JP2012251886A - Particulate detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置やＬＣＤ製造装置などの真空処理装置内部における微粒子の数量及び大きさ（粒径）を計測する微粒子検出装置に関する。 The present invention relates to a particle detection apparatus that measures the number and size (particle diameter) of particles in a vacuum processing apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus or an LCD manufacturing apparatus.
従来の微粒子検出装置としては、排気ラインと接続された検出器筐体内部を通流する流体にレーザ光を照射し、流体中に含まれる微粒子での散乱光を受光素子で捕捉して、受光素子から出力される電気信号を波高分析処理することにより微粒子の数量及び大きさを求めるものが知られている。 Conventional particle detectors irradiate the fluid flowing inside the detector housing connected to the exhaust line with laser light, capture the scattered light from the particles contained in the fluid with a light receiving element, and receive the light. It is known to obtain the quantity and size of fine particles by subjecting an electrical signal output from an element to a wave height analysis process.
半導体製造プロセスにおいては、半導体製品を製造する装置（薄膜形成装置、エッチング装置）内で発生する微粒子が歩留まりに大きく影響する。微粒子が多い環境下で半導体製品を製造すると、ウエハ上への微粒子の付着が発生しやすくなり、ウエハ上の配線パターンの欠陥などによる不良率の増加で歩留まりが低下してしまう。 In a semiconductor manufacturing process, fine particles generated in an apparatus (a thin film forming apparatus or an etching apparatus) for manufacturing a semiconductor product greatly affect the yield. When a semiconductor product is manufactured in an environment with a large amount of fine particles, fine particles are likely to adhere to the wafer, and the yield decreases due to an increase in the defect rate due to defects in the wiring pattern on the wafer.
したがって、半導体製造装置などの真空処理装置においては、その内部が極めて高い清浄度であることが必要とされ、真空処理装置内部の発塵状況を把握することが歩留まり向上につながると言われている。例えば、真空処理装置内部に蓄積した微粒子を取り除くメンテナンスタイミングを微粒子の発生量から知るといった用途や、微粒子の発生源や発生条件を解明する用途などに、真空処理装置内部の発塵状況の把握が必要となる。 Therefore, in a vacuum processing apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus, the inside thereof needs to be extremely clean, and it is said that grasping the dust generation state inside the vacuum processing apparatus leads to an improvement in yield. . For example, it is possible to grasp the dust generation status inside the vacuum processing device for applications such as knowing the maintenance timing for removing particulate accumulated in the vacuum processing device from the amount of generated particles, or for elucidating the generation source and conditions of particulates. Necessary.
このような事情から、真空処理装置用の微粒子検出装置（パーティクル検出システム）として、例えば、特許文献１に記載の装置が提案されている。これを図６に基づいて説明する。図６（A）は従来装置の断面図、図６（B）は従来装置の斜視図である。 Under such circumstances, for example, an apparatus described in Patent Document 1 has been proposed as a particle detection apparatus (particle detection system) for a vacuum processing apparatus. This will be described with reference to FIG. 6A is a cross-sectional view of the conventional device, and FIG. 6B is a perspective view of the conventional device.
微粒子検出装置は、ビーム光Ｌをパイプ部材１内に照射するレーザ光源２、レンズ３１と絞り３２からなるコリメータ光学系３、ビーム光Ｌを受け止めるビームストッパー４、ビーム照射時の微粒子からの散乱光を集光レンズ５１を介して受光する光ファイバケーブル５、光ファイバケーブル５に接続されたフォトマルチプライヤー６、フォトマルチプライヤー用高圧電源６３、プリアンプ６４、フォトマルチプライヤー６の出力信号を処理する信号処理装置７とで構成される。 The particle detection apparatus includes a laser light source 2 that irradiates a beam light L into a pipe member 1, a collimator optical system 3 that includes a lens 31 and a diaphragm 32, a beam stopper 4 that receives the beam light L, and scattered light from particles during beam irradiation. Is a signal that processes the output signal of the photomultiplier 6, the photomultiplier 6 connected to the optical fiber cable 5, the high voltage power supply 63 for photomultiplier, the preamplifier 64, and the photomultiplier 6. It is comprised with the processing apparatus 7. FIG.
この微粒子検出装置では、パイプ部材１の一方のフランジ１４を真空処理装置（不図示）の排気ラインに接続すると共に、他方のフランジ１５を真空ポンプに接続するようにしている。これによって、真空処理装置内の微粒子がパイプ部材１の検出領域１６に導かれる。そして、ビーム光Lを照射された微粒子から散乱光が発せられ、点線で示す散乱光L’が光ファイバケーブル５を介してフォトマルチプライヤー６に入射すると、フォトマルチプライヤー６で電気信号に変換され、その電気信号が信号処理装置7で処理され、信号処理装置７の液晶パネル７１には微粒子数のカウント値と粒径が表示される。 In this particulate detection device, one flange 14 of the pipe member 1 is connected to an exhaust line of a vacuum processing device (not shown), and the other flange 15 is connected to a vacuum pump. Thereby, the fine particles in the vacuum processing apparatus are guided to the detection region 16 of the pipe member 1. Then, scattered light is emitted from the fine particles irradiated with the beam light L, and when the scattered light L ′ indicated by a dotted line enters the photomultiplier 6 via the optical fiber cable 5, it is converted into an electrical signal by the photomultiplier 6. The electric signal is processed by the signal processing device 7, and the count value and particle size of the number of fine particles are displayed on the liquid crystal panel 71 of the signal processing device 7.
一般に、半導体製造装置やその排気ラインでは、製造過程で生じた反応生成物等が真空装置内部や排気ラインの内壁に付着、堆積することが知られている。そのような過酷な環境下に微粒子検出装置を配置した場合、レーザ光を導入、導出する部分に設けられる光学窓（窓ガラス）やレンズ等の光学系部品に、反応生成物等が付着、堆積し、微粒子の検出信号レベルを低下させてしまう。これは、反応生成物の付着、堆積により、特に光学窓やレンズ等の透過率が低下し、検出領域でのレーザ照射光量の低下、受光素子へ到達する散乱光量の低下が原因であると考えられる。その結果、検出性能の低下や粒子径把握の精度悪化を招くことになる。従来技術では検出性能の低下の程度を知る術がなかったために信頼性の高い測定ができないという問題があった。 In general, it is known that in a semiconductor manufacturing apparatus and its exhaust line, reaction products and the like generated during the manufacturing process adhere to and accumulate on the inside of the vacuum apparatus and the inner wall of the exhaust line. When a particle detector is placed in such a harsh environment, reaction products adhere to and accumulate on optical parts (window glass) and lenses such as lenses provided at the part where laser light is introduced and led out. As a result, the detection signal level of the fine particles is lowered. This is thought to be due to the decrease in the transmittance of the optical window, lens, etc. due to the adhesion and deposition of the reaction product, the decrease in the amount of laser irradiation in the detection region, and the decrease in the amount of scattered light reaching the light receiving element. It is done. As a result, the detection performance is deteriorated and the accuracy of grasping the particle diameter is deteriorated. In the prior art, there is no way of knowing the degree of detection performance degradation, so there is a problem that highly reliable measurement cannot be performed.
