automatic Mass Scale Alignment
- MASsoft Professional PC Control
HMT 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 HMT 官方產品資料整理。
| System Type | Dual-Mode High Pressure Residual Gas Analyser |
|---|---|
| Mass Analyzer | Quadrupole Mass Spectrometer |
| Mass Range | 100 amu |
| HMT Mode Maximum Pressure | 最高 5×10-3 mbar |
| HMT Mode Detection | Minimum Detectable Partial Pressure 約 5×10-8 mbar |
| RGA Mode | High-Sensitivity Operation at P < 10-4 mbar |
| RGA Mode Detection | Minimum Detectable Partial Pressure 約 2×10-14 mbar |
| Differential Pumping | HMT High Pressure Mode 不需要 Differential Pumping |
| Stability | 24 小時 Peak Height Variation < ±1% |
| Typical Processes | CVD / PECVD / PVD / Etching / Vacuum Process Monitoring |
| Analysis Functions | Mass Scan / Trend / Analog / Mixed-Mode Scanning |
| Background Correction | Real-Time Background Subtraction |
| Software | Hiden MASsoft Professional |
| Instrument Control | USB / RS232 / Ethernet LAN |
MASsoft Professional 軟體
即時 Mass Spectrum、Trend Analysis、Background Subtraction 與外部設備整合。
HMT 搭配 Hiden MASsoft Professional，可控制 Mass Spectrometer、設定 Scan Method、監測指定 Mass Channels，並同時顯示 Graphical 與 Tabular Trend Data。
Mixed-Mode Scanning 可在多個視窗中同時使用 Trend、Analog 與其他分析模式，使操作者可以同步觀察完整 Mass Spectrum 與特定 Process Species 的時間變化。
- Real-Time Mass Spectrum
- Multiple Ion Monitoring
- Trend Analysis
- Mixed-Mode Scanning
- Real-Time Background Subtraction
- Automatic Mass Scale Alignment
- Peak Height Identification
- ASCII Data Export
- External I/O Integration
- USB / RS232 / Ethernet Instrument Control
何時適合選擇 HMT？
當 Process Pressure 超過一般 RGA 工作區域，但又希望避免使用獨立 Differential Pumping System 時。
若設備主要是在高真空或 UHV 環境進行 Routine Residual Gas Analysis，一般 HALO、HAL 或其他 RGA Configuration 即可滿足需求。
若 Process Pressure 可能升高至 10-4 mbar 以上，傳統 RGA 通常必須增加 Differential Pumping 或 Sampling Restriction。
HMT 的主要優勢，就是在單一分析器中同時提供最高 5×10-3 mbar 的 High Pressure Analysis，以及低壓時的 High-Sensitivity RGA。
因此特別適合 Vacuum Deposition、Plasma Process、Etching 與其他需要跨越不同 Process Pressure Range 監測 Gas Composition 的設備。
恩詠有限公司－Hiden HMT 高壓 RGA 技術選型與製程整合
HMT 是否適合實際 Vacuum Process，需要依 Chamber Operating Pressure、Base Pressure、Target Gas Species、Process Gas Composition、Expected Partial Pressure、Response Time 與 Chamber Port Geometry 進行評估。
恩詠有限公司可依客戶的CVD、PECVD、PVD、Etching、Vacuum Process Chamber、Operating Pressure、Target Species、Contamination Monitoring、Leak Detection、Process Troubleshooting、Mass Range 與 Process Tool Integration需求，協助評估 HMT、一般 RGA 或 Differentially Pumped Gas Analysis System 的適合配置。