JP2001066256A - 微粒子成分分析装置 - Google Patents
微粒子成分分析装置Info
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- JP2001066256A JP2001066256A JP24468499A JP24468499A JP2001066256A JP 2001066256 A JP2001066256 A JP 2001066256A JP 24468499 A JP24468499 A JP 24468499A JP 24468499 A JP24468499 A JP 24468499A JP 2001066256 A JP2001066256 A JP 2001066256A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スリットを用いることなく正確な光強度検出
が可能な微粒子成分分析装置を提供する。 【解決手段】 微粒子を原子化，イオン化して励起，発
光させ，発光した光のうち所定の波長を測定できるよう
に測定波長が設定された分光器に導き，その分光器の後
段に配置された光電変換器により電気信号に変換し，前
記微粒子に含まれる特定元素の大きさを測定する微粒子
成分分析装置において，前記光電変換器としてアレイ状
光電子増倍素子を用いた。
が可能な微粒子成分分析装置を提供する。 【解決手段】 微粒子を原子化，イオン化して励起，発
光させ，発光した光のうち所定の波長を測定できるよう
に測定波長が設定された分光器に導き，その分光器の後
段に配置された光電変換器により電気信号に変換し，前
記微粒子に含まれる特定元素の大きさを測定する微粒子
成分分析装置において，前記光電変換器としてアレイ状
光電子増倍素子を用いた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】例えば半導体の製造現場であるク
リーンルーム等では半導体製品の品質を向上させるた
め，クリーンルーム中に浮遊する阻害要因としての元素
の大きさと種類を監視し，その元素の発生原因を知ると
共に発生を阻止する必要がある。本発明は例えばクリー
ンルーム内に浮遊する微粒子を収集しマイクロ波誘導プ
ラズマを利用して元素分析を行なう微粒子成分分析装置
に関し，ノイズに影響されない正確な発光強度の測定が
可能な微粒子成分分析装置に関する。
リーンルーム等では半導体製品の品質を向上させるた
め，クリーンルーム中に浮遊する阻害要因としての元素
の大きさと種類を監視し，その元素の発生原因を知ると
共に発生を阻止する必要がある。本発明は例えばクリー
ンルーム内に浮遊する微粒子を収集しマイクロ波誘導プ
ラズマを利用して元素分析を行なう微粒子成分分析装置
に関し，ノイズに影響されない正確な発光強度の測定が
可能な微粒子成分分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】はじめに従来から知られているマイクロ
波誘導プラズマを利用した微粒子成分分析装置について
図４を用いて簡単に説明する。図４において１はディス
パーサであり，この中には測定すべき固体微粒子（図示
せず）が付着したフィルタ２が配置されている。３は同
じくディスパーサ１内に配置されたアスピレータで，フ
ィルタ２に付着した固体微粒子を吸引し反応管４に供給
する。
波誘導プラズマを利用した微粒子成分分析装置について
図４を用いて簡単に説明する。図４において１はディス
パーサであり，この中には測定すべき固体微粒子（図示
せず）が付着したフィルタ２が配置されている。３は同
じくディスパーサ１内に配置されたアスピレータで，フ
ィルタ２に付着した固体微粒子を吸引し反応管４に供給
する。
【０００３】なお，ディスパーサ１内は吸引ポンプ５に
より空気が排出された後，置換ガス導入口８からＨｅガ
スが導入されて大気圧より僅かに高い圧力に維持されて
いる。９はキャリアガス（Ｈｅ）導入口，７ａ〜７ｄは
開閉弁である。１３はマイクロ波源，１４はマイクロ波
源からのマイクロ波が導入されたキャビティである。
より空気が排出された後，置換ガス導入口８からＨｅガ
スが導入されて大気圧より僅かに高い圧力に維持されて
いる。９はキャリアガス（Ｈｅ）導入口，７ａ〜７ｄは
開閉弁である。１３はマイクロ波源，１４はマイクロ波
源からのマイクロ波が導入されたキャビティである。
【０００４】１６は反応管４の他端に設けられた検出
窓，１７は検出窓１６に向けて設けられた光学窓であ
る。１８は集光系であって凹面鏡１８ａと反射鏡１８ｂ
を有している。１９は反射鏡１８ｂで反射した光を信号
処理部２０に導くスリットである。信号処理部２０には
４本の光ファイバ２０ｃを介してそれぞれ光を受光する
４台の分光器２０ｂ及びこれらの分光器の出力が入力さ
れるＣＰＵが配置されている。
