JP3493874B2 - ヘリウムリークテスト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、密閉容器の漏れの
有無やＩＣのクラックの有無等を検査する上で有用とな
るヘリウムリークテスト装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】封止検査や密閉検査を行うための有力な
手段の一つにヘリウムリークテスト装置がある。図３は
その基本構成を示すもので、ヘリウムのみを検出する質
量分析部（ＡＮＡＬ）１と、被測定物たるワークＷを収
容するチャンバ２と、前記質量分析部１及びチャンバ２
を真空排気する排気手段たる油回転真空ポンプ（ＲＰ）
３及びターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）４と、チャンバ２内
をベントするための大気開放部５と、これら質量分析部
１、チャンバ２、ＲＰ３、ＴＭＰ４及び大気開放部５の
間を相互に関連づける切替回路６と、この切替回路６を
制御する制御手段たるマイクロコンピュータユニット７
とを備えている。 【０００３】切替回路６は、チャンバ２とＲＰ３の間を
直接連通させる粗引きライン６１を主体として構成さ
れ、ワークＷはこの粗引きライン６１の始端６１ａに着
脱可能で且つ接続部が気密状態となるように取り付けら
れる。粗引きライン６１の途中には第１の排気バルブＢ
Ｖが介設され、この第１の排気バルブＢＶよりも下流側
の粗引きライン６１の末端６１ｂにＲＰ３の吸気口３ａ
を接続すると共に、前記第１の排気バルブＢＶよりも上
流側の粗引きライン６１から分岐させたライン６２にテ
ストバルブＴＶを介して分析管１とＴＭＰ４の吸気口４
ａとを並列に接続している。また、ＴＭＰ４の排気口４
ｂを、第２の排気バルブＦＶを介設したライン６３を通
じてＲＰ３の吸気口３ａに接続している。さらに、粗引
きライン６１の始端６１ａ付近に、リークバルブＬＶを
介設したリークライン６４を通じて大気開放部５を接続
し、その直ぐ下流において粗引きライン６１にピラニー
真空計（ＰＭ）８を設けている。 【０００４】マイクロコンピュータユニット７は、ＣＰ
Ｕ７１、メモリ７２及びインターフェース７３を具備し
てなる一般的なもので、そのメモリ７２内には所定のプ
ログラムが格納されている。ＣＰＵ７１は、そのプログ
ラムに従って前記ピラニー真空計８から粗引きライン６
１の検出圧力Ｐを入力し、これに基づいて前記切替回路
６の各バルブＢＶ、ＦＶ、ＴＶ、ＬＶに所定の制御信号
ａ、ｂ、ｃ、ｄを出力するように構成されている。 【０００５】図４はその制御の概要を示すフローチャー
トであり、図５〜図８は排気状態を示す模式的な回路図
である。以下、これらのフローチャート及び回路図に沿
って、その制御の概要を説明する。先ず、図４におい
て、スタート時点ではＲＰ３及びＴＭＰ４の電源が投入
されているものとする。このスタート時点から、ステッ
プ１１で第１の排気バルブＢＶ、リークバルブＬＶおよ
びテストバルブＴＶを閉、第２の排気バルブＦＶを開に
する。これにより、図５に太線で示す排気ラインが構成
され、質量分析部１はＴＭＰ４によって真空に引かれ、
ＲＰ３はこのときＴＭＰ４のバックポンプとして機能す
る。この間、ＣＰＵ７１はステップ１２でリークテスト
装置の立ち上げが完了したかどうか、つまり質量分析部
１が所定の真空度に排気されてその指示値が一定のバッ
クグランド値以下に下がったかどうかを判断し、ＹＥＳ
と判断した場合に、ステップ１３でリークテストを行う
か否かの意思表示を作業員に求める。この装置は、作業
員が適宜の入力手段を通じてその入力を行い得るように
構成されており、作業員がこのＹＥＳの意思表示を行う
場合には、その時までにチャンバ２にヘリウムを封入し
たワークＷを挿入しておく。そして、このＹＥＳの意思
表示があると、ＣＰＵ７１はステップ１４に移って第２