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、光学部品の汚損に起因する透過率低下の影響を受けることなく、真空処理装置内を浮遊する微粒子を精度よく測定することが可能な微粒子検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of accurately measuring fine particles floating in a vacuum processing apparatus without being affected by a decrease in transmittance caused by contamination of optical components. An object is to provide an apparatus.
請求項１の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記レーザ光の照射方向と同一の軸線上に配置され、前記真空処理装置の投光側及び受光側の光学窓を透過してくるレーザ光を取り込む照射光検出ユニットを備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a laser light irradiation unit that irradiates laser light emitted from a laser light source toward a detection region inside the vacuum processing apparatus, and scattering that detects scattered light emitted from fine particles when the laser light is irradiated. A particle detection apparatus comprising: a light detection unit; and a signal processing unit that processes a signal output from the scattered light detection unit to measure the number and particle size of the particles.
An irradiation light detection unit that is disposed on the same axis as the irradiation direction of the laser light, and that captures the laser light transmitted through the optical window on the light emitting side and the light receiving side of the vacuum processing apparatus;
The signal processing unit includes a comparison unit that compares a level of a signal output from the irradiation light detection unit with a reference value, and determines whether or not a decrease in the amount of laser light by the optical window is within an allowable range. In addition, an alarm is output when it falls outside the allowable range.
請求項２の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記真空処理装置の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダーと、入射端側が前記レーザ光源に接続され、出射端側が前記１のホルダーに接続された照射用光ファイバとからなり、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記検出領域に向けて照射する照射用光ユニットと、
前記真空処理装置の内部に前記照射用光ユニットと対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダーと、入射端が前記第２のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた光検出器に接続された第２の光ファイバとで構成された前記照射光検出ユニットと、
前記真空処理装置の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダーと、入射端が前記第３のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた散乱光検出器に接続された第３の光ファイバとで構成された前記散乱光検出ユニットと、を備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser light irradiation unit that irradiates a laser beam emitted from a laser light source toward a detection region inside the vacuum processing apparatus, and scattering that detects scattered light emitted from fine particles when the laser light is irradiated. A particle detection apparatus comprising: a light detection unit; and a signal processing unit that processes a signal output from the scattered light detection unit to measure the number and particle size of the particles.
A first holder that is disposed inside the vacuum processing apparatus and holds a light-projecting optical window and a collimator lens system, an incident end side is connected to the laser light source, and an emission end side is connected to the first holder. An irradiation optical unit comprising an irradiation optical fiber, and irradiating the detection region with laser light emitted from the laser light source;
A second holder disposed inside the vacuum processing apparatus so as to face the irradiation light unit, and holding an optical window for receiving irradiation light and a condensing lens system, and an incident end at the second holder The irradiation light detection unit configured to be connected and a second optical fiber connected to a light detector whose emission end side is provided outside the vacuum processing apparatus;
A third holder that is disposed inside the vacuum processing apparatus and holds an optical window for receiving scattered light and a condensing lens system, an incident end is connected to the third holder, and an emission end side is the vacuum processing apparatus The scattered light detection unit configured with a third optical fiber connected to a scattered light detector provided outside the
The signal processing unit includes a comparison unit that compares a level of a signal output from the irradiation light detection unit with a reference value, and determines whether or not a decrease in the amount of laser light by the optical window is within an allowable range. In addition, an alarm is output when it falls outside the allowable range.
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように、前記光学窓によるレーザ光の光量低下分に応じて前記レーザ光源の出力を増加させる制御を行う制御手段を備える、ことを特徴とする。
The invention of claim 3 is the particulate detector according to claim 1 or 2,
Control in which the signal processing unit performs control to increase the output of the laser light source in accordance with a decrease in the amount of laser light by the optical window so that the level of the signal output from the irradiation light detection unit is constant. Means.
請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記照射光検出ユニットの出力信号および前記散乱光検出ユニットの出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段と、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように当該照射光検出ユニットのゲイン調整を行った後、前記照射光検出ユニットに対する調整率と同じ比率で前記散乱光検出ユニットに対してゲインの変更を行う制御手段とを備える、ことを特徴とする。
The invention of claim 4 is the particulate detector according to claim 1 or 2,
The signal processing unit amplifies the output signal of the irradiation light detection unit and the output signal of the scattered light detection unit with a gain set for each, and the level of the signal output from the irradiation light detection unit Control means for changing the gain for the scattered light detection unit at the same ratio as the adjustment rate for the irradiation light detection unit, after adjusting the gain of the irradiation light detection unit so as to be constant, It is characterized by that.
請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を前記照射光検出ユニットから出力される信号で除する演算を実行する補正手段を備え、この補正手段による演算結果を微粒子検出信号として出力するようにした、ことを特徴とする。
The invention of claim 5 is the particulate detector according to claim 1 or 2,
The signal processing unit includes a correction unit that executes a calculation of dividing a signal output from the scattered light detection unit by a signal output from the irradiation light detection unit, and a calculation result by the correction unit is used as a particle detection signal. It is characterized in that it is output.
本発明によれば、真空処理装置内部で発生した反応生成物等の光学窓への付着によるレーザ光の光量低下を照射光検出ユニットからの信号の変化で捉えることにより、光学部品等の汚損に起因する検出性能の低下度合いを確実に検知することができる。また、光学窓の汚れの状態に応じ、レーザ光源の出力を調整したり、照射光検出信号を用いた補正演算を行うようにしたことにより、真空処理装置内を浮遊する微粒子の大きさや数量を長期間に渡って精度よく測定することが可能な微粒子検出装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of laser light caused by adhesion of reaction products generated inside the vacuum processing apparatus to the optical window by detecting the change in the signal from the irradiation light detection unit. It is possible to reliably detect the degree of decrease in the detection performance caused by it. Also, by adjusting the output of the laser light source according to the dirt state of the optical window or performing correction calculation using the irradiation light detection signal, the size and quantity of fine particles floating in the vacuum processing apparatus can be reduced. It is possible to realize a fine particle detection apparatus capable of measuring with accuracy over a long period of time.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１に示す微粒子検出装置２１０は、半導体製造装置のように装置内部が10-5Torrといった高真空状態になる真空処理装置８０を対象に、その内部を浮遊する微粒子１００の大きさ及び数量を測定するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
The particle detection apparatus 210 shown in FIG. 1 is intended for a vacuum processing apparatus 80 in which the inside of the apparatus is in a high vacuum state such as 10 −5 Torr like a semiconductor manufacturing apparatus, and the size and quantity of the particles 100 floating inside the apparatus. Measure.
微粒子検出装置２１０は、レーザ光源９０、駆動回路と電源を内蔵したレーザ光源の駆動ユニット９１、照射光検出ユニット９２、散乱光検出ユニット９３、信号処理ユニット９４、表示部９５とを備える。これらの各構成要素は、真空処理装置８０の外部に設置されている。 The particle detection apparatus 210 includes a laser light source 90, a laser light source drive unit 91 incorporating a drive circuit and a power source, an irradiation light detection unit 92, a scattered light detection unit 93, a signal processing unit 94, and a display unit 95. Each of these components is installed outside the vacuum processing apparatus 80.
