残留ガス分析計(RGA:Residual Gas Analyzer)とは、真空のチャンバーの中に残っている気体を、種類ごとにどれだけあるか(分圧)を測る小型の質量分析計です。四重極質量分析計(QMS)を使うものがほとんどで、真空計が「全体の圧力」しか分からないのに対し、「何の気体がどれだけあるか」が分かります。
仕組みは、まず気体の分子に電子を当ててイオンにし、次に4本の棒状の電極(四重極)に直流と高周波の電圧をかけて、特定の質量と電荷の比(m/z)のイオンだけを通し、最後に通ったイオンの量を検出器で測るというものです。電圧を掃引すると、m/zごとの強さの並び(質量スペクトル)が得られます。動作には、イオンが他の分子にぶつからない程度の高真空(およそ10⁻²Pa以下)が必要で、それより圧力の高いプロセス中の測定には、差動排気で圧力を下げた部分に取り付けます。
半導体の装置では、主に3つの用途があります。1つ目はリークの発見で、窒素(28)と酸素(32)がおよそ4対1で見えれば大気の漏れ込みを疑い、ヘリウムを吹き付けて漏れの場所を探します。2つ目は汚染の確認で、水(18)や炭化水素(43・57など)の量から、チャンバーの乾燥の状態や油の汚染を判断します。3つ目はプロセスの監視で、反応で出る生成物のガスを測って、終点の検出や異常の発見に使います。