JP2006502387A - 赤外線測定装置、及び、製造工程への赤外線測定装置のオンライン適用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
新シャッターレート=前シャッターレート・C係数となる。
新シャッターレート=前シャッターレート・D係数となる。
20 光源組立体
22,22a 光源
26 反射器
28 空冷シュラウド
30 光導波管
32 ディフューザー
34 シャッター機構
36 シャッターモーター
38 シャッターフラッグ
42 出力軸
46 セクション
48 セクション
50 光源光ホモジナイザー
52 光源窓
54 リング
56 ベースプレート
60 検出器モジュール、検出器組立体
62 検出器光ホモジナイザー
64,64a 光入力ポート、光ポート
66 光ファイバー
66a 光ファイバー束
66b 分割束、小束
67 検出器、検出器素子
68 信号検出器素子、光検出器素子
68a,68b,68c 吸収波長検出器素子
68d 基準波長検出器素子
68b,68d,68e,68f 空素子
69 検出器ハウジング
70a,70c,70e 分配出力端
70b,70d,70f 出力端
72 帯域フィルター、フィルター
72a,72c,72e 帯域フィルター
74 集光器
74a,74c,74e 集光器
75 リング
76 ランダム化光ファイバー製ビームスプリッター、光ビームスプリッター
77 保持具
78 入力窓、検出器窓
80 システムプロセッサー
82 シャッター制御器
83 直列通信ポート
84 検出器基板
88,88 リング
89 ベースプレート
90 紙ウエブ、ウエブ
132 光ファイバー製光ホモジナイザー、光ホモジナイザー
420 束
420a 端
430a 出力端
430 束
710 可変ゲインチャンネル増幅器、チャンネル増幅器
711 増幅器
740 制御器
750 光源強度制御器
760 シャッターモーター制御器
Claims (54)
- 製造工程中のウエブ(90)の少くとも1つの特性を測定するために光源(22)からの光を用いる赤外線分光測定デバイスにおいて光源(22)を遮断するためのシャッター機構(34)であって、
出力軸(42)を有するモーター(36)と、
該モーターの出力軸(42)に結合されており、該モーターの作動によって前記光源を完全に遮蔽する位置へ回転されるようになされたシャッターフラッグ(38)と、
該光源を遮断するために該モーターを非同期的に制御するための制御器(82)と、
から成ることを特徴とするシャッター機構。
- 前記シャッターフラッグ(38)は、その角運動のモーメントを小さくするように単一の羽根(46,48)として形成されている請求項1に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、その角運動のモーメントを小さくするために少くとも1つのアパーチャー(44)を有する請求項2に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、前記モーター(36)の前記出力軸(42)に連結された第1セクション(46)と、前記光源を遮断する第2セクション(48)を含む請求項2に記載のシャッター機構。
- 前記羽根(46,48)の第1セクション(46)は、前記光源(22)より幅狭の基軸部分を構成し、該羽根の第2セクション(48)は、該光源を遮断するために前記基軸部分より幅広である請求項4に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)の第2セクション(48)は、前記基軸部分から該単一の羽根の先端まで拡開して切頭扇形をなしている請求項5に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、金属で形成されている請求項4に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、チタンで形成されている請求項7に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、アルミニウムで形成されている請求項7に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、前記光源(22)とは反対側の面を磨き仕上げとされている請求項7に記載のシャッター機構。
- 前記単一の羽根(46,48)は、前記光源(22)に面する側の面に吸光性コーチングを有する請求項7に記載のシャッター機構。
- 吸光性コーチングは、つや消しの黒色ペイントである請求項11に記載のシャッター機構。
- 前記モーター(36)は、ステップモータである請求項1に記載のシャッター機構。
- 前記赤外線分光測定デバイスは、インジウムガリウム砒素検出器(68a〜68d)を含む請求項1に記載のシャッター機構。
- 製造工程中のウエブ(90)の少くとも1つの特性を測定するために光源(22)からの光を検出するための少くとも1つのセンサー(68a〜68d)を備えた赤外線分光測定デバイスにおいて、光源(22)を遮断するための方法であって、
出力軸(42)を有するモーター(36)を設ける工程と、
該モーターの出力軸にシャッターフラッグ(38)を連結する工程と
