JP2016223887A - Particle counter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な塵埃（パーティクル）を検出するパーティクル計数装置に関する。 The present invention relates to a particle counter that detects fine dust (particles).
例えば、イオン注入装置や有機ＥＬ用成膜装置等の半導体製造装置は、パーティクルが半導体製造装置（真空の処理室）内に存在すると、このパーティクルがウェハに付着して歩留りが低下することが知られている。特に、近年のように半導体装置の高密度化や微細化が進むと、このパーティクルによる製造歩留りの低下は大きな問題となる。 For example, semiconductor manufacturing apparatuses such as an ion implantation apparatus and an organic EL film forming apparatus are known that when particles exist in a semiconductor manufacturing apparatus (vacuum processing chamber), the particles adhere to the wafer and the yield decreases. It has been. In particular, as the density and miniaturization of semiconductor devices progress in recent years, the reduction in manufacturing yield due to the particles becomes a serious problem.
そこで、半導体製造装置には、その処理室内を浮遊するパーティクルをリアルタイムで検出するパーティクル計数装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。このパーティクル計数装置を用いて処理室内に存在するパーティクルを計測し、その計測値に基づいて製造プロセスの条件を最適化及びクリーニングすることにより、製造歩留りの低下を防止している。 Therefore, the semiconductor manufacturing apparatus is provided with a particle counting device that detects particles floating in the processing chamber in real time (see, for example, Patent Document 1). Particles present in the processing chamber are measured using this particle counter, and the manufacturing process conditions are optimized and cleaned based on the measured values, thereby preventing a decrease in manufacturing yield.
図３は、従来のパーティクル計測システムの一例を示す概略構成図である。また、図４は、図３に示すパーティクル計数装置の斜視図であり、図５は、図４の断面図である。
図３に示すパーティクル計測システムは、パーティクル計数装置１００と、制御ユニット３０と、パーソナルコンピュータ４０と、制御ユニット３０とパーソナルコンピュータ４０とを接続するためのシリアルクロスケーブル３３と、パーティクル計数装置１００と制御ユニット３０とを接続するためのコントロールケーブル３４とを備える。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional particle measurement system. 4 is a perspective view of the particle counter shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG.
The particle measuring system shown in FIG. 3 includes a particle counting device 100, a control unit 30, a personal computer 40, a serial cross cable 33 for connecting the control unit 30 and the personal computer 40, a particle counting device 100, and a control. A control cable 34 for connecting the unit 30 is provided.
パーティクル計数装置１００は、ハウジング２０と、発光素子となる半導体レーザ素子（光照射手段）１３と、受光素子となるフォトダイオード（散乱光検出手段）１４ａ、１４ｂと、光学レンズ１１と、出射窓板１５と、ビームストッパ１９と、半導体レーザ素子１３を駆動するための前置増幅器（図示せず）とを備える。 The particle counting apparatus 100 includes a housing 20, a semiconductor laser element (light irradiation means) 13 serving as a light emitting element, photodiodes (scattered light detecting means) 14a and 14b serving as light receiving elements, an optical lens 11, and an exit window plate. 15, a beam stopper 19, and a preamplifier (not shown) for driving the semiconductor laser element 13.
ハウジング２０は、外径ｒ１、内径ｒ２の円筒形状の測定ヘッド２１と、円筒形状のハーメチックフランジ（接続部）２２と、円筒形状のケース部２３とを有する。そして、測定ヘッド２１は、ハーメチックフランジ２２の前部にネジ機構等（図示せず）によって取り付け及び取り外しが可能となっている。 The housing 20 includes a cylindrical measuring head 21 having an outer diameter r 1 and an inner diameter r 2, a cylindrical hermetic flange (connecting portion) 22, and a cylindrical case portion 23. The measuring head 21 can be attached to and detached from the front portion of the hermetic flange 22 by a screw mechanism or the like (not shown).
ケース部２３には、コントロールケーブル３４と接続されるための接続口２３ａが形成されている。これにより、パーティクル計数装置１００と制御ユニット３０とは、コントロールケーブル３４を介して信号の送受信が可能となっている。
また、ケース部２３内には半導体レーザ素子１３と、光学レンズ１１とが配置されており、所定波長のレーザ光Ｌを前方に出射するようになっている。
The case portion 23 is formed with a connection port 23 a for connecting to the control cable 34. Thereby, the particle counting device 100 and the control unit 30 can transmit and receive signals via the control cable 34.
