JP3265080B2 - パルス信号測定方法 - Google Patents
パルス信号測定方法Info
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Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばクリーンルーム
で使用する微粒子カウンタのように、パルス信号を検出
するパルス信号測定方法に関するものである。
で使用する微粒子カウンタのように、パルス信号を検出
するパルス信号測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パルス信号波形のパルス幅を計測するた
めには、従来、上記パルス信号波形全体を記録し、全体
の波形そのものの観測情報からパルス幅を測定し決定し
ていた。
めには、従来、上記パルス信号波形全体を記録し、全体
の波形そのものの観測情報からパルス幅を測定し決定し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のように
パルス信号波形全体を記録するためには、パルス発生時
点以前から波形を記録しておかなければならないことと
ともに、１個のパルスの波形を記録するために多くのメ
モリを必要とするなどの課題があった。
パルス信号波形全体を記録するためには、パルス発生時
点以前から波形を記録しておかなければならないことと
ともに、１個のパルスの波形を記録するために多くのメ
モリを必要とするなどの課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光源からの照射ビームの照射領域内を、
相対的に移動して通過する微小物が前記照射ビームを散
乱して散乱光を生じ、この散乱光を集光して光検出器に
てパルス信号として検出し、前記パルス信号のパルス高
Ｐと、前記パルス信号の微分波形のパルス高Ｐ’とを求
め、前記照射領域内の光強度分布と、散乱光検出信号の
分布とが同種の分布になることを前提として、前記パル
ス高Ｐ／前記パルス高Ｐ’に、前記分布の種類に応じた
定数を乗じて、前記パルス信号の半値幅を求めることを
特徴とするパルス信号測定方法を提供する。すなわち、
例えば、図１に示すように、パルス信号の信号処理系を
２つに分けて、一方は微分回路を通してゲート回路に導
き、他方はそのままゲート回路に導いて、これらの両信
号系をそれぞれピークホールド回路に通し、各ピーク値
Ｐ’およびＰの比を割算回路で求める。上記比の値をＡ
／Ｄ変換しデジタル量にして記録する。上記ピーク値Ｐ
とＰ’との比に定数の０．７１４または２を乗じること
により、パルス波形の半値幅を求める。上記手段は、そ
れぞれの上記ピークホールド回路を経たのちに、それぞ
れＡ／Ｄ変換回路を通してデジタル化を行い、半値幅表
示の段階でＣＰＵによる演算によりＰ／Ｐ’を定数倍し
た値を求めてもよい。
に、本発明は、光源からの照射ビームの照射領域内を、
相対的に移動して通過する微小物が前記照射ビームを散
乱して散乱光を生じ、この散乱光を集光して光検出器に
てパルス信号として検出し、前記パルス信号のパルス高
Ｐと、前記パルス信号の微分波形のパルス高Ｐ’とを求
め、前記照射領域内の光強度分布と、散乱光検出信号の
分布とが同種の分布になることを前提として、前記パル
ス高Ｐ／前記パルス高Ｐ’に、前記分布の種類に応じた
定数を乗じて、前記パルス信号の半値幅を求めることを
特徴とするパルス信号測定方法を提供する。すなわち、
例えば、図１に示すように、パルス信号の信号処理系を
２つに分けて、一方は微分回路を通してゲート回路に導
き、他方はそのままゲート回路に導いて、これらの両信
号系をそれぞれピークホールド回路に通し、各ピーク値
Ｐ’およびＰの比を割算回路で求める。上記比の値をＡ
／Ｄ変換しデジタル量にして記録する。上記ピーク値Ｐ
とＰ’との比に定数の０．７１４または２を乗じること
により、パルス波形の半値幅を求める。上記手段は、そ
れぞれの上記ピークホールド回路を経たのちに、それぞ
れＡ／Ｄ変換回路を通してデジタル化を行い、半値幅表
示の段階でＣＰＵによる演算によりＰ／Ｐ’を定数倍し
た値を求めてもよい。
【０００５】
【作用】本発明による測定方法では、例えば２分したパ
ルス信号の一方を微分回路を経てゲート回路に導き、他