該シャッターフラッグを、前記光源を完全に遮蔽する位置へ回転させるために該モーターを作動する工程と、
該光源を遮断するために該モーターを非同期的に制御する工程と、
から成ることを特徴とする光源遮断方法。
- 前記光源を遮断するためにモーターを非同期的に制御する前記工程は、DCから0.02秒ごとに1回までの範囲のレートで行われる請求項15に記載の光源遮断方法。
- 前記光源が前記シャッターフラッグ(38)によって遮断されているとき、前記センサー(68a〜68d)によって発せられた信号を測定する工程と、
前記光源が遮断されるたびに、前記信号からの基線ノイズ値を測定する工程と、
基線ノイズの変化値を測定するために前記基線ノイズ値をその前の基線ノイズ値と比較する工程と、
前記基線ノイズの変化値を第1閾値と比較する工程と、
前記基線ノイズの変化値が第1閾値を超えたならば、前記光源の遮断レートを高める工程を含む請求項15に記載の光源遮断方法。
- 前記第1閾値は、前の基線ノイズ変化値の倍数として設定される請求項17に記載の光源遮断方法。
- 前記倍数は、2である請求項18に記載の光源遮断方法。
- 前記基線ノイズの変化値を第2閾値と比較する工程と、
前記基線ノイズの変化値が第2閾値より小さくなったならば、前記光源の遮断レートを低下させる工程を含む請求項17に記載の光源遮断方法。
- 前記第2閾値は、前の基線ノイズ変化値の分数として設定される請求項20に記載の光源遮断方法。
- 前記分数は、2分の1である請求項21に記載の光源遮断方法。
- 前記光源が遮断されるたびに、前記信号からの平均暗状態値を計算する工程と、
該平均暗状態値を用いて前記基線ノイズを測定する工程を含む請求項17に記載の光源遮断方法。
- 前記少くとも1つのセンサーは、インジウムガリウム砒素検出器(68a〜68d)である請求項15に記載の光源遮断方法。
- 前記少くとも1つのセンサーは、セレン化鉛検出器である請求項15に記載の光源遮断方法。
- 前記少くとも1つのセンサーは、珪化白金検出器である請求項15に記載の光源遮断方法。
- 前記モーター(36)は、ステップモーターである請求項15に記載の光源遮断方法。
- 光源を遮断するためにモーター(36)を非同期的に制御する(82)工程では、前記光源を1秒おきに約4〜10ミリ秒間遮断する請求項15に記載の光源遮断方法。
- 製造工程中のウエブ(90)の少くとも1つの特性を測定するために光源(22)からの光を検出するための少くとも1つのセンサー(68a〜68d)を備えた赤外線分光測定デバイスにおいて、光源(22)を遮断するための方法であって、
出力軸(42)を有するステップモーター(36)を設ける工程と、
該モーターの出力軸にシャッターフラッグ(38)を連結する工程と
該シャッターフラッグを、前記光源を完全に遮蔽する位置へ回転させるために該モーターを作動する工程と、
前記光源が完全に遮蔽されている間に前記少くとも1つのセンサーから収集されたデータに基づいて暗状態の検査を実施する工程と、
連続して逐次に実施される暗状態の検査結果を比較する工程と、
前記暗状態の検査結果の比較に従って前記光源を遮断するために前記ステップモーターを非同期的に制御する(82)工程と、
から成ることを特徴とする光源遮断方法。
- 製造工程中のウエブ(90)の複数の特性を同時に測定するために該ウエブの単一のサンプル部分からの光を混合し、分配するための装置であって、
前記サンプル部分から光を受け取り、その光を出力端(64,430a)を被って均一に分配する検出器光ホモジナイザー(62,132)と、
該検出器光ホモジナイザーの該出力端から光を受け取り、その光の複数の部分を複数の分割された出力端(70a〜70f)へ分配する光分配器(76,66)と、
から成ることを特徴とする光混合分配装置。
- 前記検出器光ホモジナイザーは、反射性内側面を有するほぼ半球状のキャビティから成り、該検出器光ホモジナイザーの前記出力端は、該検出器光ホモジナイザーの軸線からオフセットされた角度に向けられた光ポートから成る請求項30に記載の光混合分配装置。
- 前記光ポート(64)は、前記半球状のキャビティの軸線(62a)から約0〜70°の角度に向けられている請求項31に記載の光混合分配装置。
- 前記光ポート(64)は、前記半球状のキャビティーの軸線(62a)から約45°〜65°の角度に向けられている請求項32に記載の光混合分配装置。
- 前記ウエブ(90)の前記単一のサンプル部分に向けて反射させるための反射性内側面を有するほぼ半球状のキャビティから成る光源光ホモジナイザーを含む請求項31に記載の光混合分配装置。
- 前記光源光ホモジナイザーの軸線(50a)は、前記半球状のキャビティーの軸線(62a)からオフセットされている請求項34に記載の光混合分配装置。
- 前記検出器光ホモジナイザーの前記出力端(64)は、該検出器光ホモジナイザーの軸線からオフセットされた角度に向けられた複数の光ポート(64)を含む請求項31に記載の光混合分配装置。
- 前記検出器光ホモジナイザー(132)は、ランダムに分配された光ファイバー束の第1セクション(420)と、該第1セクションに直列に接続された、ランダムに分配された光ファイバー束の第2セクション(430)とから成り、該第1セクションのランダムに分配された光ファイバー束は、該第2セクションのランダムに分配された光ファイバー束とは異なるランダム化を有しており、該直列に接続された第1及び第2セクションの光ファイバー束は、前記光を第1端(420a)で受け取り、該光を第2端に位置する前記出力端(430a)を被って均一に分配する請求項30に記載の光混合分配装置。