窓，１７は検出窓１６に向けて設けられた光学窓であ
る。１８は集光系であって凹面鏡１８ａと反射鏡１８ｂ
を有している。１９は反射鏡１８ｂで反射した光を信号
処理部２０に導くスリットである。信号処理部２０には
４本の光ファイバ２０ｃを介してそれぞれ光を受光する
４台の分光器２０ｂ及びこれらの分光器の出力が入力さ
れるＣＰＵが配置されている。
【０００５】上記の構成において，マイクロ波源１３か
ら周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波をキャビティ１
４内に導くと，反応管４内に４０００°Ｋ程度のプラズ
マが生成される。一方ディスパーサ１から反応管４内に
導かれた固体微粒子はプラズマ中で原子化，イオン化さ
れ，更に励起されて基底状態に落ちるときに発光する。
ら周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波をキャビティ１
４内に導くと，反応管４内に４０００°Ｋ程度のプラズ
マが生成される。一方ディスパーサ１から反応管４内に
導かれた固体微粒子はプラズマ中で原子化，イオン化さ
れ，更に励起されて基底状態に落ちるときに発光する。
【０００６】この発光スペクトルは反応管４から軸方向
に取り出され，光学窓１７を介して集光系１８内に導か
れて集光され，その後，スリット１９を通り分光器２０
ｂで分光されてＣＰＵで信号処理され試料中の元素が測
定表示される。なお，分光器には選択された波長の光の
強さに応じた電気信号を出力する光電変換器２０ｃが備
えられている。
に取り出され，光学窓１７を介して集光系１８内に導か
れて集光され，その後，スリット１９を通り分光器２０
ｂで分光されてＣＰＵで信号処理され試料中の元素が測
定表示される。なお，分光器には選択された波長の光の
強さに応じた電気信号を出力する光電変換器２０ｃが備
えられている。
【０００７】また，光電変換器２０ｃの後段には光電変
換器の出力信号を増幅する増幅器２１を含んでおり，微
粒子の大きさは増幅器の出力信号の大きさに応じて例え
ば大，中，小の３種類に分類している。
換器の出力信号を増幅する増幅器２１を含んでおり，微
粒子の大きさは増幅器の出力信号の大きさに応じて例え
ば大，中，小の３種類に分類している。
【０００８】図５は図4の発光スペクトルの位置出し装
置を示す詳細図であり，プラズマ発光光を回折格子（グ
レーティング）に当て，その回折格子を精密な再現性を
もって回転するモータ３１（ダイレクトドライブモータ
…以下DDモータという）で回転させ，所望の波長の光
のみをスリット１９を通して光電子増倍管２０ｄに取り
込むように構成されている。
置を示す詳細図であり，プラズマ発光光を回折格子（グ
レーティング）に当て，その回折格子を精密な再現性を
もって回転するモータ３１（ダイレクトドライブモータ
…以下DDモータという）で回転させ，所望の波長の光
のみをスリット１９を通して光電子増倍管２０ｄに取り
込むように構成されている。
【０００９】図６は発光スペクトルの波長（λ）と発光
強度の関係を示す図であり、測定波長は比較的に急峻に
なっている。発光元素と波長の関係は実用上２７種類
（Ａｌ，Ｆｅ，Ｃ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｂ，Ｋ，Ｎａ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ｃａ，Ｃｌ，Ｆ，Ｎ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｍ
ｇ，Ｚｎ，Ａｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｏ，Ｓ，Ｂｒ）の
元素を分析対象としている。
強度の関係を示す図であり、測定波長は比較的に急峻に
なっている。発光元素と波長の関係は実用上２７種類
（Ａｌ，Ｆｅ，Ｃ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｂ，Ｋ，Ｎａ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ｃａ，Ｃｌ，Ｆ，Ｎ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｍ
ｇ，Ｚｎ，Ａｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｏ，Ｓ，Ｂｒ）の
元素を分析対象としている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで，原子発光ス
ペクトルは半値幅が狭く，ピーク位置精度はＤＤモータ
３１の角度分解能とスリット幅によって決まってしまう
ため，僅かな角度のずれやスリットの幅の広さによって
光電子増倍管２０dに入射する光量が急激に変化して測