Further, the semiconductor laser element 13 and the optical lens 11 are disposed in the case portion 23 so as to emit laser light L having a predetermined wavelength forward.
ハーメチックフランジ２２は、前後方向に貫通する複数個のネジ穴２２ａを有する。このネジ穴２２ａにネジ４２を通すことで、イオン注入装置４１に形成されている接続口（測定対象物）４１ａとハーメチックフランジ２２とを固定することが可能となっている。 The hermetic flange 22 has a plurality of screw holes 22a penetrating in the front-rear direction. By passing the screw 42 through the screw hole 22a, the connection port (measurement object) 41a formed in the ion implantation apparatus 41 and the hermetic flange 22 can be fixed.
出射窓板１５は、ＡＲ（反射防止）コーティング膜が形成されたサファイア製の円板体（直径ｒ３）であり、出射窓板１５前面の周縁部とハーメチックフランジ２２の円形状の開口部後面（直径ｒ４）の周縁部とがゴム製の円環形状のＯリング（弾性体）１１１を介して接触するとともに、出射窓板１５後面の周縁部とケース部２３の開口部前面の周縁部とがゴム製の円環形状のＯリング（弾性体）１２を介して接触している。 The exit window plate 15 is a sapphire disc body (diameter r 3 ) on which an AR (antireflection) coating film is formed, and the peripheral surface of the front surface of the exit window plate 15 and the rear surface of the circular opening of the hermetic flange 22. The peripheral edge of the (diameter r 4 ) is in contact with a rubber ring-shaped O-ring (elastic body) 111, and the peripheral edge of the rear surface of the exit window plate 15 and the peripheral edge of the front surface of the opening of the case portion 23. Are in contact with each other via an annular O-ring (elastic body) 12 made of rubber.
測定ヘッド２１の内部には、直径ｒ５の円形状の開口１７ａを有する仕切板１７が形成されており、この仕切板１７により測定ヘッド２１の内部は前部と後部とに分離されている。そして、測定ヘッド２１の前側先端部には、レーザ光Ｌを吸収するビームストッパ１９が配置されている。 A partition plate 17 having a circular opening 17 a having a diameter r 5 is formed inside the measurement head 21, and the interior of the measurement head 21 is separated into a front portion and a rear portion by the partition plate 17. A beam stopper 19 that absorbs the laser light L is disposed at the front end portion of the measurement head 21.
測定ヘッド２１の壁面前部の所定位置には、上下方向に貫通し前後方向に延びる長孔状の開口１８ａが形成されるとともに、開口１８ａと上下方向に対向する測定ヘッド２１の壁面の所定位置にも、上下方向に貫通し前後方向に延びる長孔状の開口１８ｂが形成されている。つまり、開口１８ａ、１８ｂによりパーティクルが測定ヘッド２１内部の前方部分（測定対象領域）に侵入するような構成となっている。
また、２つの開口１８ａ、１８ｂの間となる測定ヘッド２１の前部側壁面の所定位置には、長方形状のフォトダイオード１４ａが配置されるとともに、このフォトダイオード１４ａと左右方向に対向する所定位置にも、長方形状のフォトダイオード１４ｂが配置されている。フォトダイオード１４ａ、１４ｂは、光が照射されることによりパルス状の電気信号（以下「パーティクル信号」という）を生成する構成となっている。
At a predetermined position on the front surface of the wall surface of the measurement head 21, a long hole-like opening 18a that penetrates in the vertical direction and extends in the front-rear direction is formed, and a predetermined position on the wall surface of the measurement head 21 that faces the opening 18a in the vertical direction. In addition, a long hole-shaped opening 18b that penetrates in the vertical direction and extends in the front-rear direction is formed. That is, the configuration is such that the particles enter the front portion (measurement target region) inside the measurement head 21 through the openings 18a and 18b.
In addition, a rectangular photodiode 14a is disposed at a predetermined position on the front side wall surface of the measuring head 21 between the two openings 18a and 18b, and a predetermined position facing the photodiode 14a in the left-right direction. In addition, a rectangular photodiode 14b is arranged. The photodiodes 14a and 14b are configured to generate pulsed electrical signals (hereinafter referred to as “particle signals”) when irradiated with light.