方の信号は直接ゲート回路に導いた後それぞれピークホ
ールド回路において、パルス信号のパルス高Ｐと微分波
形のパルス高Ｐ′とを求める。図５および図６に示すよ
うに、ガウス分布形状の信号パルスと三角形状パルスの
半値幅（ｔ1/2）は、上記それぞれのパルス高の比Ｐ／
Ｐ′を定数倍することにより求められる。上記Ｐ／Ｐ′
に乗じる定数は、ガウス分布形状波形の場合には０．７
１４であり、三角形状波形の場合には２である。上記半
値幅の算出は、ガウス分布形状や三角形状の信号波形以
外にも一般的な形状の波形について言えることである。
したがって、計測する信号波形がパルス波形である信号
測定装置において、信号波形のパルス高とその信号の微
分波形のパルス高から信号波形の半値幅を求めること
や、その半値幅とパルス高とでノイズと信号を区別する
ことや、半値幅とパルス高とでパルス信号を分類するこ
となどが可能になる。
ルス信号の一方を微分回路を経てゲート回路に導き、他
方の信号は直接ゲート回路に導いた後それぞれピークホ
ールド回路において、パルス信号のパルス高Ｐと微分波
形のパルス高Ｐ′とを求める。図５および図６に示すよ
うに、ガウス分布形状の信号パルスと三角形状パルスの
半値幅（ｔ1/2）は、上記それぞれのパルス高の比Ｐ／
Ｐ′を定数倍することにより求められる。上記Ｐ／Ｐ′
に乗じる定数は、ガウス分布形状波形の場合には０．７
１４であり、三角形状波形の場合には２である。上記半
値幅の算出は、ガウス分布形状や三角形状の信号波形以
外にも一般的な形状の波形について言えることである。
したがって、計測する信号波形がパルス波形である信号
測定装置において、信号波形のパルス高とその信号の微
分波形のパルス高から信号波形の半値幅を求めること
や、その半値幅とパルス高とでノイズと信号を区別する
ことや、半値幅とパルス高とでパルス信号を分類するこ
となどが可能になる。
【０００６】本発明による具体的な測定装置への応用例
としては、つぎに示すようなパルス信号の測定が考えら
れる。すなわち、光散乱により流体中の微粒子を検出す
る装置において、上記微粒子から発生した散乱光の信号
波形のパルス高とその信号の微分波形のパルス高とを得
てそれらから信号波形の半値幅を求め、上記半値幅を用
いてノイズと信号の区別をしたり、微粒子の分類を行う
ことや、あるいは、結晶中または結晶表面上の微粒子を
計測する装置において、信号波形のパルス高とその信号
の微分波形のパルス高から信号波形の半値幅を求め、そ
の半値幅を用いて結晶中または結晶表面上の構造を計測
し、検出した欠陥または微小物、あるいはノイズの分類
を行うことが可能になる。
としては、つぎに示すようなパルス信号の測定が考えら
れる。すなわち、光散乱により流体中の微粒子を検出す
る装置において、上記微粒子から発生した散乱光の信号
波形のパルス高とその信号の微分波形のパルス高とを得
てそれらから信号波形の半値幅を求め、上記半値幅を用
いてノイズと信号の区別をしたり、微粒子の分類を行う
ことや、あるいは、結晶中または結晶表面上の微粒子を
計測する装置において、信号波形のパルス高とその信号
の微分波形のパルス高から信号波形の半値幅を求め、そ
の半値幅を用いて結晶中または結晶表面上の構造を計測
し、検出した欠陥または微小物、あるいはノイズの分類
を行うことが可能になる。
【０００７】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明によるパルス信号測定装置の第１実施
例における信号処理系を示す図、図２は本発明の第２実
施例のパルス信号測定法を示す図、図３は光検出信号の
パルス高とパルス幅による分類を示す図、図４は上記実
施例における信号パルス半値幅の実測図、図５は本発明
の第３実施例のパルス信号測定法を示す図である。
る。図１は本発明によるパルス信号測定装置の第１実施
例における信号処理系を示す図、図２は本発明の第２実
施例のパルス信号測定法を示す図、図３は光検出信号の
パルス高とパルス幅による分類を示す図、図４は上記実
施例における信号パルス半値幅の実測図、図５は本発明
の第３実施例のパルス信号測定法を示す図である。
【０００８】第１実施例 本発明によるパルス信号測定装置におけるパルス半値幅
を測定するための信号処理系を図１に示す。測定対象に
なるパルス信号を増幅器を通して適当な値だけ増幅す
る。つぎに信号系統を２つに分けて、一方は微分回路を