- 前記光分配器(76,66)は、前記検出器光ホモジナイザー(62,132)の前記出力端(64,430a)に結合された、ランダムに分配された光ファイバー(66)の束から成り、該光ファイバーの束は、複数の小束(66b)に分割されており、該小束の各々は、前記分配された出力端(70a〜70f)の対応する1つに結合されている請求項30に記載の光混合分配装置。
- ランダムに分配された光ファイバー(66)の前記束は、被検出赤外線波長に対して高い透過率を有する請求項38に記載の光混合分配装置。
- 最初は物理的に実質的に均一であるが、使用するにつれて漸進的に物理的に不均一になっていくランプフィラメントと、電球(24)と、該電球の内側面の黒化を防止するためのガスを有する分光検出システム用赤外線光源(22)をテストするための方法であって、
物理的に実質的に均一なランプフィラメントを有する前記赤外線光源に第1電圧を供給する工程と、
第1スペクトルパワー分布を測定するために複数の異なる波長での放射パワーを測定する工程と、
物理的に実質的に均一なランプフィラメントを有する前記赤外線光源に第2電圧を供給する工程と、
第2スペクトルパワー分布を測定するために前記複数の異なる波長での放射パワーを測定する工程と、
前記第1スペクトルパワー分布と第2スペクトルパワー分布に基づいてスペクトルパワー分布の第1の変化を計算する工程と、
物理的に実質的に均一なランプフィラメントを有する前記赤外線光源に前記第1電圧を供給する工程と、
第3スペクトルパワー分布を測定するために前記複数の異なる波長での放射パワーを測定する工程と、
物理的に実質的に均一なランプフィラメントを有する前記赤外線光源に前記第2電圧を供給する工程と、
第4スペクトルパワー分布を測定するために前記複数の異なる波長での放射パワーを測定する工程と、
前記第3スペクトルパワー分布と第4スペクトルパワー分布に基づいてスペクトルパワー分布の第2の変化を計算する工程と、
前記赤外線光源の推定残存有効寿命を予測するためにスペクトルパワー分布の前記第1の変化と前記第2の変化を比較する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
- 前記複数の異なる波長での放射パワーを測定するための検出器は、InGaAs検出器(68a〜68d)である請求項40に記載の方法。
- 前記複数の異なる波長は、近赤外線及び中間赤外線帯域の波長を含む請求項40に記載の方法。
- 前記第1電圧は、0から前記赤外線光源のための最大限電圧までの範囲から選択される請求項40に記載の方法。
- 前記第2電圧は、0から前記赤外線光源のための最大限電圧までの範囲から選択される請求項40に記載の方法。
- 前記光源の電球の内側面の黒化を防止するためのガスは、ハロゲンである請求項40に記載の方法。
- 第1電圧を供給する前記工程は、第2電圧を供給する前記工程の実質的に直後に実施される請求項40に記載の方法。
- 測定システムを校正するために製品サンプルの少くとも1つの特性を測定する方法であって、
前記サンプルを平常の製品測定強度で作動する光源で照射する工程と、
該光源をテスト時間のうちの所定の何%かの時間の間遮蔽する工程と、
該光源が遮蔽されていないとき前記サンプルからの光を測定する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
- 光源を遮蔽する前記工程は、シャッターを前記光源と前記サンプルの間へ非同期的に移動させることから成る請求項47に記載の方法。
- テスト時間のうちの前記所定の%は、約90%以上である請求項47に記載の方法。
- テスト時間のうちの前記所定の%は、約99%以上である請求項49に記載の方法。
- 測定システムを校正するために製品サンプルの少くとも1つの特性を測定する方法であって、
光源(22)を平常の製品測定強度で作動させる工程と、
前記サンプルを前記光源から光を受ける位置へ移動させる工程と、
前記光源とサンプルの間に介在する光遮蔽位置と、光非遮蔽位置との間で移動させることができるシャッターを設ける工程と、
前記製品サンプルの前記少くとも1つの特性が影響されることなく、該少くとも1つの特性を測定するのに必要な時間だけ該製品サンプルが平常の製品測定強度で照射されるように、前記光源による製品サンプルの照射時間を制御するために前記シャッターを前記光遮蔽位置と、光非遮蔽位置との間で移動させる工程と、
前記光源が遮蔽されていないとき前記サンプルの前記少くとも1つの特性を測定する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
- 前記照射は、所定の時間の間だけ行われ、前記シャッター(34)は、該所定の時間のうちの相当な時間前記光遮蔽位置へ移動されている請求項51に記載の方法。
- 前記所定の時間のうちの前記相当な時間の割合は、約90%以上である請求項51に記載の方法。
- 前記所定の時間のうちの前記相当な時間の割合は、約99%以上である請求項53に記載の方法。
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