このようなパーティクル計数装置１００によれば、半導体レーザ素子１３から出射されたレーザ光Ｌは光学レンズ１１により集光され、出射窓板１５を通過し、仕切板１７の開口１７ａを通過して測定ヘッド２１内部の前方部分（測定対象領域）を通過した後にビームストッパ１９に吸収される。このとき、パーティクルが測定対象領域に存在すれば、レーザ光Ｌとパーティクルとが衝突し、レーザ光Ｌはパーティクルにより散乱されて散乱光が発生する。この散乱光がフォトダイオード１４ａ、１４ｂで受光されることにより生成されたパーティクル信号は、コントロールケーブル３４を介して制御ユニット３０に出力される。 According to such a particle counting device 100, the laser beam L emitted from the semiconductor laser element 13 is collected by the optical lens 11, passes through the exit window plate 15, passes through the opening 17a of the partition plate 17, and is measured. The light is absorbed by the beam stopper 19 after passing through the front portion (measurement target region) inside the head 21. At this time, if the particles are present in the measurement target region, the laser light L and the particles collide, and the laser light L is scattered by the particles to generate scattered light. The particle signal generated when the scattered light is received by the photodiodes 14 a and 14 b is output to the control unit 30 via the control cable 34.
制御ユニット３０は、パーティクル信号（計測値）を整形してパーティクルの計数（処理結果）及びパーティクルの粒径（処理結果）を算出し、シリアルクロスケーブル３３を介して処理結果をパーソナルコンピュータ４０に出力する信号処理部（図示せず）と、コントロールケーブル３４を介してパーティクル計数装置１００の動作を制御する制御部（図示せず）とを備える。 The control unit 30 shapes the particle signal (measured value), calculates the particle count (processing result) and the particle size (processing result), and outputs the processing result to the personal computer 40 via the serial cross cable 33. A signal processing unit (not shown), and a control unit (not shown) for controlling the operation of the particle counting device 100 via the control cable 34.
パーソナルコンピュータ４０は、操作ボタンやキーボード等からなる入力部（図示せず）と、モニタ等からなる表示部４０ａと、信号処理部からの処理結果や計測値を表示部４０ａに表示したり入力部を用いて設定された測定条件（サンプリング周波数、閾値電圧、測定時間等）等を制御ユニット３０にシリアルクロスケーブル３３を介して出力したりする制御部（図示せず）と、記憶部（図示せず）とを備える。これにより、例えば、表示部４０ａには、パーティクル情報（例えば、一定時間の間に通過したパーティクルの数やその粒径及び通過速度等）がリアルタイムで表示される。そして、測定が終了すると、一連の測定結果（測定中の各時点におけるパーティクルの通過数、測定中に通過したパーティクル数の合計、粒径や通過速度の分布等）が測定ファイルとして記憶部に格納される。 The personal computer 40 includes an input unit (not shown) composed of operation buttons, a keyboard and the like, a display unit 40a composed of a monitor and the like, and displays processing results and measurement values from the signal processing unit on the display unit 40a. A control unit (not shown) that outputs the measurement conditions (sampling frequency, threshold voltage, measurement time, etc.) set by using the serial cross cable 33 to the control unit 30, and a storage unit (not shown). Z)). Thereby, for example, the display unit 40a displays the particle information (for example, the number of particles that have passed during a certain period of time, the particle size, the passing speed, and the like) in real time. When the measurement is finished, a series of measurement results (number of passing particles at each time point during measurement, total number of particles passed during measurement, distribution of particle size and passing speed, etc.) are stored in the storage unit as a measurement file. Is done.