レーザ光源９０から出射されたレーザ光（測定光）９０aは、真空処理装置８０の一方の側壁に設けられた投光側の光学窓８１を透過して検出領域８４へと導かれ、真空処理装置８０の他方の側壁に設けられた受光側の光学窓８２を透過し、レーザ光源９０と対向するようにレーザ光９０aの照射方向と同一の直線上に配置された照射光検出ユニット９２によって受光される。なお、照射光検出ユニット９２は、レーザ光９０aを集光する集光レンズと照射光検出素子とで構成される。 Laser light (measurement light) 90a emitted from the laser light source 90 passes through the optical window 81 on the light-projecting side provided on one side wall of the vacuum processing apparatus 80 and is guided to the detection region 84, where the vacuum processing apparatus 80 is received by an irradiation light detection unit 92 that is transmitted through an optical window 82 on the light receiving side provided on the other side wall of 80 and arranged on the same straight line as the irradiation direction of the laser light 90 a so as to face the laser light source 90. The The irradiation light detection unit 92 includes a condenser lens that collects the laser light 90a and an irradiation light detection element.
微粒子１００からの散乱光９０ｂは、照射光検出ユニット９２と隣接するように配置された散乱光検出ユニット９３によって受光される。この散乱光検出ユニット９３は、散乱光９０ｂを集光する集光レンズと散乱光検出素子とで構成される。 Scattered light 90 b from the fine particles 100 is received by a scattered light detection unit 93 disposed adjacent to the irradiation light detection unit 92. The scattered light detection unit 93 includes a condensing lens that collects the scattered light 90b and a scattered light detection element.
真空処理装置８０の内部が真空状態にあるとき、微粒子１００は重力やプロセスガスの流れにより処理装置内を移動する。そして、浮遊する微粒子１００が検出領域８４に到達し、微粒子１００にレーザ光９０aが照射されると、微粒子１００からは粒径およびレーザ光９０aの光量（光パワー密度）に応じた散乱光９０ｂが発生し、散乱光検出ユニット９３へ到達する。 When the inside of the vacuum processing apparatus 80 is in a vacuum state, the fine particles 100 move in the processing apparatus due to gravity and the flow of process gas. When the floating fine particles 100 reach the detection region 84 and the fine particles 100 are irradiated with the laser light 90a, the fine particles 100 emit scattered light 90b according to the particle size and the light amount (optical power density) of the laser light 90a. Is generated and reaches the scattered light detection unit 93.
散乱光検出ユニット９３は、この散乱光９０ｂの光量に応じた電気信号を後段の信号処理ユニット９４へ出力する。信号処理ユニット９４は、増幅手段９４１によって電気信号の増幅処理を行った後、演算制御手段９４５にて微粒子の数量及び大きさを演算し、出力手段９４４を介して測定結果を表示部９５に出力する。 The scattered light detection unit 93 outputs an electrical signal corresponding to the amount of the scattered light 90b to the subsequent signal processing unit 94. The signal processing unit 94 performs amplification processing of the electric signal by the amplification means 941, calculates the quantity and size of the fine particles by the calculation control means 945, and outputs the measurement result to the display unit 95 via the output means 944. To do.
ところで、前述したように微粒子１００からの散乱光９０ｂは、粒径およびレーザの光量に依存する。したがって、例えば、真空処理装置８０の内部で発生した反応生成物等により光学窓８１、８２が汚れ、レーザ光９０aの透過率が低下した場合には、検出領域８４でのレーザ光量も低下するために、散乱光検出ユニット９３で検出される信号のレベルも低下し、粒径および粒子数の正確な測定が困難となり、測定結果の信頼性が非常に低くなってしまう。 By the way, as described above, the scattered light 90b from the fine particles 100 depends on the particle diameter and the amount of laser light. Therefore, for example, when the optical windows 81 and 82 are contaminated by reaction products generated inside the vacuum processing apparatus 80 and the transmittance of the laser light 90a is reduced, the amount of laser light in the detection region 84 is also reduced. In addition, the level of the signal detected by the scattered light detection unit 93 is also reduced, making it difficult to accurately measure the particle diameter and the number of particles, and the reliability of the measurement result is very low.
本実施形態では、このような光学窓８１，８２の汚れに起因するレーザ光量の低下（光減衰分）に伴う微粒子の検出感度の低下量をモニタリングする手段として、照射光検出ユニット９２を設けている。 In the present embodiment, an irradiation light detection unit 92 is provided as means for monitoring the amount of decrease in the detection sensitivity of the fine particles due to the decrease in the amount of laser light (the amount of light attenuation) caused by such contamination of the optical windows 81 and 82. Yes.
ここで、真空処理装置８０の光学窓８１、８２を透過してきたレーザ光９０aが照射光検出ユニット９２内の光検出素子へ到達すると、その光量に応じた電気信号が信号処理ユニット９４へ出力される。信号処理ユニット９４では、照射光検出ユニット９２から出力された電気信号を増幅処理した後、演算制御手段９４５によって照射光量の演算を行う。比較手段９４２は、演算で求めた照射光量の値と記憶手段９４３に予め格納されている基準値（例えば、光学窓８１、８２に汚れのない初期状態での受光光量）とを比較し、光量の低下率が一定の割合を超えているか否かを判定する。そして、光量の低下率が許容範囲から外れる場合には、出力手段９４４を介して表示部９５にメンテナンスが必要である旨のアラームを表示する。 Here, when the laser light 90a transmitted through the optical windows 81 and 82 of the vacuum processing apparatus 80 reaches the light detection element in the irradiation light detection unit 92, an electrical signal corresponding to the light amount is output to the signal processing unit 94. The The signal processing unit 94 amplifies the electrical signal output from the irradiation light detection unit 92 and then calculates the irradiation light amount by the calculation control means 945. The comparison unit 942 compares the value of the irradiation light amount obtained by the calculation with a reference value stored in advance in the storage unit 943 (for example, the received light amount in the initial state where the optical windows 81 and 82 are not contaminated), and the light amount It is determined whether or not the rate of decrease exceeds a certain rate. When the light quantity reduction rate is out of the allowable range, an alarm indicating that maintenance is necessary is displayed on the display unit 95 via the output unit 944.
真空処理装置８０の光学窓８１、８２の汚れに起因する光量の低下について、一例として透過率90%の窓ガラスを用いた場合で説明する。
投光側の光学窓８１に汚れがない場合、検出領域８４には光源に対して90%のレーザ光量が到達する。そして、微粒子１００からの散乱光９０ｂは、受光側の光学窓８２を通じてその90%が散乱光検出ユニット９３へ到達し、その光量に応じた電気信号が出力される。
A decrease in the amount of light due to the contamination of the optical windows 81 and 82 of the vacuum processing apparatus 80 will be described by using a window glass having a transmittance of 90% as an example.
When the optical window 81 on the light emitting side is not soiled, 90% of the laser light amount reaches the detection area 84 with respect to the light source. 90% of the scattered light 90b from the fine particles 100 reaches the scattered light detection unit 93 through the optical window 82 on the light receiving side, and an electric signal corresponding to the amount of light is output.