定誤差になるという問題があった。
ペクトルは半値幅が狭く，ピーク位置精度はＤＤモータ
３１の角度分解能とスリット幅によって決まってしまう
ため，僅かな角度のずれやスリットの幅の広さによって
光電子増倍管２０dに入射する光量が急激に変化して測
定誤差になるという問題があった。
【００１１】図７（ａ）はピークの中心がスリットの中
心に位置している状態を示，、（ｂ）はピークの中心が
スリットの中心からずれている状態を示しており，この
（ｂ）図の状態では正確な発光強度を測定できないこと
がわかる。次に，図８に示すものは，ピーク付近の強度
しか測定していないので，それが真のピークなのか妨害
ピークなのかを判定することができない。
心に位置している状態を示，、（ｂ）はピークの中心が
スリットの中心からずれている状態を示しており，この
（ｂ）図の状態では正確な発光強度を測定できないこと
がわかる。次に，図８に示すものは，ピーク付近の強度
しか測定していないので，それが真のピークなのか妨害
ピークなのかを判定することができない。
【００１２】また，図９（ａ，ｂ）はノイズレベルが変
動して出力が変化するので正確な測定ができない状態を
示し，スリットの中心とピークの中心が一致している場
合でも光電子増倍管はノイズを含んで電気信号に変換す
るので，そのノイズレベルが変動する場合は正確な測定
ができないという問題があった。
動して出力が変化するので正確な測定ができない状態を
示し，スリットの中心とピークの中心が一致している場
合でも光電子増倍管はノイズを含んで電気信号に変換す
るので，そのノイズレベルが変動する場合は正確な測定
ができないという問題があった。
【００１３】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めに成されたもので，発光スペクトルをアレイ状の光電
子増倍素子で受光することにより，光電子増倍素子の受
光部直前にスリットを用いることなく正確な光強度検出
が可能な微粒子成分分析装置を実現することを目的とす
る。
めに成されたもので，発光スペクトルをアレイ状の光電
子増倍素子で受光することにより，光電子増倍素子の受
光部直前にスリットを用いることなく正確な光強度検出
が可能な微粒子成分分析装置を実現することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は，請求項１においては，微粒子を原子
化，イオン化して励起，発光させ，発光した光のうち所
定の波長を測定できるように測定波長が設定された分光
器に導き，その分光器の後段に配置された光電変換器に
より電気信号に変換し，前記微粒子に含まれる特定元素
の大きさを測定する微粒子成分分析装置において，前記
光電変換器としてアレイ状光電子増倍素子を用いたこと
を特徴とする。
の本発明の構成は，請求項１においては，微粒子を原子
化，イオン化して励起，発光させ，発光した光のうち所
定の波長を測定できるように測定波長が設定された分光
器に導き，その分光器の後段に配置された光電変換器に
より電気信号に変換し，前記微粒子に含まれる特定元素
の大きさを測定する微粒子成分分析装置において，前記
光電変換器としてアレイ状光電子増倍素子を用いたこと
を特徴とする。
【００１５】請求項２においては，請求項１記載の微粒
子成分分析装置において，微粒子はマイクロ波を利用し
て励起，発光させたことを特徴とする。請求項３におい
ては，請求項１記載の微粒子成分分析装置において，ア
レイ状光電子増倍素子は３以上の光電変換素子からなる
ことを特徴とする。
子成分分析装置において，微粒子はマイクロ波を利用し
て励起，発光させたことを特徴とする。請求項３におい
ては，請求項１記載の微粒子成分分析装置において，ア
レイ状光電子増倍素子は３以上の光電変換素子からなる
ことを特徴とする。
【００１６】請求項４においては，請求項１記載の微粒
子成分分析装置において，複数の光電子増倍管の出力の
うち測定すべき波長のピークの近傍を多点測定し，その
うちの最大出力を求めてピーク値とすることを特徴とす
る。請求項５においては，請求項１記載の微粒子成分分
析装置において，強度の小さな素子からベースレベルを
求め，その値をピーク値の出力から減ずることによりピ
ークレベルを算出するようにしたことを特徴とする。
子成分分析装置において，複数の光電子増倍管の出力の
うち測定すべき波長のピークの近傍を多点測定し，その
うちの最大出力を求めてピーク値とすることを特徴とす
る。請求項５においては，請求項１記載の微粒子成分分
析装置において，強度の小さな素子からベースレベルを
求め，その値をピーク値の出力から減ずることによりピ
ークレベルを算出するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】アレイ状の光電子増倍素子は瞬間的な発光スペ
クトルを同時に測定可能である。これを3個以上並列に