ところで、イオン注入装置４１内では、主にウェハ表面に形成されているレジスト（カーボンを主成分とする）がイオンビームに飛ばされることによりパーティクル（汚染物質）となって浮遊する。このパーティクル（汚染物質）がパーティクル計数装置１００の測定対象領域に侵入した後、出射窓板１５に「吸い寄せられ」て、出射窓板１５の前面に付着することがあり、その結果、レーザ光Ｌのパワーや検出能力の低下を招くという問題があった。そのため、分析者等は、定期的に溶剤をつけた綿棒を用いて出射窓板１５の前面を清掃しなければならず、メンテナンスに手間がかかっていた。 By the way, in the ion implantation apparatus 41, a resist (mainly composed of carbon) mainly formed on the wafer surface is floated as particles (contaminants) by being blown to the ion beam. After the particles (contaminants) enter the measurement target region of the particle counter 100, they may be “sucked” by the exit window plate 15 and attached to the front surface of the exit window plate 15. As a result, the laser beam L There has been a problem that the power and detection capability of the device are reduced. For this reason, analysts or the like have to clean the front surface of the exit window plate 15 with a cotton swab with a solvent periodically, which is troublesome.
本出願人は、出射窓板１５の汚染を防止する方法について検討した。
パーティクル（汚染物質）が出射窓板１５に付着することやレーザ光Ｌの反射を防止するために、出射窓板１５上にはＡＲコーティング膜が形成されている。ところで、計測時には粒径の小さいパーティクルに対応するために、４０５ｎｍ等の波長、５００ｍＷの「青い」レーザ光Ｌが使用されているが、この４０５ｎｍ等の波長の「青い」レーザ光Ｌがパーティクルを「呼び寄せる」（パーティクルが「負性光泳動現象」により出射窓板１５側に移動する）ことが知られている。
The present applicant examined a method for preventing contamination of the exit window plate 15.
In order to prevent particles (contaminants) from adhering to the emission window plate 15 and reflection of the laser beam L, an AR coating film is formed on the emission window plate 15. By the way, at the time of measurement, a “blue” laser beam L having a wavelength of 405 nm or the like and a wavelength of 500 mW is used to cope with a particle having a small particle diameter. It is known that “call” (particles move to the exit window plate 15 side by “negative photophoresis”).
しかし、出射窓板１５上に形成されたＡＲコーティング膜は、レーザ光Ｌのエネルギを吸収・蓄積して温度上昇を招き、出射窓板１５へのパーティクル（汚染物質）の「密着性」を向上させていた。また、その際、電界の強い出射窓板１５の中心部ほどエネルギを溜めやすく、パーティクルがプロファイル状（局所的）に付着していた。よって、出射窓板１５上にＡＲコーティング膜を形成することは、パーティクルが出射窓板１５周辺に存在（滞留）することを前提としており、パーティクルが引きつけられることについては考慮されていないことがわかった。 However, the AR coating film formed on the exit window plate 15 absorbs and accumulates the energy of the laser beam L and causes a temperature rise, thereby improving the “adhesion” of particles (contaminants) to the exit window plate 15. I was letting. Further, at that time, the energy is more easily stored in the central portion of the emission window plate 15 having a stronger electric field, and the particles are attached in a profile (locally). Therefore, it is understood that the formation of the AR coating film on the exit window plate 15 is based on the premise that particles exist (stay) around the exit window plate 15 and that the particles are not attracted. It was.
そこで、出射窓板１５の放熱性（筐体のハウジング２０への放熱性）を向上させて、レーザ光Ｌのエネルギを「溜めこまない」ようにするとともに、局所的な温度勾配が発生しにくくすることにした。ここで、図６は、サファイア製の光学レンズ上にコーティング膜を形成した際の汚染結果（汚染レベル、ＤＣ降下率、ＥＤＸ強度、顕微鏡観察）を示す表である。なお、図６における「汚染レベル」は、５段階評価で「５：良好（汚染無）→１：不充分（汚染有）」とした。 Therefore, the heat radiation property of the emission window plate 15 (heat radiation property to the housing 20 of the housing) is improved so that the energy of the laser light L is not “stored”, and a local temperature gradient is hardly generated. Decided to do. Here, FIG. 6 is a table showing the contamination results (contamination level, DC drop rate, EDX intensity, microscopic observation) when a coating film is formed on an optical lens made of sapphire. Note that the “contamination level” in FIG. 6 is “5: Good (no contamination) → 1: Insufficient (contamination)” in a five-step evaluation.