ここで、製造過程での反応生成物等により真空処理装置８０の投光側の光学窓８１の透過率が80%に減少したとすると、検出領域８４に到達するレーザ光９０aの光量は汚れのない場合に比べ、「80/90×100≒89%」に減少する。同様に受光側の光学窓８２の透過率も80%に減少したとすると、微粒子１００からの散乱光９０ｂは、汚れのない場合に比べ同様に「80/90≒89%」に減少することになる。従って、散乱光検出ユニット９３から出力される電気信号のレベル（強度）は、２つの光学窓８１、８２に汚れのない状態に比べ、「0.89×0.89×100≒80%」まで減少する。
照射光検出ユニット９２からの出力も同様の計算により、光学窓８１、８２に汚れのない場合に比べ、汚れのある場合は80%まで減少することになるので、照射光検出ユニット９２の出力信号に基づいて微粒子検出の感度低下量を把握することができる。
したがって、記憶手段９４３に初期状態における光量を基準値として格納しておき、照射光検出ユニット９２の出力信号と基準値とを比較し、許容範囲を外れた場合、例えば、感度低下（光量低下率）が80%を下回った場合にアラームを出力するように設定しておくことにより、一定の信頼性を満たす微粒子測定データを得ることが可能となる。
Here, if the transmittance of the optical window 81 on the light projecting side of the vacuum processing apparatus 80 is reduced to 80% due to a reaction product or the like in the manufacturing process, the amount of laser light 90a reaching the detection region 84 is contaminated. Compared to the case without it, it decreases to “80/90 × 100 ≒ 89%”. Similarly, if the transmittance of the optical window 82 on the light receiving side is also reduced to 80%, the scattered light 90b from the fine particles 100 is similarly reduced to “80 / 90≈89%” as compared with the case without dirt. Become. Accordingly, the level (intensity) of the electrical signal output from the scattered light detection unit 93 is reduced to “0.89 × 0.89 × 100≈80%” compared to the state in which the two optical windows 81 and 82 are not contaminated.
The output from the irradiation light detection unit 92 is also reduced by 80% when the optical windows 81 and 82 are dirty as compared with the case where the optical windows 81 and 82 are not dirty. Based on the above, it is possible to grasp the amount of decrease in sensitivity of particle detection.
Therefore, when the light amount in the initial state is stored as a reference value in the storage unit 943, the output signal of the irradiation light detection unit 92 and the reference value are compared, and if it falls outside the allowable range, for example, the sensitivity is reduced (light reduction rate). ) Is set to output an alarm when it falls below 80%, it becomes possible to obtain fine particle measurement data satisfying a certain level of reliability.
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。
図２に、第２の実施の形態に係る微粒子検出装置２１０の構成を示す。なお、上述した第１の実施の形態（図１参照）と同一部分については同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 2 shows the configuration of the particle detection apparatus 210 according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as 1st Embodiment mentioned above (refer FIG. 1), and description here is abbreviate | omitted.
本実施形態においては、照射光検出ユニット９２からの出力信号に基づいてレーザ光源９０から出射されるレーザ光の光量を調整する機能を付加している。
具体的には、レーザ光源９０として、駆動ユニット９１に外部の信号処理装置ユニット９４から制御信号（電圧信号）を送出することにより、出射されるレーザ光の光量を200mW〜1000mWの範囲でコントロールできるものを用いている。なお、本実施形態に係る微粒子検出装置２２０では、光学窓８１、８２に汚れがない状態において、レーザ光源９０から出射されるレーザ光の光量200mWにて最小可測粒径の検出感度を満たす構成となっている。
In the present embodiment, a function of adjusting the amount of laser light emitted from the laser light source 90 based on an output signal from the irradiation light detection unit 92 is added.
Specifically, as the laser light source 90, by sending a control signal (voltage signal) from the external signal processing unit 94 to the drive unit 91, the amount of emitted laser light can be controlled in the range of 200 mW to 1000 mW. Something is used. In the fine particle detection device 220 according to the present embodiment, a configuration that satisfies the detection sensitivity of the minimum measurable particle size with the light amount of 200 mW of the laser light emitted from the laser light source 90 in a state where the optical windows 81 and 82 are not contaminated. It has become.
そして、レーザ光源９０から出射される光量200mWのレーザ光９０aが、汚れのない光学窓８１、８２を透過して照射光検出ユニット９２で検出されるときの初期状態における信号出力を基準として、照射光検出ユニット９２の信号出力が許容範囲から外れた場合、すなわち、記憶手段９４３に格納されている許容値以下になった場合には、信号処理ユニット９４から駆動ユニット９１へ制御信号が送出され、レーザ光源９０の光量を増加させるように制御が行われる。 Then, irradiation is performed with reference to a signal output in an initial state when the laser light 90a having a light amount of 200 mW emitted from the laser light source 90 is detected by the irradiation light detection unit 92 through the optical windows 81 and 82 without contamination. When the signal output of the light detection unit 92 is out of the allowable range, that is, when the signal output is below the allowable value stored in the storage means 943, a control signal is sent from the signal processing unit 94 to the drive unit 91, Control is performed to increase the amount of light of the laser light source 90.
このように、信号処理ユニット９４にて、照射光検出ユニット９２の出力信号のレベルが常に一定となるようレーザ光源９０の光量制御を連続的に行うことにより、同一径の微粒子に対する散乱光検出信号は光学窓８１、８２の汚損状態によらず一定となる。
なお、レーザ光９０ａが照射された微粒子１００からの散乱光量に関係するのは、厳密には光量ではなくレーザ光の光パワー密度であるが、レンズなどの光学系の構成を変更しない限りレーザ光９０ａの断面積（ビーム径）は一定であるために、光量の変化のみを捉えてレーザ光源９０の制御を行うことで問題はない。
上述の制御により、同一の微粒子径に対して、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく、散乱光検出信号が一定となることを具体的に説明する。
まず、汚れのない状態における投光側の光学窓８１の透過率が90%である場合、レーザ光源９０の光量を200mWとすると、検出領域８４に到達するレーザ光９０aの光量は「200×0.9 = 180 mW」である。この光量が微粒子１００に照射された場合に、散乱光検出ユニット９３へ向かう微粒子による散乱光量は「180×x mW」となる。ここで、xはレンズなどの光学系が一定であるという条件下で、微粒子径のみに依存するパラメータである。
In this way, the signal processing unit 94 continuously controls the light amount of the laser light source 90 so that the level of the output signal of the irradiation light detection unit 92 is always constant, thereby detecting the scattered light detection signal for fine particles having the same diameter. Is constant regardless of the fouling state of the optical windows 81 and 82.
Strictly speaking, the amount of light scattered from the fine particles 100 irradiated with the laser beam 90a is not the amount of light but the optical power density of the laser beam. However, the laser beam is not changed unless the configuration of the optical system such as a lens is changed. Since the cross-sectional area (beam diameter) of 90a is constant, there is no problem in controlling the laser light source 90 by capturing only the change in the amount of light.
It will be specifically described that the scattered light detection signal becomes constant without being affected by the contamination of the optical windows 81 and 82 with respect to the same fine particle diameter by the above-described control.
First, when the transmittance of the optical window 81 on the light projecting side is 90% in a clean state and the light amount of the laser light source 90 is 200 mW, the light amount of the laser light 90a reaching the detection region 84 is “200 × 0.9. = 180 mW ". When this amount of light is applied to the fine particles 100, the amount of light scattered by the fine particles traveling toward the scattered light detection unit 93 is “180 × x mW”. Here, x is a parameter that depends only on the particle diameter under the condition that the optical system such as a lens is constant.