並べれば所望の波長の波形全体を捕らえることができ，
また，高い出力の素子から低い素子の出力を減ずること
により光の強度分布及びノイズレベルを正確に測定でき
る。
クトルを同時に測定可能である。これを3個以上並列に
並べれば所望の波長の波形全体を捕らえることができ，
また，高い出力の素子から低い素子の出力を減ずること
により光の強度分布及びノイズレベルを正確に測定でき
る。
【００１８】
【実施例】図１（ａ，ｂ）は本発明の微粒子成分分析装
置の要部の構成を示すもので，図4に示す従来例とは光
電子増倍素子の構成が異なっている。即ち，本発明にお
いては光電子増倍素子３５としてアレイ状のものを用い
ている。図（ｂ）はアレイ状光電子増倍素子のＺ視であ
る。
置の要部の構成を示すもので，図4に示す従来例とは光
電子増倍素子の構成が異なっている。即ち，本発明にお
いては光電子増倍素子３５としてアレイ状のものを用い
ている。図（ｂ）はアレイ状光電子増倍素子のＺ視であ
る。
【００１９】ＤＤモータ３０の回転角に対応する波長と
アレイ状光電子増倍素子３５の位置関係は予め決められ
ており，ＤＤモータ３０の回転角と測定すべき金属の波
長は既値とされる。
アレイ状光電子増倍素子３５の位置関係は予め決められ
ており，ＤＤモータ３０の回転角と測定すべき金属の波
長は既値とされる。
【００２０】次に，図２及び図３を用いてアレイ状光電
子増倍素子３５の各素子が出力する発光強度及び検出の
手順を説明する。図２において，手順（ａ）にてアレイ
状光電子増倍素子３５のうちの一つから測定値の最大値
Ｉｍａｘを求める。次に，手順（ｂ）にてピーク値の１
／２の発光強度になる波長の幅Δλ１／２を求める。
子増倍素子３５の各素子が出力する発光強度及び検出の
手順を説明する。図２において，手順（ａ）にてアレイ
状光電子増倍素子３５のうちの一つから測定値の最大値
Ｉｍａｘを求める。次に，手順（ｂ）にてピーク値の１
／２の発光強度になる波長の幅Δλ１／２を求める。
【００２１】次に、手順（ｃ）にて最大値が測定波長範
囲の中心から所定の値Δλ１以上ずれている場合や、求
めた幅Δλ１／２が所定の値と大きく異なる素子の値は
妨害ピークと判断する。
囲の中心から所定の値Δλ１以上ずれている場合や、求
めた幅Δλ１／２が所定の値と大きく異なる素子の値は
妨害ピークと判断する。
【００２２】次に，手順（ｄ）にて最大値の波長から５
×Δλ１／２以上外れた点の平均値を計算してベースレ
ベルＩｂを求める。次に手順（ｅ）にて最大値Ｉｍａｘ
からベースレベルＩｂを減じて発光強度ＩPを求める。
×Δλ１／２以上外れた点の平均値を計算してベースレ
ベルＩｂを求める。次に手順（ｅ）にて最大値Ｉｍａｘ
からベースレベルＩｂを減じて発光強度ＩPを求める。
【００２３】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更，
変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求
の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、そ
の範囲内の変更、変形を包含するものとする。
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更，
変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求
の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、そ
の範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００２４】
【発明の効果】以上詳しく説明したような本発明によれ
ば，微粒子を原子化，イオン化して励起，発光させ，発
光した光のうち所定の波長を測定できるように測定波長
が設定された分光器に導き，その分光器の後段に配置さ
れた光電変換器により電気信号に変換し，前記微粒子に
含まれる特定元素の大きさを測定する微粒子成分分析装
置において，前記光電変換器としてアレイ状光電子増倍
素子を用いたので，スリットを用いることなく正確な光
強度検出が可能な微粒子成分分析装置を実現することが
出来る。
ば，微粒子を原子化，イオン化して励起，発光させ，発
光した光のうち所定の波長を測定できるように測定波長
が設定された分光器に導き，その分光器の後段に配置さ
れた光電変換器により電気信号に変換し，前記微粒子に
含まれる特定元素の大きさを測定する微粒子成分分析装
置において，前記光電変換器としてアレイ状光電子増倍
素子を用いたので，スリットを用いることなく正確な光
強度検出が可能な微粒子成分分析装置を実現することが
出来る。
【図１】本発明の微粒子成分分析装置の実施形態の一例
を示す要部構成図である。