図６に示す通り、実施例１に係るパーティクル計数装置（コーティング膜無し）及び実施例２に係るパーティクル計数装置（ＩＴＯコーティング膜（透明導電性膜）有り）は、汚染レベルが低く抑えられたが、比較例１に係るパーティクル計数装置（ＡＲコーティング膜有り；図４参照）は、かなり汚染されていた。この結果、熱伝導効率のよいサファイア製の光学レンズに対しては、放熱性の悪いＡＲコーティング膜を形成せずに実装した方がよいことがわかった。なお、光学レンズ上にＡＲコーティング膜を形成しない場合には、光学レンズでのレーザ光の反射分を保証するためにレーザ光のパワーを上げる必要が生じるが、その際の反射分は約１０％程度であり、実際の運用上には問題がないこともわかった。 As shown in FIG. 6, the particle counting device according to Example 1 (without the coating film) and the particle counting device according to Example 2 (with the ITO coating film (transparent conductive film)) were suppressed to a low contamination level. The particle counter according to Comparative Example 1 (with the AR coating film; see FIG. 4) was considerably contaminated. As a result, it was found that it is better to mount an optical lens made of sapphire with good heat conduction efficiency without forming an AR coating film having poor heat dissipation. When the AR coating film is not formed on the optical lens, it is necessary to increase the power of the laser beam in order to guarantee the reflection of the laser beam on the optical lens. I found that there was no problem in actual operation.
また、出射窓板１５の放熱効率を向上させるため、出射窓板１５を、後述する図２のように放熱性の悪いＯリング（弾性体）１１１を介さずハウジング（筐体）２０に「直置き」することも見出した。 Further, in order to improve the heat dissipation efficiency of the exit window plate 15, the exit window plate 15 is directly attached to the housing (housing) 20 without the O-ring (elastic body) 111 having poor heat dissipation as shown in FIG. I also found out.
さらに、パーティクル（汚染物質）が上記の負性光泳動現象により出射窓板１５側に移動して滞留することから、パーティクルが出射窓板１５に接触する面積を減少させるため、細いレーザ光通過孔を有するブロックを出射窓板１５の前方付近に配置することにした。ここで、図７は、ブロックを配置した際の汚染結果（汚染レベル、ＤＣ降下率、ＥＤＸ強度、顕微鏡観察）を示す表である。なお、図７における「汚染レベル」は、図６と同様に５段階評価で「５：良好（汚染無）→１：不充分（汚染有）」とした。また、図８は、図７の比較例２に係るパーティクル計数装置の断面図であり、図９は、図７の参考例１に係るパーティクル計数装置の断面図である。 Further, since the particles (contaminants) move and stay on the exit window plate 15 side due to the above negative photophoresis phenomenon, the area where the particles contact the exit window plate 15 is reduced. It was decided to arrange a block having a near the front of the exit window plate 15. Here, FIG. 7 is a table showing the contamination results (contamination level, DC drop rate, EDX intensity, microscopic observation) when the blocks are arranged. The “contamination level” in FIG. 7 was set to “5: Good (no contamination) → 1: Insufficient (contamination)” in a five-step evaluation as in FIG. 8 is a cross-sectional view of the particle counter according to Comparative Example 2 in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the particle counter according to Reference Example 1 in FIG.
ブロックの配置については、図８の比較例２に係る「長手型ブロック」を有するパーティクル計数装置１０１のように、出射窓板１５と開口１８ａ、１８ｂとの前方空間、すなわちハーメチックフランジ２２の開口部と仕切板１７の間の空間をブロック１０’で「埋めてしまう」形態も考えられる。しかしながら、この構成ではかえってパーティクル（汚染物質）が出射窓板１５に到達する経路を提供することとなって、汚染が進行することがわかった。つまり、図９の参考例１に係る「短縮型ブロック」を有するパーティクル計数装置１０２のように、出射窓板１５と開口１８ａ、１８ｂとの間にある程度の空間を残し、パーティクル（汚染物質）を「滞留」させるようなブロック１０の配置が望ましいことを見出した。 As for the arrangement of the blocks, like the particle counting device 101 having the “longitudinal block” according to the comparative example 2 in FIG. The space between the partition plate 17 and the partition plate 17 may be “filled” with the block 10 ′. However, it has been found that this configuration provides a path for particles (contaminants) to reach the exit window plate 15 and the contamination proceeds. That is, as in the particle counting device 102 having the “shortened block” according to Reference Example 1 in FIG. It has been found that the arrangement of the block 10 to “stay” is desirable.