そして、散乱光検出ユニット９３前段の光学窓８２の透過率も90%であるとすると、最終的に散乱光検出ユニット９３に受光される光量は「162×x mW」となる。また、照射光検出ユニット９２に受光される光量についても、同様に考えて「162×y mW」となる。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１, 受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50％, 40%に減少したとする。従来装置のようにレーザ光源９０の光量制御を行わない場合、レーザ光源９０の光量は200 mWで一定のままであるので、散乱光検出ユニット９３に受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x mW」となり、汚れがない場合に比べて約25%に検出信号が減少し、感度低下を招いてしまうことになる。
If the transmittance of the optical window 82 in the previous stage of the scattered light detection unit 93 is also 90%, the amount of light finally received by the scattered light detection unit 93 is “162 × x mW”. Further, the amount of light received by the irradiation light detection unit 92 is “162 × ymW” in the same way.
Here, it is assumed that the transmittances of the optical window 81 on the light-projecting side and the optical window 82 on the light-receiving side are reduced to 50% and 40%, respectively, due to adhesion of reaction products and the like generated in the manufacturing process. When the light amount control of the laser light source 90 is not performed as in the conventional apparatus, the light amount of the laser light source 90 remains constant at 200 mW, so the light amount received by the scattered light detection unit 93 is “200 × 0.5 × xx”. 0.4 = 40 × x mW ”, and the detection signal is reduced by about 25% compared to the case where there is no dirt, resulting in a decrease in sensitivity.
一方、本実施形態によれば、レーザ光源９０の光量は、照射光検出ユニット９２の出力信号が一定のレベル、つまり、照射光検出ユニット９２に受光される光量が一定となるよう制御されているので、レーザ光源９０の光量をW1とすると、「W1×0.5×y×0.4 = 162×y」なる関係から、W1 = 810 mWとなる。このとき散乱光検出ユニット９３に受光される光量を計算すると、光学窓８１、８２に汚れがない場合と同一の粒子径に対しては、「810×0.5×x×0.4 = 162×x mW」の受光光量となる。すなわち、同一の粒子径に対しては、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく散乱光検出信号は一定となることが分かる。 On the other hand, according to the present embodiment, the light amount of the laser light source 90 is controlled so that the output signal of the irradiation light detection unit 92 is at a constant level, that is, the light amount received by the irradiation light detection unit 92 is constant. Therefore, if the light quantity of the laser light source 90 is W1, W1 = 810 mW from the relationship “W1 × 0.5 × y × 0.4 = 162 × y”. When the amount of light received by the scattered light detection unit 93 at this time is calculated, “810 × 0.5 × x × 0.4 = 162 × x mW” is obtained for the same particle diameter as when the optical windows 81 and 82 are not soiled. Is the amount of received light. That is, for the same particle diameter, the scattered light detection signal is constant without being affected by the contamination of the optical windows 81 and 82.
また、本実施形態では、微粒子測定と併行して、光学窓８１、８２を透過してくるレーザ光の光量を照射光検出ユニット９２でモニタリングしながら、レーザ光源の光量調整を自動で連続的に行うことが可能である。したがって、真空処理装置８０の光学窓８１、８２の透過率が変化するような状況下であっても、長期に渡って微粒子を精度よく測定することのできる微粒子測定装置が実現可能となる。
なお、許容できる光学窓８１、８２の汚れの度合いは、基本的にレーザ光源９０の出力可能範囲に依存する。本実施形態では、光学窓８１、８２に汚れのない初期状態に比べ、２枚の光学窓８１、８２を合わせた透過光量の減少率が「200mW/1000mW×100 = 20 %」まで許容できる。
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。図３は、第３の実施形態による微粒子検出装置２３０の構成を示す図である。なお、上述の第１の実施形態に係る装置と同一の部分については同一の符号を付し、説明を省略する。
Further, in the present embodiment, in parallel with the fine particle measurement, the light amount adjustment of the laser light source is automatically and continuously adjusted while the light amount of the laser light transmitted through the optical windows 81 and 82 is monitored by the irradiation light detection unit 92. Is possible. Therefore, even if the transmittance of the optical windows 81 and 82 of the vacuum processing apparatus 80 is changed, it is possible to realize a fine particle measuring apparatus that can measure fine particles with accuracy over a long period of time.
The allowable degree of contamination of the optical windows 81 and 82 basically depends on the output possible range of the laser light source 90. In the present embodiment, compared with the initial state in which the optical windows 81 and 82 are not contaminated, the reduction rate of the transmitted light amount of the two optical windows 81 and 82 can be allowed to be “200 mW / 1000 mW × 100 = 20%”.
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the particle detection device 230 according to the third embodiment. The same parts as those in the apparatus according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態では、第１の実施形態の構成に、照射光検出ユニット９２の信号出力が一定となるように感度調整を行い、これと同一の調整率にて散乱光検出ユニット９３に対する感度調整を行う機能を付加している。本実施形態においては、レーザ光の光量を可変とする必要はなく、従って、レーザ光源９０として、例えば、出力200mWの一定出力の光源を用いることでも良い。 In the present embodiment, sensitivity adjustment is performed to the configuration of the first embodiment so that the signal output of the irradiation light detection unit 92 is constant, and sensitivity adjustment to the scattered light detection unit 93 is performed at the same adjustment rate. The function to perform is added. In the present embodiment, it is not necessary to make the light amount of the laser light variable. Therefore, for example, a light source having a constant output of 200 mW may be used as the laser light source 90.
照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３と接続される後段の信号処理ユニット９４は、照射光検出ユニット９２の出力信号、 散乱光検出ユニット９３の出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段９４１を備えている。 The subsequent signal processing unit 94 connected to the irradiation light detection unit 92 and the scattered light detection unit 93 amplifies the output signal of the irradiation light detection unit 92 and the output signal of the scattered light detection unit 93 with respective gains set. Amplifying means 941 is provided.
演算制御手段９４５は、所定の時間間隔で、光学窓８１、８２を透過してくるレーザ光の光量を照射光検出ユニット９２にて検出し、照射光検出ユニット９２から出力される信号のレベルが一定となるように増幅手段９４１に設定されている照射光検出ユニット用のゲイン（Ｇ１）の調整を行う。次いで、演算制御手段９４５は、照射光検出ユニット９２に対する調整率と同じ比率で散乱光検出ユニット用のゲイン（Ｇ２）を変更して保持する。 The arithmetic control means 945 detects the amount of laser light transmitted through the optical windows 81 and 82 at a predetermined time interval by the irradiation light detection unit 92, and the level of the signal output from the irradiation light detection unit 92 is The gain (G1) for the irradiation light detection unit set in the amplification means 941 is adjusted so as to be constant. Next, the arithmetic control unit 945 changes and holds the gain (G2) for the scattered light detection unit at the same ratio as the adjustment rate for the irradiation light detection unit 92.