を示す要部構成図である。
【図２】発光強度算出の手順を示す流れ図である。
【図３】各アレイ素子の発光強度と波長（λ）の関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明が適用される微粒子成分分析装置の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来の微粒子成分分析装置の一例を示す要部構
成図である。
成図である。
【図６】発光スペクトルの一例を示す図である。
【図７】スリットから波長のピークがずれた状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図８】測定すべき波長の近傍の波長の一部を測定して
いる状態を示す説明図である。
いる状態を示す説明図である。
【図９】ノイズレベルが変動して出力が変化する状態を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ ディスパーサ ２ フィルタ ３ アスピレータ ４ 反応管 ８ 置換ガス導入口 ９ キャリアガス導入口 １３ マイクロ波源 １４ キャビティ １７ 光学窓 １８ 集光系 １９ スリット ２０ 信号処理部 ２０ａ ＣＰＵ ２０ｂ 分光器 ２０ｃ 光電変換器（光電子増倍管） ３０ 回折格子 ３１ ＤＤ（ダイレクトドライブ）モータ ３５ アレイ状光電子増倍素子
Claims (5)
- 【請求項１】微粒子を原子化，イオン化して励起，発光
させ，発光した光のうち所定の波長を測定できるように
測定波長が設定された分光器に導き，その分光器の後段
に配置された光電変換器により電気信号に変換し，前記
微粒子に含まれる特定元素の大きさを測定する微粒子成
分分析装置において，前記光電変換器としてアレイ状光
電子増倍素子を用いたことを特徴とする微粒子成分分析
装置。 - 【請求項２】微粒子はマイクロ波を利用して励起，発光
させたことを特徴とする請求項1記載の微粒子成分分析
装置。 - 【請求項３】アレイ状光電子増倍素子は３以上の光電変
換素子からなることを特徴とする請求項1記載の微粒子
成分分析装置。 - 【請求項４】複数の光電変換素子の出力のうち測定すべ
き波長のピークの近傍を多点測定し，そのうちの最大出
力を求めてピーク値とすることを特徴とする請求項1記
載の微粒子成分分析装置。 - 【請求項５】強度の小さな素子からベースレベルを求
め，その値をピーク値の出力から減ずることによりピー
クレベルを算出するようにしたことを特徴とする請求項
1記載の微粒子成分分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24468499A JP2001066256A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 微粒子成分分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24468499A JP2001066256A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 微粒子成分分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001066256A true JP2001066256A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17122415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24468499A Pending JP2001066256A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 微粒子成分分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001066256A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114166829A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24468499A patent/JP2001066256A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114166829A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
| CN114166829B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-09-19 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |