JP3046505B2 - 微粒子測定方法及び微粒子測定装置 - Google Patents
微粒子測定方法及び微粒子測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定対象空間の粒子にレ
ーザ光を照射し、各偏光成分毎の散乱光強度から測定対
象空間の粒子の代表的な粒子の大きさ、二次元的な粒子
濃度、粒子の屈折率等を知ることができる微粒子測定方
法及びその装置に関する。
ーザ光を照射し、各偏光成分毎の散乱光強度から測定対
象空間の粒子の代表的な粒子の大きさ、二次元的な粒子
濃度、粒子の屈折率等を知ることができる微粒子測定方
法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の製造プロセスにおいて
は、微細な粒子が表面に付着することで、回路の欠陥と
なり、製品の歩留まりが低下する。このため、処理チャ
ンバー等の所定の系内の微粒子の粒子径や微粒子の数
（濃度）を検出する必要がある。また、その粒子の組成
を知ることがその粒子の生成原因を推察するのに有効で
ある。
は、微細な粒子が表面に付着することで、回路の欠陥と
なり、製品の歩留まりが低下する。このため、処理チャ
ンバー等の所定の系内の微粒子の粒子径や微粒子の数
（濃度）を検出する必要がある。また、その粒子の組成
を知ることがその粒子の生成原因を推察するのに有効で
ある。
【０００３】このような微細な粒子の測定にはＭｉｅの
理論式が適用され、このＭｉｅの理論式を適用した先行
技術として特公平５−７５９７５号公報及び雑誌（Plas
ma Sources Science and Technology １９９３年 第
２巻 ３５〜３９頁）に記載された論文がある。図４は
前記論文の概略構成を示し、レーザ光源１００で生成さ
れた単一波長のレーザ光を偏光解消板１０１にて無偏光
のレーザ光とし、このレーザ光を測定対象空間Ｓに照射
する構成とし、また、測定対象空間Ｓの左右には照射光
軸に対して同じ光軸交角となるように２つの光学系を配
置し、各光学系を測定対象空間Ｓに近い方から順に、ア
パーチャ１０２ａ，１０２ｂ、偏光フィルタ１０３ａ，
１０３ｂ、アパーチャ１０４ａ，１０４ｂ、レンズ１０
５ａ，１０５ｂ、波長選択フィルタ１０６ａ，１０６ｂ
及び光電変換素子１０７ａ，１０７ｂを配置し、測定対
象空間Ｓからの散乱光のうち観測面に対して偏光角度が
０°の偏光成分を光電変換素子１０７ａに、偏光角度が
９０°の偏光成分を光電変換素子１０７ｂに入射せし
め、これら二偏光成分の光量の比から代表的な粒子の大
きさを求め、更に前もって作成しておいた既知のデータ
との比較により粒子濃度を求めるようにしている。ま
た、雑誌（Jpn.J.Appl.Phys.33巻 1994年 L476頁〜L4
78頁）に記載された論文がある。この論文では、ローテ
イティングアナライザと１／４波長板を用いて粒子群か
らの散乱光の偏光成分を時間的に分離し、一つの受光素
子を用いて粒子の測定を行っている。
理論式が適用され、このＭｉｅの理論式を適用した先行
技術として特公平５−７５９７５号公報及び雑誌（Plas
ma Sources Science and Technology １９９３年 第
２巻 ３５〜３９頁）に記載された論文がある。図４は
前記論文の概略構成を示し、レーザ光源１００で生成さ
れた単一波長のレーザ光を偏光解消板１０１にて無偏光
のレーザ光とし、このレーザ光を測定対象空間Ｓに照射
する構成とし、また、測定対象空間Ｓの左右には照射光
軸に対して同じ光軸交角となるように２つの光学系を配
置し、各光学系を測定対象空間Ｓに近い方から順に、ア
パーチャ１０２ａ，１０２ｂ、偏光フィルタ１０３ａ，
１０３ｂ、アパーチャ１０４ａ，１０４ｂ、レンズ１０
５ａ，１０５ｂ、波長選択フィルタ１０６ａ，１０６ｂ
及び光電変換素子１０７ａ，１０７ｂを配置し、測定対
象空間Ｓからの散乱光のうち観測面に対して偏光角度が
０°の偏光成分を光電変換素子１０７ａに、偏光角度が
９０°の偏光成分を光電変換素子１０７ｂに入射せし
め、これら二偏光成分の光量の比から代表的な粒子の大
きさを求め、更に前もって作成しておいた既知のデータ
との比較により粒子濃度を求めるようにしている。ま
た、雑誌（Jpn.J.Appl.Phys.33巻 1994年 L476頁〜L4
78頁）に記載された論文がある。この論文では、ローテ
イティングアナライザと１／４波長板を用いて粒子群か
らの散乱光の偏光成分を時間的に分離し、一つの受光素
子を用いて粒子の測定を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の製造
プロセス等において、製品歩留りを向上するには、微粒
子の粒径や数を知ることも重要であるが、当該微粒子が
何であるかを知ることで、どのプロセスで混入したかの
重要な手がかりとなり、装置やラインの改良の指針とす
ることができる。しかしながら、従来例に示される方法
では、散乱光の一部の情報（二偏光成分）のみを用いて
いた為、浮遊粒子の代表的な大きさと濃度を測定できる
だけであり、粒子の組成に係わる粒子の屈折率について
の情報を得ることはできなかった。
プロセス等において、製品歩留りを向上するには、微粒
子の粒径や数を知ることも重要であるが、当該微粒子が
何であるかを知ることで、どのプロセスで混入したかの
重要な手がかりとなり、装置やラインの改良の指針とす
ることができる。しかしながら、従来例に示される方法
では、散乱光の一部の情報（二偏光成分）のみを用いて
いた為、浮遊粒子の代表的な大きさと濃度を測定できる
だけであり、粒子の組成に係わる粒子の屈折率について
の情報を得ることはできなかった。
【０００５】更に、従来の方法では、測定できる粒子径
や粒子数は系内の１点に限定され、全体の粒子分布や系
内の平均的な粒子数を正確に測定することができない。
もっとも後者の論文では、粒子群からの散乱光の偏光成
分を利用しているが、偏光面を時間的に回転させ、１つ
の光電変換素子（フォトマル）で受光しているので、各
偏光成分測定の同時性がないものであった。また光強度
が違う信号を一つの光電変換素子で電気信号に変換する
ためダイナミックレンジが狭くなり、小さな粒子の計測
が困難である。
や粒子数は系内の１点に限定され、全体の粒子分布や系
内の平均的な粒子数を正確に測定することができない。
もっとも後者の論文では、粒子群からの散乱光の偏光成
分を利用しているが、偏光面を時間的に回転させ、１つ
の光電変換素子（フォトマル）で受光しているので、各
偏光成分測定の同時性がないものであった。また光強度
が違う信号を一つの光電変換素子で電気信号に変換する
ためダイナミックレンジが狭くなり、小さな粒子の計測
が困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る微粒子測定方法は、３つの異なる偏光成分を
含むレーザ光を照射光として測定対象空間に照射し、こ
の測定対象空間からの散乱光を前記３つの異なる偏光成
分毎に分離し、各偏光成分毎に散乱光を光電変換素子に
入射せしめ、各偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら
３つの散乱光強度の値から偏光パラメータを求め、この
偏光パラメータの時系列変化と予め理論的に求めておい
た既知の物質の偏光パラメータの時系列変化とを比較す
ることで、測定対象空間の微粒子を測定するようにし
た。
発明に係る微粒子測定方法は、３つの異なる偏光成分を
含むレーザ光を照射光として測定対象空間に照射し、こ
の測定対象空間からの散乱光を前記３つの異なる偏光成
分毎に分離し、各偏光成分毎に散乱光を光電変換素子に
入射せしめ、各偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら
３つの散乱光強度の値から偏光パラメータを求め、この
偏光パラメータの時系列変化と予め理論的に求めておい
た既知の物質の偏光パラメータの時系列変化とを比較す
ることで、測定対象空間の微粒子を測定するようにし
た。
【０００７】また、本発明に係る他の微粒子測定方法
は、所定角度の偏光成分からなる第１のレーザ光と、偏
光角度及び波長が前記第１のレーザ光と異なる第２のレ
ーザ光と、偏光角度及び波長が前記第１及び第２のレー
ザ光と異なる第３のレーザ光とを同一方向から照射光と
して測定対象空間に照射し、この測定対象空間内の所定
の平面的な領域から散乱光を取り出し、当該散乱光を偏
光成分毎の散乱光に分離して撮像素子に入射せしめ、各
偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら３つの散乱光強
度の値から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータ
の時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の
偏光パラメータの時系列変化とを比較することで、測定
対象空間の微粒子を特定するようにした。
は、所定角度の偏光成分からなる第１のレーザ光と、偏
光角度及び波長が前記第１のレーザ光と異なる第２のレ
ーザ光と、偏光角度及び波長が前記第１及び第２のレー
ザ光と異なる第３のレーザ光とを同一方向から照射光と
して測定対象空間に照射し、この測定対象空間内の所定
の平面的な領域から散乱光を取り出し、当該散乱光を偏
光成分毎の散乱光に分離して撮像素子に入射せしめ、各
偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら３つの散乱光強
度の値から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータ
の時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の
偏光パラメータの時系列変化とを比較することで、測定
対象空間の微粒子を特定するようにした。
【０００８】一方、本発明に係る微粒子測定装置は、単
一の波長のレーザ光を生成するレーザ光源と、このレー
ザ光源からのレーザ光を無偏光として測定対象空間に照
射する偏光解消板と、測定対象空間からの散乱光を取り
出すアパーチャ及びレンズ系と、これらアパーチャ及び
レンズ系を透過した散乱光を３つの偏光成分毎に分離す
る偏光素子、例えば偏光フィルタまたは偏光プリズム
と、分離された３つの偏光成分の夫々が入射する第１，
第２及び第３の光電変換素子とによって微粒子測定装置
を構成し、前記第１，第２及び第３の光電変換素子の出
力から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータの時
系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の偏光
パラメータの時系列変化とを比較することで、測定対象
空間の微粒子を測定するようにした。
一の波長のレーザ光を生成するレーザ光源と、このレー
ザ光源からのレーザ光を無偏光として測定対象空間に照
射する偏光解消板と、測定対象空間からの散乱光を取り
出すアパーチャ及びレンズ系と、これらアパーチャ及び
レンズ系を透過した散乱光を３つの偏光成分毎に分離す
る偏光素子、例えば偏光フィルタまたは偏光プリズム
と、分離された３つの偏光成分の夫々が入射する第１，
第２及び第３の光電変換素子とによって微粒子測定装置
を構成し、前記第１，第２及び第３の光電変換素子の出
力から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータの時
系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の偏光
パラメータの時系列変化とを比較することで、測定対象
空間の微粒子を測定するようにした。
【０００９】また、本発明に係る他の微粒子測定装置
は、所定角度の偏光成分からなる第１のレーザ光を生成
する第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光と偏光角
度及び波長が異なる第２のレーザ光を生成する第２のレ
ーザ光源と、前記第１及び第２のレーザ光と偏光角度及
び波長が異なる第３のレーザ光を生成する第３のレーザ
光源と、第１，第２及び第３のレーザ光を合成して照射
光として測定対象空間に照射するレンズ系と、この測定
対象空間内の所定の平面的な領域から散乱光を取り出す
レンズ系と、このレンズ系を介して取り出した散乱光か
ら波長を指標として三つの偏光成分に分離する波長選択
手段と、この波長選択手段で分離された各偏光成分毎の
散乱光が入射する第１，第２及び第３の撮像素子とによ
って微粒子測定装置を構成した。
は、所定角度の偏光成分からなる第１のレーザ光を生成
する第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光と偏光角
度及び波長が異なる第２のレーザ光を生成する第２のレ
ーザ光源と、前記第１及び第２のレーザ光と偏光角度及
び波長が異なる第３のレーザ光を生成する第３のレーザ
光源と、第１，第２及び第３のレーザ光を合成して照射
光として測定対象空間に照射するレンズ系と、この測定
対象空間内の所定の平面的な領域から散乱光を取り出す
レンズ系と、このレンズ系を介して取り出した散乱光か
ら波長を指標として三つの偏光成分に分離する波長選択
手段と、この波長選択手段で分離された各偏光成分毎の
散乱光が入射する第１，第２及び第３の撮像素子とによ
って微粒子測定装置を構成した。
【００１０】以上において、測定対象空間からの散乱光
を取り出すレンズ系を含む受光系は、測定対象空間の一
側に１つ配置するか、測定対象空間の両側に１つづつ配
置することができる。
を取り出すレンズ系を含む受光系は、測定対象空間の一
側に１つ配置するか、測定対象空間の両側に１つづつ配
置することができる。
【００１１】
【作用】散乱光を３つの異なる偏光成分に分離し、各偏
光成分毎の散乱光強度から時間の経過とともに変化する
粒子径と同じく時間の経過とともに変化する偏光パラメ
ータを求めてグラフ等を作成し、これと、既知の物質に
ついて作成しておいたグラフ等と比較し、同じものを選
ぶことで、系内に存在する物質が何であるかを知ること
ができる。
光成分毎の散乱光強度から時間の経過とともに変化する
粒子径と同じく時間の経過とともに変化する偏光パラメ
ータを求めてグラフ等を作成し、これと、既知の物質に
ついて作成しておいたグラフ等と比較し、同じものを選
ぶことで、系内に存在する物質が何であるかを知ること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係る微粒子測定装置
の全体構成図であり、この微粒子測定装置はレーザ光源
１で生成されるレーザ光を偏光解消板２にて無偏光のレ
ーザ光とし、このレーザ光を照射光として測定対象空間
Ｓに照射する。
説明する。ここで、図１は本発明に係る微粒子測定装置
の全体構成図であり、この微粒子測定装置はレーザ光源
１で生成されるレーザ光を偏光解消板２にて無偏光のレ
ーザ光とし、このレーザ光を照射光として測定対象空間
Ｓに照射する。
【００１３】また、測定対象空間Ｓの左右に照射光軸に
対して同じ光軸交角（γ）となるように２つの受光系１
０，２０を配置している。尚、この光軸交角（γ）は互
いに等しいことが好ましく、更にその角度は９０°であ
ることが好ましいが、予め光軸交角（γ）が判明してい
れば、光軸交角（γ）は異なっても良い。
対して同じ光軸交角（γ）となるように２つの受光系１
０，２０を配置している。尚、この光軸交角（γ）は互
いに等しいことが好ましく、更にその角度は９０°であ
ることが好ましいが、予め光軸交角（γ）が判明してい
れば、光軸交角（γ）は異なっても良い。
【００１４】一方の受光系１０には、測定対象空間Ｓに
近い側から順に、アパーチャ１１、レンズ系１２、アパ
ーチャ１３、偏光フィルタ１４、波長選択フィルタ１５
及び光電変換素子１６を配置し、測定対象空間Ｓからの
散乱光のうち観測面に対する偏光角度が４５°の散乱光
のみを偏光フィルタ１４にて選別して光電変換素子１６
に入射せしめるようにしている。尚、波長選択フィルタ
１５は照射したレーザ光以外の波長の光をカットし、Ｓ
／Ｎを向上させるためのものである。
近い側から順に、アパーチャ１１、レンズ系１２、アパ
ーチャ１３、偏光フィルタ１４、波長選択フィルタ１５
及び光電変換素子１６を配置し、測定対象空間Ｓからの
散乱光のうち観測面に対する偏光角度が４５°の散乱光
のみを偏光フィルタ１４にて選別して光電変換素子１６
に入射せしめるようにしている。尚、波長選択フィルタ
１５は照射したレーザ光以外の波長の光をカットし、Ｓ
／Ｎを向上させるためのものである。
【００１５】また、他方の受光系２０には、測定対象空
間Ｓに近い側から順に、アパーチャ２１、レンズ系２
２、アパーチャ２３、集光レンズ２４、偏光プリズム
（グラントムソンプリズム）２５を配置し、更にこの偏
光プリズム２５から分岐して波長選択フィルタ２６，２
７及び光電変換素子２８，２９を配置している。
間Ｓに近い側から順に、アパーチャ２１、レンズ系２
２、アパーチャ２３、集光レンズ２４、偏光プリズム
（グラントムソンプリズム）２５を配置し、更にこの偏
光プリズム２５から分岐して波長選択フィルタ２６，２
７及び光電変換素子２８，２９を配置している。
【００１６】而して、受光系２０に入った散乱光は、集
光レンズ２４によって再度集光され、更に偏光プリズム
２５によって偏光角度０°及び９０°の散乱光に分離さ
れ、更に波長選択フィルタ２６を透過した後、偏光角度
０°の散乱光は光電変換素子２８に入射し、偏光角度９
０°の散乱光は波長選択フィルタ２７を透過した後、光
電変換素子２９に入射する。
光レンズ２４によって再度集光され、更に偏光プリズム
２５によって偏光角度０°及び９０°の散乱光に分離さ
れ、更に波長選択フィルタ２６を透過した後、偏光角度
０°の散乱光は光電変換素子２８に入射し、偏光角度９
０°の散乱光は波長選択フィルタ２７を透過した後、光
電変換素子２９に入射する。
【００１７】図２は本発明に係る微粒子測定装置の他の
例を示す全体構成図であり、この微粒子測定装置は夫々
異なる波長（λ1，λ2，λ3）のレーザ光を生成するレ
ーザ光源３１，３２，３３を備えている。レーザ光源３
１にて生成されるレーザ光λ1は観測面に対する角度が
９０°の偏光成分からなり、またレーザ光源３２には１
／２波長板３４を付設し、レーザ光λ2の偏光成分を観
測面に対する角度が４５°のものとし、更にレーザ光源
３３にも１／２波長板３５を付設し、レーザ光λ3の偏
光成分を観測面に対する角度が０°のものとしている。
例を示す全体構成図であり、この微粒子測定装置は夫々
異なる波長（λ1，λ2，λ3）のレーザ光を生成するレ
ーザ光源３１，３２，３３を備えている。レーザ光源３
１にて生成されるレーザ光λ1は観測面に対する角度が
９０°の偏光成分からなり、またレーザ光源３２には１
／２波長板３４を付設し、レーザ光λ2の偏光成分を観
測面に対する角度が４５°のものとし、更にレーザ光源
３３にも１／２波長板３５を付設し、レーザ光λ3の偏
光成分を観測面に対する角度が０°のものとしている。
【００１８】更に、レーザ光λ1はミラー３６にて反射
し、誘電体ミラー３７，３８を透過し、またレーザ光λ
2は誘電体ミラー３７で反射し、誘電体ミラー３８を透
過し、更にレーザ光λ3は誘電体ミラー３８で反射して
１本のレーザ光に合成され、このレーザ光はシリンドリ
カルレンズ等のレンズ系３９によってシート状等の幅を
もった照射光Ｌとされ、この照射光Ｌは測定対象空間Ｓ
に照射される。
し、誘電体ミラー３７，３８を透過し、またレーザ光λ
2は誘電体ミラー３７で反射し、誘電体ミラー３８を透
過し、更にレーザ光λ3は誘電体ミラー３８で反射して
１本のレーザ光に合成され、このレーザ光はシリンドリ
カルレンズ等のレンズ系３９によってシート状等の幅を
もった照射光Ｌとされ、この照射光Ｌは測定対象空間Ｓ
に照射される。
【００１９】また、測定対象空間Ｓの一方の側には、１
つの受光系４０を配置している。この受光系４０はレン
ズ系４１、誘電体ミラー４２，４３、ミラー４４、波長
選択フィルタ４５，４６，４７及びＣＣＤ撮像素子４
８，４９，５０から構成されている。
つの受光系４０を配置している。この受光系４０はレン
ズ系４１、誘電体ミラー４２，４３、ミラー４４、波長
選択フィルタ４５，４６，４７及びＣＣＤ撮像素子４
８，４９，５０から構成されている。
【００２０】尚、受光系は前述した如く同一観測方向に
配置されることが好ましい。即ち、照射光軸に対して同
じ光軸交角となるように配置されることが好ましい。本
実施例では図２に示したように測定対象空間Ｓの一方の
側に受光系を一つにまとめて配置しているので、照射光
軸に対する光軸交角が自ずと等しくなり、図１の実施例
に比べて光軸交角を等しくする必要がなくなり、好都合
である。
配置されることが好ましい。即ち、照射光軸に対して同
じ光軸交角となるように配置されることが好ましい。本
実施例では図２に示したように測定対象空間Ｓの一方の
側に受光系を一つにまとめて配置しているので、照射光
軸に対する光軸交角が自ずと等しくなり、図１の実施例
に比べて光軸交角を等しくする必要がなくなり、好都合
である。
【００２１】而して、レンズ系４１によって測定対象空
間Ｓからの散乱光を所定の平面的な領域で取り出し、レ
ンズ系４１を透過した散乱光のうち波長がλ1の散乱光
（偏光角度＝９０°）のみを誘電体ミラー４２にて反射
し、Ｓ／Ｎ向上のための波長選択フィルタ４５を介して
ＣＣＤ撮像素子４８に入射し、誘電体ミラー４２を透過
した散乱光のうち波長がλ2の散乱光（偏光角度＝４５
°）のみを誘電体ミラー４３にて反射し、波長選択フィ
ルタ４６を介してＣＣＤ撮像素子４９に入射し、更に誘
電体ミラー４３を透過した波長がλ3の散乱光（偏光角
度＝０°）をミラー４４にて反射し、波長選択フィルタ
４７を介してＣＣＤ撮像素子５０に入射する。ところ
で、図１に示すように実施例も同様であるが、偏光角度
の組み合わせは、０°，４５°，９０°の場合が最も好
ましい。しかし、偏光角度の組み合わせは、この組み合
わせに限定されるものではなく、他の組み合わせでも良
い。尚、測定対象空間Ｓ中の同じ位置を撮像している撮
像素子４８，４９，５０の画素子には同じ粒子群の散乱
光が入射するので、それぞれの偏光成分毎の散乱光強度
（Ｉ0，Ｉ45，Ｉ90）が検出され、電気的信号として演
算処理装置に送られる。
間Ｓからの散乱光を所定の平面的な領域で取り出し、レ
ンズ系４１を透過した散乱光のうち波長がλ1の散乱光
（偏光角度＝９０°）のみを誘電体ミラー４２にて反射
し、Ｓ／Ｎ向上のための波長選択フィルタ４５を介して
ＣＣＤ撮像素子４８に入射し、誘電体ミラー４２を透過
した散乱光のうち波長がλ2の散乱光（偏光角度＝４５
°）のみを誘電体ミラー４３にて反射し、波長選択フィ
ルタ４６を介してＣＣＤ撮像素子４９に入射し、更に誘
電体ミラー４３を透過した波長がλ3の散乱光（偏光角
度＝０°）をミラー４４にて反射し、波長選択フィルタ
４７を介してＣＣＤ撮像素子５０に入射する。ところ
で、図１に示すように実施例も同様であるが、偏光角度
の組み合わせは、０°，４５°，９０°の場合が最も好
ましい。しかし、偏光角度の組み合わせは、この組み合
わせに限定されるものではなく、他の組み合わせでも良
い。尚、測定対象空間Ｓ中の同じ位置を撮像している撮
像素子４８，４９，５０の画素子には同じ粒子群の散乱
光が入射するので、それぞれの偏光成分毎の散乱光強度
（Ｉ0，Ｉ45，Ｉ90）が検出され、電気的信号として演
算処理装置に送られる。
【００２２】以上の如くして、光電変換素子１６，２
８，２９またはＣＣＤ撮像素子４８，４９，５０にて検
出した偏光成分の毎の散乱光強度（Ｉ0，Ｉ45，Ｉ90）
に基づいて検出した微粒子を測定する方法を以下に述べ
る。
８，２９またはＣＣＤ撮像素子４８，４９，５０にて検
出した偏光成分の毎の散乱光強度（Ｉ0，Ｉ45，Ｉ90）
に基づいて検出した微粒子を測定する方法を以下に述べ
る。
【００２３】一般に、照射光の強度をＩとすると、散乱
光の強度は偏光角度（ｘ）をパラメータとして以下の
（数１）にて表わされる。
光の強度は偏光角度（ｘ）をパラメータとして以下の
（数１）にて表わされる。
【数１】 上記（数１）において、偏光角度（ｘ）が既知であれ
ば、未知数はＩ、ａ、ｂの３つになる。そこで、少なく
とも３つの偏光角度（ｘ）に対して散乱光強度の時間推
移を測定すれば、Ｉ、ａ、ｂの時間推移が求まり、これ
らａ、ｂを用いて偏光パラメータ（△，Ψ）を求めるこ
とができる。即ち、（数１）からｘ＝０°，４５°，９
０°の時の散乱光を求めると、以下の（数２）、（数
３）及び（数４）になる。
ば、未知数はＩ、ａ、ｂの３つになる。そこで、少なく
とも３つの偏光角度（ｘ）に対して散乱光強度の時間推
移を測定すれば、Ｉ、ａ、ｂの時間推移が求まり、これ
らａ、ｂを用いて偏光パラメータ（△，Ψ）を求めるこ
とができる。即ち、（数１）からｘ＝０°，４５°，９
０°の時の散乱光を求めると、以下の（数２）、（数
３）及び（数４）になる。
【数２】
【数３】
【数４】 （数２）及び（数４）において、Ｓ1，Ｓ2はＭｉｅの理
論式によって導かれる振動関数で、入射光の振動面に垂
直な成分及び水平な成分を表わしており、測定対象の粒
子径、粒子の屈折率、入射光の波長（ここでは既知の
値）をパラメータとしている。そこで、以下の（数５）
及び（数６）が導かれる。
論式によって導かれる振動関数で、入射光の振動面に垂
直な成分及び水平な成分を表わしており、測定対象の粒
子径、粒子の屈折率、入射光の波長（ここでは既知の
値）をパラメータとしている。そこで、以下の（数５）
及び（数６）が導かれる。
【数５】
【数６】 これらから偏光パラメータ（△，Ψ）は以下の（数７）
及び（数８）で表わされる。
及び（数８）で表わされる。
【数７】
【数８】 一方、Ｍｉｅの理論式を用いると、偏光パラメータ
（△，Ψ）は以下の（数９）に示すような、粒子の代表
的な大きさ、粒子の大きさの分布の広がり、粒子の屈折
率等の関数として表わすことができる。
（△，Ψ）は以下の（数９）に示すような、粒子の代表
的な大きさ、粒子の大きさの分布の広がり、粒子の屈折
率等の関数として表わすことができる。
【数９】
【００２４】したがって、実際の測定によって求めた偏
光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化を、Ｍｉｅの理論
式から求めた偏光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化と
比較することにより、測定した粒子の屈折率等を検出
し、当該微粒子がどのような物質からできているかを知
ることができる。
光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化を、Ｍｉｅの理論
式から求めた偏光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化と
比較することにより、測定した粒子の屈折率等を検出
し、当該微粒子がどのような物質からできているかを知
ることができる。
【００２５】具体例をもって説明すると、プラズマを利
用した処理プロセスでは粒子が成長するが、図３はこの
粒子の成長に伴う偏光パラメータの変化を示したグラフ
である。一方、多数の既知の物質について、Ｍｉｅの理
論式から求めた偏光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化
と粒子径との関係を図３と同様のグラフに作成してお
く。そして、実測によって図３に示すようなグラフが完
成したならば、既に作成してある既知の物質のグラフと
比較し、同じグラフを選び出すことで当該粒子が何から
できているかを知ることができる。
用した処理プロセスでは粒子が成長するが、図３はこの
粒子の成長に伴う偏光パラメータの変化を示したグラフ
である。一方、多数の既知の物質について、Ｍｉｅの理
論式から求めた偏光パラメータ（△，Ψ）の時系列変化
と粒子径との関係を図３と同様のグラフに作成してお
く。そして、実測によって図３に示すようなグラフが完
成したならば、既に作成してある既知の物質のグラフと
比較し、同じグラフを選び出すことで当該粒子が何から
できているかを知ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
測定対象空間からの散乱光を３つの異なる偏光成分毎に
分離し、各偏光成分毎に散乱光を撮像素子に入射せし
め、各偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら３つの散
乱光強度の値から偏光パラメータを求め、この偏光パラ
メータの時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の
物質の偏光パラメータの時系列変化とを比較すること
で、測定対象空間の微粒子を特定するようにしたので、
当該微粒子がどの工程で混入したか、或いはどの場所で
発生したか等の重要な手がかりとなり、装置やラインの
改良の指針とすることができる。
測定対象空間からの散乱光を３つの異なる偏光成分毎に
分離し、各偏光成分毎に散乱光を撮像素子に入射せし
め、各偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら３つの散
乱光強度の値から偏光パラメータを求め、この偏光パラ
メータの時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の
物質の偏光パラメータの時系列変化とを比較すること
で、測定対象空間の微粒子を特定するようにしたので、
当該微粒子がどの工程で混入したか、或いはどの場所で
発生したか等の重要な手がかりとなり、装置やラインの
改良の指針とすることができる。
【００２７】また、系内の微粒子の屈折率をリアルタイ
ムで計測できるので、粒子の組成が、多層的に変化する
ような場合、その変化時期が測定できるため、コーティ
ング粒子等、超微粒子製造の工程管理や開発に有効であ
る。
ムで計測できるので、粒子の組成が、多層的に変化する
ような場合、その変化時期が測定できるため、コーティ
ング粒子等、超微粒子製造の工程管理や開発に有効であ
る。
【００２８】更に、照射光を一定の広がりを持って測定
対象空間に照射し、この測定対象空間内の所定の平面的
な領域から散乱光を偏光成分毎に撮像素子に入射せしめ
ることで、前記した効果を空間の１点ではなく、平面的
な広がりをもって測定することができる。
対象空間に照射し、この測定対象空間内の所定の平面的
な領域から散乱光を偏光成分毎に撮像素子に入射せしめ
ることで、前記した効果を空間の１点ではなく、平面的
な広がりをもって測定することができる。
【００２９】特に、所定の平面的な領域から散乱光を偏
光成分毎に撮像素子に入射せしめるにあたり、偏光角が
異なる２つのレーザ光の夫々の波長を異ならせておけ
ば、偏光フィルタの代りに入射角度にそれ程敏感でない
波長選択フィルタを用いることができ、更にアパーチャ
のような高精度の位置合わせを必要とする部材を使用し
ないので、結果として高精度の測定結果を得られる。
光成分毎に撮像素子に入射せしめるにあたり、偏光角が
異なる２つのレーザ光の夫々の波長を異ならせておけ
ば、偏光フィルタの代りに入射角度にそれ程敏感でない
波長選択フィルタを用いることができ、更にアパーチャ
のような高精度の位置合わせを必要とする部材を使用し
ないので、結果として高精度の測定結果を得られる。
【図１】本発明に係る微粒子測定装置の全体構成図
【図２】本発明に係る微粒子測定装置の他の例を示す全
体構成図
体構成図
【図３】粒子径の成長に伴う偏光パラメータの変化を示
したグラフ
したグラフ
【図４】従来の微粒子測定装置の構成図
１，３１，３２，３３…レーザ光源、１０，２０，４０
…受光系、１１，１３，２１，２３…アパーチャ、１
４，２４…偏光フィルタ、１５，２６，２７，４５，４
６，４７…波長選択フィルタ、１６，２８，２９…光電
変換素子、２５…偏光プリズム、３７，３８，４２，４
３…誘電体ミラー、４８，４９，５０…ＣＣＤ撮像素
子、Ｌ…幅をもった照射光、Ｓ…測定対象空間。
…受光系、１１，１３，２１，２３…アパーチャ、１
４，２４…偏光フィルタ、１５，２６，２７，４５，４
６，４７…波長選択フィルタ、１６，２８，２９…光電
変換素子、２５…偏光プリズム、３７，３８，４２，４
３…誘電体ミラー、４８，４９，５０…ＣＣＤ撮像素
子、Ｌ…幅をもった照射光、Ｓ…測定対象空間。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−185336（ＪＰ，Ａ) Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃ ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ，２（1993）ｐ．35−39 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/00 - 15/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 ３つの異なる偏光成分を含むレーザ光を
照射光として測定対象空間に照射し、この測定対象空間
からの散乱光を前記３つの異なる偏光成分毎に分離し、
各偏光成分毎に散乱光を光電変換素子に入射せしめ、各
偏光成分毎の散乱光強度を求め、これら３つの散乱光強
度の値から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータ
の時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の
偏光パラメータの時系列変化とを比較することで、測定
対象空間の微粒子の測定を行うようにしたことを特徴と
する微粒子測定方法。 - 【請求項２】 所定角度の偏光成分からなる第１のレー
ザ光と、偏光角度及び波長が前記第１のレーザ光と異な
る第２のレーザ光と、偏光角度及び波長が前記第１及び
第２のレーザ光と異なる第３のレーザ光とを同一方向か
ら照射光として測定対象空間に照射し、この測定対象空
間内の所定の平面的な領域から散乱光を取り出し、当該
散乱光を波長毎に分離することで散乱光を偏光成分毎の
散乱光に分離して撮像素子に入射せしめ、各偏光成分毎
の散乱光強度を求め、これら３つの散乱光強度の値から
偏光パラメータを求め、この偏光パラメータの時系列変
化と予め理論的に求めておいた既知の物質の偏光パラメ
ータの時系列変化とを比較することで、測定対象空間の
微粒子を特定するようにしたことを特徴とする微粒子測
定方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の微粒子
測定方法において、異なる偏光成分としては観測面に対
する角度が０°，４５°及び９０°としたことを特徴と
する微粒子測定方法。 - 【請求項４】 単一の波長のレーザ光を生成するレーザ
光源と、このレーザ光源からのレーザ光を無偏光として
測定対象空間に照射する偏光解消板と、測定対象空間か
らの散乱光を取り出すアパーチャ及びレンズ系と、これ
らアパーチャ及びレンズ系を透過した散乱光を３つの偏
光成分毎に分離する偏光素子と、分離された３つの偏光
成分の夫々が入射する第１，第２及び第３の光電変換素
子とを備え、前記第１，第２及び第３の光電変換素子の
出力から偏光パラメータを求め、この偏光パラメータの
時系列変化と予め理論的に求めておいた既知の物質の偏
光パラメータの時系列変化とを比較することで、測定対
象空間の微粒子を測定するようにしたことを特徴とする
微粒子測定装置。 - 【請求項５】 所定角度の偏光成分からなる第１のレー