また、汚染発生時におけるブロック１０及び出射窓板１５の「清掃」を容易にするために、ブロック１０は着脱可能とし、汚染発生時には取り外して清掃できるようにすることも見出した。 It has also been found that the block 10 is detachable in order to facilitate the “cleaning” of the block 10 and the exit window 15 when contamination occurs, and can be removed and cleaned when contamination occurs.
すなわち、本発明のパーティクル計数装置は、パーティクルを測定対象領域に導入するための開口と、前記測定対象領域に導入されたパーティクルによる散乱光を検出して検出信号を生成する散乱光検出手段とを有する測定ヘッドと、測定対象物と接続するための接続部と、前記測定対象領域にレーザ光を出射する光照射手段を有するケース部と、前記接続部と前記ケース部との間に配置され、前記レーザ光を透過させる出射窓とを備えるパーティクル計数装置であって、前記レーザ光による熱が前記出射窓から放熱される構造となっているようにしている。 That is, the particle counting device of the present invention includes an opening for introducing particles into the measurement target region, and scattered light detection means for generating a detection signal by detecting scattered light from the particles introduced into the measurement target region. A measuring head having a connecting portion for connecting to a measuring object, a case portion having a light irradiation means for emitting laser light to the measuring object region, and being arranged between the connecting portion and the case portion, A particle counting device including an emission window through which the laser beam is transmitted, wherein heat from the laser beam is dissipated from the emission window.
以上のように、本発明のパーティクル計数装置によれば、出射窓の放熱性を良好にして、出射窓の汚染を防止することができる。 As described above, according to the particle counting device of the present invention, it is possible to improve the heat dissipation of the exit window and prevent the exit window from being contaminated.
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明のパーティクル計数装置は、前記出射窓には、反射防止コーティング膜が形成されていないようにしてもよい。
また、本発明のパーティクル計数装置は、前記出射窓は、弾性体を介さず前記接続部と接触しているようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the particle counter of the present invention, an antireflection coating film may not be formed on the exit window.
In the particle counting device of the present invention, the emission window may be in contact with the connection portion without using an elastic body.
そして、本発明のパーティクル計数装置は、前記開口と前記出射窓との間で、前記出射窓の前方の所定領域に、レーザ光通過孔を有するブロックが配置されているようにしてもよい。
ここで、「所定領域」とは、設計者等によって予め決められた任意の距離であり、例えば、開口と出射窓との間の距離の５％以上２０％以下であることが好ましく、１２％であることが特に好ましい。
本発明のパーティクル計数装置によれば、ブロックが配置されることにより、できるだけ出射窓にパーティクル（汚染物質）が接触しないようにすることができる。
And the particle counter of this invention may be made to arrange | position the block which has a laser beam passage hole in the predetermined area | region ahead of the said exit window between the said opening and the said exit window.
Here, the “predetermined area” is an arbitrary distance predetermined by a designer or the like, and is preferably 5% or more and 20% or less of the distance between the opening and the exit window, for example, 12% It is particularly preferred that
According to the particle counting device of the present invention, it is possible to prevent particles (contaminants) from contacting the exit window as much as possible by arranging the blocks.
さらに、本発明のパーティクル計数装置は、前記ブロックは、前記所定領域に取付け取外し可能となっているようにしてもよい。
本発明のパーティクル計数装置によれば、汚染発生時に出射窓及びブロックを容易に清掃することができる。
Furthermore, in the particle counting device of the present invention, the block may be attached to and detached from the predetermined area.
According to the particle counter of the present invention, the exit window and the block can be easily cleaned when contamination occurs.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various modes without departing from the spirit of the present invention.
図１は、本発明に係るパーティクル計数装置の断面図であり、図２は、図１のパーティクル計数装置を分解して示した断面図である。なお、上述したパーティクル計測システムやパーティクル計数装置１００と同様のものについては、同じ符号を付している。
本発明におけるパーティクル計測システムは、パーティクル計数装置１と、制御ユニット３０と、パーソナルコンピュータ４０と、制御ユニット３０とパーソナルコンピュータ４０とを接続するためのシリアルクロスケーブル３３と、パーティクル計数装置１と制御ユニット３０とを接続するためのコントロールケーブル３４とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a particle counter according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of the particle counter of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the particle | grain measuring system mentioned above and the particle counter 100. FIG.