の排気バルブＦＶを閉、第１の排気バルブＢＶを開にす
る。これにより、図６に太線で示す排気ラインが構成さ
れ、質量分析部１を真空に保持したままで、チャンバ２
内の排気を開始する。その後、ＣＰＵ７１はステップ１
５で真空計８の検出圧力Ｐが予め定めた設定圧力Ｐ₂を
下回ったか否かを監視する。この設定圧力Ｐ₂は、チャ
ンバ２内がリークテストを始めるに相応しい減圧状態に
なったか否かを判断する目安となる敷居値で、例えば２
Ｐａ程度に設定される。そして、この条件が満たされた
とき、ステップ１６に移って第１の排気バルブＢＶを
閉、第２の排気バルブＦＶを開、テストバルブＴＶを開
にする。これにより、図７に太線で示すように、チャン
バ２から質量分析部１に向かうラインがＴＭＰ４及びＲ
Ｐ３によって真空に引かれ、このとき被測定物Ｗからヘ
リウムの漏れがあれば、質量分析部１はヘリウムを検出
し、その漏れ量を示す。ＣＰＵ７１はこのとき並行して
ステップ１７で判定が完了したか否かを測定値の安定度
等を目安として判断しており、完了と判断した場合に
は、ステップ１８に移ってテストバルブＴＶを閉、リー
クバルブＬＶを開にする。これにより、図８に太線で示
す排気ラインを維持しつつ、図中網掛けの太線で示すリ
ークラインを構成してチャンバ２内をベントする。この
間、ＣＰＵ７１はステップ１９で真空計８の圧力が予め
定めた設定値Ｐ₀を上回ったかどうかを監視しており、
上回ったと判断した場合にはステップ２０でリークバル
ブＬＶを閉にして図５に示す状態に戻った後、ステップ
２１で再テストを行うかどうかを作業者に求める。前記
設定値Ｐ₀はチャンバ２内を開放してワークＷを取り出
せる程度の圧力、例えば１×１０⁵Ｐａ程度に設定され
ている。作業者が前記ステップ２１でＹＥＳと回答する
と、ＣＰＵ７１はステップ１４の手間に戻り、再び同じ
手順に従ってリークテストを実行する。再テストを行う
場合には、作業者は回答前にチャンバ２内のワークＷを
入れ替えておく。また、ＮＯと回答した場合には、ステ
ップ２２で第２の排気バルブＦＶを閉にして、リークテ
ストを終える。なお、前記ステップ１３でリークテスト
を行わない場合には、ＮＯと回答することによってこの
ステップ２２の手前にジャンプすることができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な従来のリークテスト装置では、質量分析部１における
検出に誤判定が生じ易いという問題がある。すなわち、
一般にワークＷをチャンバ２内に収容した状態で、ワー
クＷの表面にはヘリウム封入作業時のヘリウムが吸着し
ている場合があり、また、チャンバ２内にも前回のリー
クテスト時に放出されたヘリウムが付着して残留してい
る場合もある。特に、ワークＷが比較的大きいものであ
ったり、前回の測定時にグロスリークを発生したような
ときには、そのような状態が顕著である。そして、この
状態のままでリークテストを開始すると、ステップ１６
において図７に示す排気ラインが構成されている段階
で、そのヘリウムが質量分析部１に回り込み、ワークＷ
自体に漏れがない場合でも質量分析部１が余剰な漏れを
検出して、漏れと判断することがある。このような事情
から、従来のヘリウムリークテスト装置は、測定精度を
向上させることが難しいものとなっている。また、この
ようなヘリウムの存在は、ステップ１４における図６の
排気時間を長引かせるので、リークテストの大幅な効率
低下が生じる原因となっている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、チャンバ内を粗引きしている途中
で、一旦その粗引きを中断してチャンバ内に大気を導入
し、再び粗引きを開始することとしている。このため、
漏れ以外の原因でチャンバ内に残留するヘリウムをこの
ときの大気導入によってフラッシングし、チャンバ外に
排出することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明は、ヘリウムのみを検出す