通してゲート回路に入れ、他方はそのまま直接ゲート回
路に導く。上記ゲート回路では、ある一定の閾値以上の
パルス高が上記２系統で同時に発生したときだけ信号を
導通させるので、上記ゲート回路によって上記２系統で
発生したそれぞれタイミングが異なる信号をノイズとし
て除去する。その後、ピークホールド回路によって、パ
ルス高の最大値をある一定時間（ｔ秒）だけ保持した波
形を生成し、ｔ秒間内に上記波高値をＡ／Ｄ変換器でデ
ジタル化して、それぞれメモリに記録する。この場合
は、信号パルスごとにそのパルス高Ｐと微分信号のパル
ス高Ｐ′との２つの値が記録される。上記メモリ内に記
録されたＰおよびＰ′から、パルスごとのパルス幅を半
値幅ｔ1/2として、ｔ1/2＝０．７１４（Ｐ／Ｐ′）の式
により計算する。
を測定するための信号処理系を図１に示す。測定対象に
なるパルス信号を増幅器を通して適当な値だけ増幅す
る。つぎに信号系統を２つに分けて、一方は微分回路を
通してゲート回路に入れ、他方はそのまま直接ゲート回
路に導く。上記ゲート回路では、ある一定の閾値以上の
パルス高が上記２系統で同時に発生したときだけ信号を
導通させるので、上記ゲート回路によって上記２系統で
発生したそれぞれタイミングが異なる信号をノイズとし
て除去する。その後、ピークホールド回路によって、パ
ルス高の最大値をある一定時間（ｔ秒）だけ保持した波
形を生成し、ｔ秒間内に上記波高値をＡ／Ｄ変換器でデ
ジタル化して、それぞれメモリに記録する。この場合
は、信号パルスごとにそのパルス高Ｐと微分信号のパル
ス高Ｐ′との２つの値が記録される。上記メモリ内に記
録されたＰおよびＰ′から、パルスごとのパルス幅を半
値幅ｔ1/2として、ｔ1/2＝０．７１４（Ｐ／Ｐ′）の式
により計算する。
【０００９】本実施例では、パルス信号をデジタル化し
て数値として記録したのちの演算で半値幅を求めている
が、つぎに示すような方法も可能である。すなわち、上
記ピークホールド回路の後段に割り算回路を設置し、そ
の結果をＡ／Ｄ変換回路でデジタル化して記録する方法
である。上記割り算回路は、対数増幅回路と減算回路と
の組み合わせでも可能である。
て数値として記録したのちの演算で半値幅を求めている
が、つぎに示すような方法も可能である。すなわち、上
記ピークホールド回路の後段に割り算回路を設置し、そ
の結果をＡ／Ｄ変換回路でデジタル化して記録する方法
である。上記割り算回路は、対数増幅回路と減算回路と
の組み合わせでも可能である。
【００１０】第２実施例 上記第１実施例に示した半値幅測定法を、光散乱による
微粒子の測定に応用したパルス信号測定方法の第２実施
例を図２に示す。例えばガス吸収管などの微粒子が流れ
る部分にレーザ光を照射し、微粒子から生じる散乱光を
レンズで集光して光電子増倍管などの光検出器で検出
し、上記微粒子の濃度や大きさを測定するようにしたも
のである。微粒子検出信号は微粒子がレーザ光の照射領
域を通過したときに発生する散乱光パルスの検出信号で
あり、上記照射領域内の光強度分布がシングルモードレ
ーザである場合はガウス分布であるので、その場合の散
乱光検出信号はガウス分布になる。
微粒子の測定に応用したパルス信号測定方法の第２実施
例を図２に示す。例えばガス吸収管などの微粒子が流れ
る部分にレーザ光を照射し、微粒子から生じる散乱光を
レンズで集光して光電子増倍管などの光検出器で検出
し、上記微粒子の濃度や大きさを測定するようにしたも
のである。微粒子検出信号は微粒子がレーザ光の照射領
域を通過したときに発生する散乱光パルスの検出信号で
あり、上記照射領域内の光強度分布がシングルモードレ
ーザである場合はガウス分布であるので、その場合の散
乱光検出信号はガウス分布になる。
【００１１】図３（ａ）は時間パルス波形を示し、図３
（ｂ）にはパルス高とパルス半値幅の２次元マップを比
較して示す。なお、図４は本実施例における信号パルス
の半値幅の分布を示す実測図である。光検出器で発生す
るノイズにはショットノイズや宇宙線によるノイズもあ
り、これらのノイズは図３にそれぞれ示すように信号パ
ルスより短い半値幅を有するのが普通である。例えば、
ショットノイズは検出器の応答時間で半値幅が決まる
が、信号の半値幅は照射領域サイズと微粒子の流速で決
まる。したがって、半値幅が流速と照射領域サイズとで