The particle measurement system according to the present invention includes a particle counter 1, a control unit 30, a personal computer 40, a serial cross cable 33 for connecting the control unit 30 and the personal computer 40, a particle counter 1 and a control unit. And a control cable 34 for connecting to the terminal 30.
パーティクル計数装置１は、ハウジング２０と、発光素子となる半導体レーザ素子（光照射手段）１３と、受光素子となるフォトダイオード（散乱光検出手段）１４ａ、１４ｂと、光学レンズ１１と、出射窓板１５と、ビームストッパ１９と、半導体レーザ素子１３を駆動するための前置増幅器（図示せず）と、ブロック１０とを備える。 The particle counting apparatus 1 includes a housing 20, a semiconductor laser element (light irradiation means) 13 serving as a light emitting element, photodiodes (scattered light detecting means) 14a and 14b serving as light receiving elements, an optical lens 11, and an exit window plate. 15, a beam stopper 19, a preamplifier (not shown) for driving the semiconductor laser element 13, and a block 10.
ハウジング２０は、外径ｒ１、内径ｒ２の円筒形状の測定ヘッド２１と、円筒形状のハーメチックフランジ（接続部）２２と、円筒形状のケース部２３とを有する。そして、測定ヘッド２１は、ハーメチックフランジ２２の前部にネジ機構等（図示せず）によって取り付け及び取り外しが可能となっている。 The housing 20 includes a cylindrical measuring head 21 having an outer diameter r 1 and an inner diameter r 2, a cylindrical hermetic flange (connecting portion) 22, and a cylindrical case portion 23. The measuring head 21 can be attached to and detached from the front portion of the hermetic flange 22 by a screw mechanism or the like (not shown).
出射窓板１５は、直径ｒ３のサファイア製の円板体である。なお、本発明における出射窓板１５上には、ＡＲコーティング膜が形成されていない。
そして、出射窓板１５前面の周縁部とハーメチックフランジ２２の円形状の開口部後面（直径ｒ４）の周縁部とが直接接触するとともに、出射窓板１５後面の周縁部とケース部２３の円形状の開口部前面の周縁部とが円環形状のＯリング（弾性体）１２を介して接触している。つまり、出射窓板１５前面の周縁部とハーメチックフランジ２２の円形状の開口部後面の周縁部には、Ｏリングは存在しない。
Exit window plate 15 is made of sapphire discs having a diameter r 3. Note that the AR coating film is not formed on the exit window plate 15 in the present invention.
The peripheral edge of the front surface of the exit window plate 15 and the peripheral edge of the circular opening rear surface (diameter r 4 ) of the hermetic flange 22 are in direct contact with each other. The peripheral edge of the front surface of the opening is in contact via an annular O-ring (elastic body) 12. That is, there is no O-ring at the peripheral edge of the front surface of the exit window plate 15 and the peripheral edge of the rear surface of the circular opening of the hermetic flange 22.
ブロック１０は、外径ｒ２、内径ｒ４、幅ｌの円筒体である。そして、ブロック１０の着脱については、測定ヘッド２１をハーメチックフランジ２２から取り外すことにより、出射窓板１５の前方側の所定領域においてブロック１０を配置したり取り出したりすることが可能となっている。 The block 10 is a cylindrical body having an outer diameter r 2 , an inner diameter r 4 , and a width l. And about the attachment or detachment of the block 10, the block 10 can be arrange | positioned and taken out in the predetermined area | region of the front side of the output window board 15 by removing the measurement head 21 from the hermetic flange 22. FIG.
上記ブロック１０の幅ｌは、仕切板１７と出射窓板１５との間の距離の５％以上２０％以下であることが好ましく、１２％であることが特に好ましい。また、上記内径ｒ４は、Ｍ３〜Ｍ６の雌ネジであり、Ｍ５雌ネジであることが特に好ましい。 The width l of the block 10 is preferably 5% or more and 20% or less, and particularly preferably 12%, of the distance between the partition plate 17 and the exit window plate 15. Further, the inner diameter r 4 is the female screw of M3 to M6, and particularly preferably M5 female screw.
このようなパーティクル計数装置１によれば、半導体レーザ素子１３から出射されたレーザ光Ｌは光学レンズ１１により集光され、出射窓板１５を通過し、ブロック１０の開口（レーザ光通過孔）１０ａを通過し、さらに仕切板１７の開口１７ａを通過して測定ヘッド２１内部の前方部分（測定対象領域）を通過した後にビームストッパ１９に吸収される。このとき、パーティクルが測定対象領域に存在すれば、レーザ光Ｌとパーティクルとが衝突し、レーザ光Ｌはパーティクルにより散乱されて散乱光が発生する。この散乱光がフォトダイオード１４ａ、１４ｂで受光されることにより生成されたパーティクル信号は、コントロールケーブル３４を介して制御ユニット３０に出力される。 According to such a particle counting device 1, the laser light L emitted from the semiconductor laser element 13 is collected by the optical lens 11, passes through the emission window plate 15, and opens in the block 10 (laser light passage hole) 10a. , Further passes through the opening 17a of the partition plate 17 and passes through the front portion (measurement target region) inside the measurement head 21, and is absorbed by the beam stopper 19. At this time, if the particles are present in the measurement target region, the laser light L and the particles collide, and the laser light L is scattered by the particles to generate scattered light. The particle signal generated when the scattered light is received by the photodiodes 14 a and 14 b is output to the control unit 30 via the control cable 34.
以上のように、本発明のパーティクル計数装置によれば、出射窓板１５の放熱性を向上させることにより、出射窓板１５の汚染を防止することができる。また、ブロック１０が配置されることにより、できるだけ出射窓板１５にパーティクル（汚染物質）が接触しないようにすることができる。さらに、汚染発生時にはブロック１０及び出射窓板１５を容易に清掃することができる。 As described above, according to the particle counting device of the present invention, it is possible to prevent contamination of the emission window plate 15 by improving the heat dissipation of the emission window plate 15. Further, by arranging the block 10, it is possible to prevent particles (contaminants) from contacting the exit window plate 15 as much as possible. Further, the block 10 and the exit window plate 15 can be easily cleaned when contamination occurs.
＜他の実施形態＞
上述したパーティクル計数装置１では、測定ヘッド２１の先端部にビームストッパ１９が配置される構成としたが、これに代えて、測定対象領域以外に光を反射する反射部材を配置する構成としてもよい。
<Other embodiments>
In the particle counting device 1 described above, the beam stopper 19 is arranged at the tip of the measuring head 21, but instead of this, a reflecting member that reflects light other than the measurement target region may be arranged. .
本発明は、パーティクルを検出するパーティクル計数装置等に利用することができる。 The present invention can be used in a particle counting device for detecting particles.
１： パーティクル計数装置
１０： ブロック
１１：光学レンズ
１３： 半導体レーザ素子（光照射手段）
１４ａ、１４ｂ： フォトダイオード（散乱光検出手段）
１５： 出射窓板
１８ａ、１８ｂ： 開口
２１： 測定ヘッド
２２： ハーメチックフランジ（接続部）
２３： ケース部
Ｌ： レーザ光
1: Particle counter 10: Block 11: Optical lens 13: Semiconductor laser element (light irradiation means)
14a, 14b: Photodiode (scattered light detection means)
15: Exit window plates 18a, 18b: Opening 21: Measuring head 22: Hermetic flange (connection part)
23: Case part L: Laser light
Claims (5)
測定対象物と接続するための接続部と、
前記測定対象領域にレーザ光を出射する光照射手段を有するケース部と、
前記接続部と前記ケース部との間に配置され、前記レーザ光を透過させる出射窓とを備えるパーティクル計数装置であって、
前記レーザ光による熱が前記出射窓から放熱される構造となっていることを特徴とするパーティクル計数装置。 A measurement head having an opening for introducing particles into the measurement target region, and scattered light detection means for detecting scattered light from the particles introduced into the measurement target region and generating a detection signal;
A connection for connecting to the measurement object;
A case portion having light irradiation means for emitting laser light to the measurement target region;
A particle counter that is disposed between the connection portion and the case portion and includes an emission window that transmits the laser light,
A particle counter having a structure in which heat from the laser light is dissipated from the exit window.
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