上述の実施形態と同様、初期状態において透過率が90%の光学窓８１、８２を使用した場合を例にして、感度調整について説明する。
光学窓８１、８２に汚れがない初期状態においては、上述したように、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「162×x mW」であり、また、照射光検出ユニット９２にて受光される光量は「162×y mW」である。各検出ユニットのゲインは、その受光光量に比例して設定されており、散乱光検出ユニット９３から出力される出力信号を「162×x×α mV」、照射光検出ユニット９２から出力される出力信号を「162×y×βmV」とする。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１、受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50%、40%に減少したとする。照射光検出ユニット９２の感度調整とこの調整結果に基づく散乱光検出ユニット９３の感度調整を行わなかった場合、つまり、散乱光検出ユニット９３の出力信号のみで微粒子測定を行った場合には、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x mW」となり、光学窓８１、８２に汚れがない初期状態に比べ約25%に検出信号が減少してしまうことになる。
Similar to the above-described embodiment, sensitivity adjustment will be described by taking as an example the case where optical windows 81 and 82 having a transmittance of 90% in the initial state are used.
In the initial state in which the optical windows 81 and 82 are not contaminated, as described above, the amount of light received by the scattered light detection unit 93 is “162 × x mW” and is received by the irradiation light detection unit 92. The amount of light is “162 × y mW”. The gain of each detection unit is set in proportion to the amount of received light, the output signal output from the scattered light detection unit 93 is “162 × x × α mV”, and the output output from the irradiation light detection unit 92 The signal is “162 × y × βmV”.
Here, it is assumed that the transmittances of the optical window 81 on the light-projecting side and the optical window 82 on the light-receiving side are reduced to 50% and 40%, respectively, due to adhesion of reaction products and the like generated in the manufacturing process. When the sensitivity adjustment of the irradiation light detection unit 92 and the sensitivity adjustment of the scattered light detection unit 93 based on the adjustment result are not performed, that is, when the particle measurement is performed only with the output signal of the scattered light detection unit 93, the scattering is performed. The amount of light received by the light detection unit 93 is “200 × 0.5 × x × 0.4 = 40 × x mW”, and the detection signal is reduced to about 25% compared to the initial state in which the optical windows 81 and 82 are not contaminated. It will be.
これに対し、本実施形態では、まず、照射光検出ユニット９２の出力信号が一定となるように感度調整が行われる。その調整倍率Gは「200×0.5×y×0.4×G = 162×y」なる関係より、G = 4.05となる。次いで、散乱光検出ユニット９３に関し、照射光検出ユニット９２と同一の調整倍率にて感度調整が行われる。従って、散乱光検出ユニット９３からの出力信号は「200×0.5×x×0.4×G(=4.05)＝162×x mW」となり、同一の粒子径をもつ微粒子１００であれば、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく微粒子検出信号は一定となる。 On the other hand, in this embodiment, sensitivity adjustment is first performed so that the output signal of the irradiation light detection unit 92 is constant. The adjustment magnification G is G = 4.05 due to the relationship of “200 × 0.5 × y × 0.4 × G = 162 × y”. Next, with respect to the scattered light detection unit 93, sensitivity adjustment is performed at the same adjustment magnification as that of the irradiation light detection unit 92. Therefore, the output signal from the scattered light detection unit 93 is “200 × 0.5 × x × 0.4 × G (= 4.05) = 162 × x mW”. If the particle 100 has the same particle diameter, the optical window 81, The particle detection signal is constant without being affected by the contamination of 82.
なお、第３の実施形態では、信号処理ユニット９４にゲイン調整可能な増幅手段９４１を設けるようにしているが、例えば、照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３に組み込む検出素子としてフォトマルチプライヤーを用い、フォトマルチプライヤーへ印加する外部電圧の変更により感度を調整するような構成としても良い。
本実施形態によれば、照射光検出ユニット９２の出力に基づき、光学窓８１、８２の汚れの状態に応じ、散乱光検出ユニット９３の感度が好適な値に自動的に調整されるので、真空処理装置内の微粒子１００を精度よく測定することができる。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施形態による微粒子検出装置２４０は、信号処理ユニットに格納される演算プログラムを除き、第３の実施形態と同様の構成であるので、図３を用いて説明を行う。
In the third embodiment, the signal processing unit 94 is provided with an amplifying means 941 capable of adjusting the gain. For example, a photomultiplier is used as a detection element incorporated in the irradiation light detection unit 92 and the scattered light detection unit 93. The sensitivity may be adjusted by changing the external voltage applied to the photomultiplier.
According to the present embodiment, the sensitivity of the scattered light detection unit 93 is automatically adjusted to a suitable value in accordance with the dirt state of the optical windows 81 and 82 based on the output of the irradiation light detection unit 92. The fine particles 100 in the processing apparatus can be accurately measured.
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The particle detection device 240 according to the fourth embodiment has the same configuration as that of the third embodiment except for the arithmetic program stored in the signal processing unit, and therefore will be described with reference to FIG.
本実施形態では、特に、照射光検出ユニット９２からの出力信号と、散乱光検出ユニット９３からの出力信号とに基づいて、微粒子検出信号の補正演算を行う機能を持たせるようにしている。なお、本実施形態においても、レーザ光源９０として、例えば、出力200mWの一定出力の光源を用いることで良い。 In the present embodiment, in particular, a function of performing a correction calculation of the particle detection signal is provided based on the output signal from the irradiation light detection unit 92 and the output signal from the scattered light detection unit 93. Also in the present embodiment, for example, a constant output light source with an output of 200 mW may be used as the laser light source 90.
照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３と接続される信号処理ユニット９４の演算制御手段９４５は、記憶手段９４３に格納されている演算プログラムに基づいて光学窓８１、８２の汚れに起因する誤差を低減するための補正演算を実行する。具体的には、散乱光検出ユニット９３からの出力信号を照射光検出ユニット９２からの出力信号で除することにより、光学窓８１、８２の汚れに起因する光量の低下を補正し、その演算結果を微粒子検出信号として出力する。
上述の第１〜第３の実施形態と同様、初期状態において透過率が90%の光学窓８１、８２を使用した場合を例に、補正演算の内容について説明する。
光学窓８１、８２に汚れがない初期状態においては、上述したように、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「162×x mW」であり、照射光検出ユニット９２にて受光される光量は「162×y mW」である。また、散乱光検出ユニット９３から出力される出力信号を「162×x×α mV」、照射光検出ユニット９２から出力される出力信号を「162×y×β mV」とする。
The calculation control means 945 of the signal processing unit 94 connected to the irradiation light detection unit 92 and the scattered light detection unit 93 is an error caused by contamination of the optical windows 81 and 82 based on the calculation program stored in the storage means 943. The correction calculation for reducing the above is executed. Specifically, the output signal from the scattered light detection unit 93 is divided by the output signal from the irradiation light detection unit 92 to correct the decrease in the amount of light caused by the contamination of the optical windows 81 and 82, and the calculation result Is output as a particulate detection signal.
Similar to the first to third embodiments described above, the contents of the correction calculation will be described by taking as an example the case where the optical windows 81 and 82 having a transmittance of 90% in the initial state are used.
In the initial state where the optical windows 81 and 82 are not contaminated, the amount of light received by the scattered light detection unit 93 is “162 × x mW” as described above, and the amount of light received by the irradiation light detection unit 92. Is “162 × y mW”. Further, an output signal output from the scattered light detection unit 93 is “162 × x × α mV”, and an output signal output from the irradiation light detection unit 92 is “162 × y × β mV”.