る質量分析部と、被測定物を収容するチャンバと、前記
質量分析部及びチャンバを真空排気するための排気手段
と、チャンバ内をベントするための大気開放部と、これ
ら質量分析部、チャンバ、排気手段及び大気開放部の間
を相互に関連づける切替回路と、この切替回路を制御す
る制御手段とを具備してなり、この制御手段が、チャン
バに対して大気開放部を遮断し排気手段を接続して粗引
きしている状態から、一旦排気手段を遮断して大気開放
部を接続し、しかる後、再び大気開放部を遮断して排気
手段を接続する制御を行うように構成されていることを
特徴とする。 【０００９】このような構成のものであれば、チャンバ
内は一定の粗引き工程後に一旦大気開放され、その際に
チャンバ内に勢いよく大気が導入されるため、その際に
チャンバ内壁や被測定物の表面が効果的にフラッシング
され、それらの部位に付着しているヘリウムが吹き飛ば
されてチャンバ内に拡散することになる。そして、その
後再び粗引きを開始したときに、そのヘリウムが排気手
段を通じてチャンバ外に有効に排出されることになる。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１及び図２を
参照して説明する。なお、図３〜図８と共通する部分に
は同一符号を付し、説明を省略する。図２に示すヘリウ
ムリークテスト装置は、見掛け上、図３に示した従来の
ものと同様の構成から成るが、図１及び図４のフローチ
ャートを対比しても明らかなように、制御手段たるマイ
クロコンピュータシステム７のＣＰＵ７１がステップ１
４、１５の間において新たなステップＤ〜Ｇを実行する
ように構成されている点が大きく相違するものである。 【００１１】すなわち、ステップ１４において図６に太
線で示す粗引きラインが構成された後、そのままステッ
プ１５で検出圧力ＰがＰ₂を下回るまで待つのではな
く、それよりも若干真空度の低い設定圧力Ｐ₁（例えば
１×１０⁴Ｐａ程度）を下回るか否かをステップＤで判
断し、ＹＥＳの場合にステップＥに移って第１の排気バ
ルブＢＶを閉にし、粗引きを一旦中断するとともに、リ
ークバルブＬＶを開にする制御を行う。これにより、図
２に示すように質量分析部１に対する排気を維持しつ
つ、同図中網掛けの太線で示すようなリークラインが構
成され、大気開放部５を通じてチャンバ２に対するベン
トが行われる。そして、ＣＰＵ７１はステップＦで大気
よりも若干低く設定した圧力Ｐ₀（例えば１×１０⁵Ｐａ
程度）を上回ったか否かを判断し、ＹＥＳの場合にステ
ップＧに移ってリークバルブＬＶを閉、第１の排気バル
ブＢＶを開にし、図６に示す排気状態に戻ってＲＰによ
る粗引きを再開する。 【００１２】このため、この間にチャンバ２内における
残留ヘリウムの放出が効果的に行われることとなる。す
なわち、ステップＤ〜Ｇを粗引き途中に実行することに
よって、チャンバ２内は一定の粗引き工程後に一旦大気
開放され、その際にチャンバ２内に勢いよく大気が導入
され、その際にチャンバ２の内壁やワークＷの表面に対
するフラッシング作用が営まれることになる。そして、
そのフラッシング作用によってチャンバ２の内壁やワー
クＷの表面に付着しているヘリウムが吹き飛ばされてチ
ャンバ２内に拡散することになる。このため、その後再
び粗引きを開始したときに、そのヘリウムをＲＰ３を通
じてチャンバ２外に有効に排出することができる。 【００１３】このような工程は、従来の工程に比べてス
テップＤ〜Ｇが余分に入り込んでいる分だけ処理時間が
長引くように思われるが、実際には残留ヘリウムの除去
が粗引きのみによる場合に比べてより効果的に進行し、
ステップ１５までの粗引きライン６１の排気がより短時
間で完了するため、却って処理時間の短縮につながるも
のである。適用対象によってその効果はまちまちである
が、本発明者は平均的な値としてその粗引き時間を従来
に比べて半分程度に削減できる効果があることを確認し
