真空チャンバーの信頼性は、最も悪い1本の溶接で決まります。ヘリウム質量分析計による試験は、UHVで問題になる微小な漏れを検出できる唯一の方法であり、半導体のお客様が部品を受け入れる前に必ず確認する数値でもあります。
なぜヘリウムで、なぜ質量分析計なのか
ヘリウムは不活性で分子が小さく、大気中の存在量はわずか5 ppmです。したがってバックグラウンドがほとんどなく、測定値を乱しません。質量数4に同調させた質量分析計で直接検出します。圧力降下法やバブルテストでは10⁻⁹の領域をまったく分解できず、検査に合格したチャンバーがお客様の工場でUHVに到達しないという事態が起こります。
当社が使用する試験方法
密閉または閉止したチャンバーにはヘリウムスプレー（スニファ）法を用います。チャンバーを真空に引いた状態で、校正済みのヘリウムジェットを溶接部・フランジ・フィードスルーのすべてに走査させます。小型部品やサブアセンブリにはヘリウムボンビング法を用い、チャンバー内でヘリウム加圧した後、真空中で部品を検査します。重要なチャンバーには、チャンバーを真空排気して外部からヘリウムを当てる積分ヘリウム試験を実施します。これが最も高感度な構成です。
漏れ量の数値が意味するもの
漏れ量はガスの流量であり、通常は mbar·l/s で表します。実用上の区分は次のとおりです。1 × 10⁻⁵ mbar·l/s を超えるとスプレーで見つけられる粗大漏れ、1 × 10⁻⁵〜1 × 10⁻⁸ は質量分析計が必要な微細漏れ、1 × 10⁻⁹ 未満はUHV領域で、バックグラウンドのヘリウムが信号を覆い隠さないよう試験自体を慎重に行う必要があります。
納品書類
使用した方法、検出限界、各試験点での実測漏れ量、日付と担当者、さらにヘリウム濃度と保持時間を記載したチャンバーごとの試験記録を提出します。これはお客様の監査で求められる書類であり、漏れが見つからなかった場合も必ず発行します。
漏れ検出方法と実際に分解できる範囲
| 方法 | 検出可能な最小漏れ量 | 適した用途 | できないこと |
|---|---|---|---|
| バブル・浸漬テスト | ~1 × 10⁻⁴ mbar·l/s | 粗大漏れ、現場確認 | 微細漏れ。残留物が残る |
| 圧力降下法 | ~1 × 10⁻³ mbar·l/s | 密閉容積、量産 | 真空品質の気密性が必要な用途全般 |
| ヘリウムスニファ／スプレー | 1 × 10⁻⁷ mbar·l/s | 大型溶接構造物の漏れ箇所の特定 | UHV性能の定量評価 |
| ヘリウムボンビング | 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s | 小型密閉部品、サブアセンブリ | 大型チャンバー |
| 真空中での積分ヘリウム試験 | 1 × 10⁻¹⁰〜1 × 10⁻¹¹ mbar·l/s | UHVおよび半導体チャンバー | 漏れ箇所の特定（有無の確認のみ） |
自社一貫で対応している工程
- 304 / 316L stainless steel and 6061 / 5083 aluminium fabrication
- Clean-environment TIG welding with full penetration and no micro-porosity
- Helium mass-spectrometer leak testing to 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s
- In-house electropolishing and passivation — not subcontracted
- Chamber bake-out to 150–400 °C for UHV outgassing control
- Precision-machined ISO-KF, ISO-K and CF (ConFlat) flanges
- Zeiss CMM verification to ±0.02 mm across large work envelopes
- 12 m gantry CNC machining — 12 m × 4 m × 2 m envelope
- SEMI-referenced documentation and inspection protocols
よくあるご質問
UHVチャンバーで許容される漏れ量はどのくらいですか？
多くの半導体製造装置メーカーは、UHVチャンバーで 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s より良い値、重要なプロセスチャンバーでは 1 × 10⁻¹⁰ を指定されます。当社は標準で 1 × 10⁻⁹ まで試験し、ご要望によりさらに低い値にも対応します。
大型溶接構造物の漏れはどうやって見つけますか？
スニファ法で行います。チャンバーを真空排気し、校正済みのヘリウムジェットを各溶接部と継手に沿って走査しながら、質量分析計で質量数4を監視します。ジェットが漏れ箇所を通過すると信号が上昇し、数センチメートル以内まで特定できます。
ヘリウムリークテストとヘリウム漏れ検査の違いは何ですか？
物理現象としては同じです。漏れ検査は質量分析計で漏れを見つけて定量する行為の総称で、リークテストは仕様に対して正式な手順で文書化して行う試験を指すことが一般的です。当社はどちらも書類を発行します。
ヘリウム試験に合格してもUHVに到達しないことはありますか？
はい。まさに脱ガスが原因です。漏れがないチャンバーでも、内表面から水蒸気が脱離するため圧力が下がりきらないことがあります。そのため電解研磨とベーキングは、漏れ検査の代わりではなく、漏れ検査とセットで指定されます。
現地で試験してもらえますか？
チャンバーの試験は出荷前に当社工場で実施します。完全に組み立てた状態で輸送できない大型アセンブリについては、ベースチャンバーを試験し、据付時に同じ試験をお客様が再現できるよう最終現地試験の手順をご提供します。
関連する加工能力
仕様どおりの製作をご検討ですか？
図面または仕様書をお送りいただければ、DDP価格・納期・検査計画をご提示します。