本実施形態よれば、演算制御手段９４５から「162×x×α÷（162×y×β）=x×α/（y×β）」が補正演算の結果として出力され、この補正演算結果をもとに微粒子１００の大きさ及び数量の測定が行われることになる。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１、受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50%、40%に減少したとする。
According to this embodiment, “162 × x × α ÷ (162 × y × β) = x × α / (y × β)” is output from the arithmetic control means 945 as a result of the correction calculation, Originally, the size and quantity of the fine particles 100 are measured.
Here, it is assumed that the transmittances of the optical window 81 on the light-projecting side and the optical window 82 on the light-receiving side are reduced to 50% and 40%, respectively, due to adhesion of reaction products and the like generated in the manufacturing process.
照射光検出ユニット９２の出力信号に基づいて補正演算を行わなかった場合、つまり、従来装置のように散乱光検出ユニット９３の出力信号のみで微粒子測定を行った場合には、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x mW」となり、光学窓８１、８２に汚れがない初期状態に比べ、約25%に検出信号が減少してしまうことになる。 When the correction calculation is not performed based on the output signal of the irradiation light detection unit 92, that is, when the particle measurement is performed using only the output signal of the scattered light detection unit 93 as in the conventional apparatus, the scattered light detection unit 93 is used. The amount of light received at is “200 × 0.5 × x × 0.4 = 40 × x mW”, and the detection signal is reduced to about 25% compared to the initial state in which the optical windows 81 and 82 are not contaminated. .
一方、本実施形態においては、光学窓８１、８２に汚れがある場合の散乱光検出ユニット９３からの出力信号は「200×0.5×x×0.4×α＝40×x×α mV」であり、また、照射光検出ユニット９２からの出力信号は「200×0.5×y×0.4×β=40×y×β mV」である。したがって、補正演算の結果として出力される微粒子検出信号は「40×x×α÷（40×y×β）＝x×α/（y×β）」となり、光学窓８１、８２の汚れによらず微粒子検出信号が一定となることがわかる。このように、散乱光検出ユニット９３からの出力信号を照射光検出ユニット９２からの出力信号で除する補正演算を実行することにより、真空処理装置８０内の微粒子１００を精度よく測定することができる。
〔第５の実施の形態〕
図４は、第５の実施形態に係る微粒子検出装置２５０の構成を示す図である。
On the other hand, in the present embodiment, the output signal from the scattered light detection unit 93 when the optical windows 81 and 82 are dirty is “200 × 0.5 × x × 0.4 × α = 40 × x × α mV”, The output signal from the irradiation light detection unit 92 is “200 × 0.5 × y × 0.4 × β = 40 × y × β mV”. Therefore, the particle detection signal output as a result of the correction calculation is “40 × x × α ÷ (40 × y × β) = x × α / (y × β)”, which is caused by contamination of the optical windows 81 and 82. It can be seen that the particle detection signal is constant. As described above, by executing the correction calculation for dividing the output signal from the scattered light detection unit 93 by the output signal from the irradiation light detection unit 92, the fine particles 100 in the vacuum processing apparatus 80 can be accurately measured. .
[Fifth Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a particle detection apparatus 250 according to the fifth embodiment.
本実施形態では、第１乃至第４の実施形態とは異なり、複数本の光ファイバを用い、外部に設置されたレーザ光源９０から出射されるレーザ光を真空処理装置８０内部へ導光するとともに、レーザ光９０aおよび散乱光９０ｂを装置内から装置外へと導光するようにしている。 In this embodiment, unlike the first to fourth embodiments, a plurality of optical fibers are used, and laser light emitted from a laser light source 90 installed outside is guided into the vacuum processing apparatus 80. The laser light 90a and the scattered light 90b are guided from the inside of the apparatus to the outside of the apparatus.
図示のように、照射用光ユニット８５は、真空処理装置８０の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダー８５１と、集光レンズ系８５２を有する入射端側がレーザ光源９０に接続され、出射端側が第１のホルダー８５１に接続された照射用光ファイバ８５３とから構成されている。 As shown in the drawing, the irradiation light unit 85 is disposed inside the vacuum processing apparatus 80, and includes a first holder 851 that holds an optical window and a collimator lens system on the light projecting side, and a condenser lens system 852. An irradiation optical fiber 853 is connected to the laser light source 90 on the end side and connected to the first holder 851 on the emission end side.
また、照射光検出ユニット８６は、真空処理装置８０の内部に照射用光ユニット８５と対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダー８６１と、入射端が第２のホルダー８６１に接続され、出射端側が真空処理装置８０の外部に設けられた光検出器８６２に接続された第２の光ファイバ８６３とで構成されている。 The irradiation light detection unit 86 is disposed inside the vacuum processing apparatus 80 so as to face the irradiation light unit 85, and has a second holder 861 that holds an optical window for receiving irradiation light and a condensing lens system. The second optical fiber 863 is connected to the second holder 861 at the incident end and connected to the photodetector 862 provided at the output end side outside the vacuum processing apparatus 80.
そして、散乱光検出ユニット８７は、真空処理装置８０の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダー８７１と、入射端が第３のホルダー８７１に接続され、出射端側が真空処理装置８０の外部に設けられた散乱光検出器８７２に接続された第３の光ファイバ８７３とで構成されている。 The scattered light detection unit 87 is disposed inside the vacuum processing apparatus 80, and has a third holder 871 that holds the optical window for receiving scattered light and a condensing lens system, and an incident end at the third holder 871. A third optical fiber 873 connected to a scattered light detector 872 provided on the outside of the vacuum processing apparatus 80 is connected.
一般的な真空処理装置８０では装置形状に制約があり、好適な位置に観測用の光学窓を設けたり、レーザ光源や検出（受光）ユニット等を設置することができない場合もあるが、本実施形態によれば、複数本の光ファイバを用い、外部に設置されたレーザ光源９０から出射されるレーザ光を真空処理装置８０内部へ導光するとともに、レーザ光９０aおよび散乱光９０ｂを装置内から装置外へと導光するようにしているので、様々な真空処理装置に適用することが可能となる。 In the general vacuum processing apparatus 80, there is a restriction on the shape of the apparatus, and there are cases where it is not possible to provide an optical window for observation at a suitable position, or to install a laser light source or a detection (light receiving) unit. According to the embodiment, a plurality of optical fibers are used, the laser light emitted from the laser light source 90 installed outside is guided into the vacuum processing apparatus 80, and the laser light 90a and the scattered light 90b are transmitted from the inside of the apparatus. Since light is guided outside the apparatus, it can be applied to various vacuum processing apparatuses.
なお、その他の構成要素については、上述した第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、上記の第１〜第５の実施形態では、微粒子１００の前方散乱光を検出する方式の微粒子測定装置に適用した例にもとづいて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、微粒子１００からの側方散乱光を検出する方式の微粒子測定装置に適用しても良いことは勿論である。
図５は、第６実施形態に係る側方散乱光検出方式の微粒子測定装置２６０を示す図である。本実施形態では、真空処理装置８０の上部に光学窓８３を設け、微粒子１００からの散乱光９０ｂを、レーザ光９０ａの照射方向と直交する方向に配置された散乱光検出ユニット９３によって受光する構成としている。但し、本実施形態では、散乱光検出ユニット９３と照射光検出ユニット９２とを離れた位置に設置することになるので、精度の高い測定を行うためには、散乱光検出ユニット９３側の光学窓８３と照射光検出ユニット９２側の光学窓８２に関し、汚れに起因する透過率の低下がほぼ同一であることが前提条件となる。
Since other components are the same as those in the first embodiment described above, description thereof is omitted.
In the first to fifth embodiments, the description has been made based on the example applied to the fine particle measuring apparatus that detects the forward scattered light of the fine particle 100, but the present invention is not limited thereto. Of course, the present invention may be applied to a fine particle measuring apparatus that detects side scattered light from the fine particles 100.
FIG. 5 is a view showing a side scattered light detection type particle measuring apparatus 260 according to the sixth embodiment. In the present embodiment, an optical window 83 is provided above the vacuum processing apparatus 80, and the scattered light 90b from the fine particles 100 is received by the scattered light detection unit 93 disposed in a direction orthogonal to the irradiation direction of the laser light 90a. It is said. However, in this embodiment, since the scattered light detection unit 93 and the irradiation light detection unit 92 are installed at positions separated from each other, an optical window on the side of the scattered light detection unit 93 is used in order to perform highly accurate measurement. With respect to the optical window 83 on the irradiation light detection unit 92 side and 83, the precondition is that the decrease in transmittance due to contamination is almost the same.
８０：真空処理装置、 ８１,８２,８３：光学窓、 ８４：検出領域、
９０：レーザ光源、 ９０ａ：レーザ光、 ９０ｂ：散乱光、
９２：照射光検出ユニット、 ９３：散乱光検出ユニット、９４：信号処理ユニット、
９５：表示部、１００：微粒子、
２１０,２２０,２３０,２４０,２５０,２６０：微粒子検出装置、
80: Vacuum processing device, 81, 82, 83: Optical window, 84: Detection area,
90: Laser light source, 90a: Laser light, 90b: Scattered light,
92: Irradiation light detection unit, 93: Scattered light detection unit, 94: Signal processing unit,
95: Display unit, 100: Fine particles,
210, 220, 230, 240, 250, 260: particulate detector,
Claims (5)
前記レーザ光の照射方向と同一の軸線上に配置され、前記真空処理装置の投光側及び受光側の光学窓を透過してくるレーザ光を取り込む照射光検出ユニットを備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする微粒子検出装置。 A laser light irradiation unit that irradiates laser light emitted from a laser light source toward a detection region inside the vacuum processing apparatus, a scattered light detection unit that detects scattered light emitted from fine particles when the laser light is irradiated, and the scattering A particle detection apparatus comprising a signal processing unit that processes a signal output from a light detection unit and measures the number and particle size of particles.
An irradiation light detection unit that is disposed on the same axis as the irradiation direction of the laser light, and that captures the laser light transmitted through the optical window on the light emitting side and the light receiving side of the vacuum processing apparatus;
The signal processing unit includes a comparison unit that compares a level of a signal output from the irradiation light detection unit with a reference value, and determines whether or not a decrease in the amount of laser light by the optical window is within an allowable range. A fine particle detection apparatus, wherein an alarm is output when the value falls outside the allowable range.
前記真空処理装置の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダーと、入射端側が前記レーザ光源に接続され、出射端側が前記１のホルダーに接続された照射用光ファイバとからなり、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記検出領域に向けて照射する照射用光ユニットと、
前記真空処理装置の内部に前記照射用光ユニットと対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダーと、入射端が前記第２のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた光検出器に接続された第２の光ファイバとで構成された前記照射光検出ユニットと、
前記真空処理装置の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダーと、入射端が前記第３のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた散乱光検出器に接続された第３の光ファイバとで構成された前記散乱光検出ユニットと、を備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、
ことを特徴とする微粒子検出装置。 A laser light irradiation unit that irradiates laser light emitted from a laser light source toward a detection region inside the vacuum processing apparatus, a scattered light detection unit that detects scattered light emitted from fine particles when the laser light is irradiated, and the scattering A particle detection apparatus comprising a signal processing unit that processes a signal output from a light detection unit and measures the number and particle size of particles.
A first holder that is disposed inside the vacuum processing apparatus and holds a light-projecting optical window and a collimator lens system, an incident end side is connected to the laser light source, and an emission end side is connected to the first holder. An irradiation optical unit comprising an irradiation optical fiber, and irradiating the detection region with laser light emitted from the laser light source;
A second holder disposed inside the vacuum processing apparatus so as to face the irradiation light unit, and holding an optical window for receiving irradiation light and a condensing lens system, and an incident end at the second holder The irradiation light detection unit configured to be connected and a second optical fiber connected to a light detector whose emission end side is provided outside the vacuum processing apparatus;
A third holder that is disposed inside the vacuum processing apparatus and holds an optical window for receiving scattered light and a condensing lens system, an incident end is connected to the third holder, and an emission end side is the vacuum processing apparatus The scattered light detection unit configured with a third optical fiber connected to a scattered light detector provided outside the
The signal processing unit includes a comparison unit that compares a level of a signal output from the irradiation light detection unit with a reference value, and determines whether or not a decrease in the amount of laser light by the optical window is within an allowable range. And when it is out of the allowable range, an alarm is output.
A fine particle detection apparatus characterized by the above.
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように、前記光学窓によるレーザ光の光量低下分に応じて前記レーザ光源の出力を増加させる制御を行う制御手段を備える、ことを特徴とする微粒子検出装置。 In the fine particle detection device according to claim 1 or 2,
The signal processing unit performs control to increase the output of the laser light source in accordance with a decrease in the amount of laser light by the optical window so that the level of the signal output from the irradiation light detection unit is constant. A fine particle detection apparatus comprising: means.
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットの出力信号および前記散乱光検出ユニットの出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段と、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように当該照射光検出ユニットのゲイン調整を行った後、前記照射光検出ユニットに対する調整率と同じ比率で前記散乱光検出ユニットに対してゲインの変更を行う制御手段とを備える、ことを特徴とする微粒子検出装置。 In the fine particle detection device according to claim 1 or 2,
The signal processing unit includes amplification means for amplifying the output signal of the irradiation light detection unit and the output signal of the scattered light detection unit with respective gains, and the level of the signal output from the irradiation light detection unit Control means for changing the gain for the scattered light detection unit at the same ratio as the adjustment rate for the irradiation light detection unit, after adjusting the gain of the irradiation light detection unit so as to be constant, A fine particle detection apparatus characterized by the above.
前記信号処理ユニットは、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を前記照射光検出ユニットから出力される信号で除する演算を実行する補正手段を備え、この補正手段による演算結果を微粒子検出信号として出力するようにした、ことを特徴とする微粒子検出装置。
In the fine particle detection device according to claim 1 or 2,
The signal processing unit includes a correction unit that executes a calculation of dividing a signal output from the scattered light detection unit by a signal output from the irradiation light detection unit, and a calculation result by the correction unit is used as a particle detection signal. A fine particle detection device characterized in that output is provided.
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