ザ光を生成する第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ
光と偏光角度及び波長が異なる第２のレーザ光を生成す
る第２のレーザ光源と、前記第１及び第２のレーザ光と
偏光角度及び波長が異なる第３のレーザ光を生成する第
３のレーザ光源と、第１，第２及び第３のレーザ光を合
成して照射光として測定対象空間に照射するレンズ系
と、この測定対象空間内の所定の平面的な領域から散乱
光を取り出すレンズ系と、このレンズ系を介して取り出
した散乱光から波長を指標として三つの偏光成分に分離
する波長選択手段と、この波長選択手段で分離された各
偏光成分毎の散乱光が入射する第１，第２及び第３の撮
像素子とを備えてなる微粒子測定装置。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の微粒子
測定装置において、前記測定対象空間からの散乱光を取
り出すレンズ系を含む受光系は、測定対象空間の一方の
側に１つ配置されていることを特徴とする微粒子測定装
置。 - 【請求項７】 請求項４または請求項５に記載の微粒子
測定装置において、前記測定対象空間からの散乱光を取
り出すレンズ系を含む受光系は、測定対象空間の左右に
それぞれ１つ配置されたことを特徴とする微粒子測定装
置。 - 【請求項８】 請求項５に記載の微粒子測定装置におい
て、前記波長選択手段は誘電体ミラーであることを特徴
とする微粒子測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6220629A JP3046505B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 微粒子測定方法及び微粒子測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6220629A JP3046505B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 微粒子測定方法及び微粒子測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886738A JPH0886738A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3046505B2 true JP3046505B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16753972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6220629A Expired - Fee Related JP3046505B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 微粒子測定方法及び微粒子測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046505B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190093121A (ko) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 지크 엔지니어링 게엠베하 | 미세먼지를 측정하기 위한 분석 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6859276B2 (en) * | 2003-01-24 | 2005-02-22 | Coulter International Corp. | Extracted polarization intensity differential scattering for particle characterization |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP6220629A patent/JP3046505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２（１９９３）ｐ．３５−３９ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190093121A (ko) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 지크 엔지니어링 게엠베하 | 미세먼지를 측정하기 위한 분석 장치 |
| KR102155809B1 (ko) | 2018-01-31 | 2020-09-14 | 지크 엔지니어링 게엠베하 | 미세먼지를 측정하기 위한 분석 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0886738A (ja) | 1996-04-02 |
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