ている。 【００１４】以上のようにして、本実施例のヘリウムリ
ークテスト装置は、ワークＷにヘリウムを封入する際に
その表面に付着したヘリウムや、チャンバ２内に前回の
リークテスト時に残留したヘリウムがあっても、それら
を短時間のうちにチャンバ２外に効率よく排出していち
早くリークテスト可能な状態に移行することができるの
で、粗引き工程に要する時間が従来に比べて短縮される
だけでなく、質量分析部１が残留ヘリウムを検出するこ
ともなくなり、リークテストの精度を低下させることな
くその効率を従来に比べて飛躍的に向上させることがで
きるという優れた効果を奏するものとなる。 【００１５】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、前記実
施例では粗引き途中にチャンバ内をベントするために通
常のリークラインを利用したが、別途のリークラインを
構成しても構わない。この場合には、導入される大気が
ワークに直接吹き付けられるように接続部の向きを適宜
に設定したり、あるいはチャンバ内にノズルを設けて噴
出させるようにしてもよい。また、大気導入は間欠的な
パルスによって行うことも有効となる。さらに、上記実
施例ではワークの密閉度を検出する為に本発明を適用し
たが、ＩＣのクラックの有無を検出する手法（ヘリウム
ボンビング）に適用しても有用なものとなる。 【００１６】 【発明の効果】本発明は、以上説明した形態で実施さ
れ、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち、
本発明のヘリウムリークテスト装置は、チャンバ内を粗
引きしている途中で、一旦その粗引きを中断してチャン
バ内に大気を導入するようにしたので、単にチャンバ内
の粗引きを続行する場合に比べてチャンバ内に残留する
ヘリウムをより短時間で排出することができる。このた
め、ワーク表面等に付着したヘリウムが質量分析部にお
いて漏れとして検出される不具合を防止でき、リークテ
ストの精度を低下させることなくその効率を有効に向上
させることができるという優れた効果を奏するものとな
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例に係る制御の概要を示すフロ
ーチャート。 【図２】同実施例において大気導入が行われている状態
を示す模式的な回路図。 【図３】従来の装置構成を示す模式的な回路図。 【図４】従来の制御の概要を示す図１に対応したフロー
チャート。 【図５】同従来例における制御の一プロセスを示す模式
的な回路図。 【図６】同従来例における制御の一プロセスを示す模式
的な回路図。 【図７】同従来例における制御の一プロセスを示す模式
的な回路図。 【図８】同従来例における制御の一プロセスを示す模式
的な回路図。 【符号の説明】 １…質量分析部（ＡＮＡＬ） ２…チャンバ ３…排気手段（油回転真空ポンプ；ＲＰ） ４…排気手段（ターボ分子ポンプ；ＴＭＰ） ５…大気開放部 ６…切替回路 ７…制御手段（マイクロコンピュータユニット） Ｗ…被測定物（ワーク）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ヘリウムのみを検出する質量分析部と、被
   測定物を収容するチャンバと、前記質量分析部及びチャ
   ンバを真空排気するための排気手段と、チャンバ内をベ
   ントするための大気開放部と、これら質量分析部、チャ
   ンバ、排気手段及び大気開放部の間を相互に関連づける
   切替回路と、この切替回路を制御する制御手段とを具備
   してなり、この制御手段が、チャンバに対して大気開放
   部を遮断し排気手段を接続して粗引きしている状態か
   ら、一旦排気手段を遮断して大気開放部を接続し、しか
   る後、再び大気開放部を遮断して排気手段を接続する制
   御を行うように構成されていることを特徴とするヘリウ
   ムリークテスト装置。