予想される幅から一定の値以上異なるパルスをノイズで
あると見なすことによって、信号とノイズとを判別する
ことができる。
（ｂ）にはパルス高とパルス半値幅の２次元マップを比
較して示す。なお、図４は本実施例における信号パルス
の半値幅の分布を示す実測図である。光検出器で発生す
るノイズにはショットノイズや宇宙線によるノイズもあ
り、これらのノイズは図３にそれぞれ示すように信号パ
ルスより短い半値幅を有するのが普通である。例えば、
ショットノイズは検出器の応答時間で半値幅が決まる
が、信号の半値幅は照射領域サイズと微粒子の流速で決
まる。したがって、半値幅が流速と照射領域サイズとで
予想される幅から一定の値以上異なるパルスをノイズで
あると見なすことによって、信号とノイズとを判別する
ことができる。
【００１２】第３実施例 本発明の第３実施例は、固体中の結晶欠陥を光散乱によ
り検出する測定装置に、上記第１実施例に示したパルス
波形半値幅測定の信号処理系を応用したものである。本
実施例の場合は、シリコンウェハなどの半導体ウェハに
おける結晶欠陥を検出するために、波長１．０６４μｍ
のＹＡＧレーザを光源としてウェハ内に照射し、ウェハ
内の結晶欠陥もしくはウェハ表面上の異物からの散乱光
を、ＸＹＺの各方向にステージを移動させて半導体ウェ
ハを走査しながら測定する。照射領域サイズより小さい
欠陥からの散乱光検出信号は、上記ステージの移動速度
と移動方向の照射領域サイズできまる半値幅を有するパ
ルス信号となる。本実施例の測定の場合にも、光検出器
で発生するノイズにはショットノイズや宇宙線によるノ
イズがあり、これらのノイズは信号パルスより短い半値
幅を有する。したがって、上記半値幅をもとに信号かノ
イズかを判定するには、ステージの移動速度と照射領域
サイズで予想される半値幅から、一定の値以上異なるパ
ルスをノイズと見なせばよい。また、照射領域サイズよ
り大きい欠陥による散乱光信号の半値幅は、欠陥サイズ
とステージ移動速度とによって決まる。この測定におい
て信号パルス高のほかに半値幅が判ることによって生じ
る利点は、上記ノイズ除去の他に、欠陥サイズが照射領
域サイズより大きいけれど散乱断面積が小さい欠陥（積
層欠陥など、欠陥の屈折率と周囲の屈折率との差が小さ
い欠陥であり、パルス幅／パルス高が大きい信号で判定
される）と、欠陥サイズは小さいが散乱断面積が大きい
欠陥（析出物など、欠陥の屈折率と周囲の屈折率との差
が大きい欠陥であり、パルス幅／パルス高が小さい信号
で判定される）が区別できることである。
り検出する測定装置に、上記第１実施例に示したパルス
波形半値幅測定の信号処理系を応用したものである。本
実施例の場合は、シリコンウェハなどの半導体ウェハに
おける結晶欠陥を検出するために、波長１．０６４μｍ
のＹＡＧレーザを光源としてウェハ内に照射し、ウェハ
内の結晶欠陥もしくはウェハ表面上の異物からの散乱光
を、ＸＹＺの各方向にステージを移動させて半導体ウェ
ハを走査しながら測定する。照射領域サイズより小さい
欠陥からの散乱光検出信号は、上記ステージの移動速度
と移動方向の照射領域サイズできまる半値幅を有するパ
ルス信号となる。本実施例の測定の場合にも、光検出器
で発生するノイズにはショットノイズや宇宙線によるノ
イズがあり、これらのノイズは信号パルスより短い半値
幅を有する。したがって、上記半値幅をもとに信号かノ
イズかを判定するには、ステージの移動速度と照射領域
サイズで予想される半値幅から、一定の値以上異なるパ
ルスをノイズと見なせばよい。また、照射領域サイズよ
り大きい欠陥による散乱光信号の半値幅は、欠陥サイズ
とステージ移動速度とによって決まる。この測定におい
て信号パルス高のほかに半値幅が判ることによって生じ
る利点は、上記ノイズ除去の他に、欠陥サイズが照射領
域サイズより大きいけれど散乱断面積が小さい欠陥（積
層欠陥など、欠陥の屈折率と周囲の屈折率との差が小さ
い欠陥であり、パルス幅／パルス高が大きい信号で判定
される）と、欠陥サイズは小さいが散乱断面積が大きい
欠陥（析出物など、欠陥の屈折率と周囲の屈折率との差
が大きい欠陥であり、パルス幅／パルス高が小さい信号
で判定される）が区別できることである。
【００１３】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、パルス信
号波形の半値幅が簡便に、しかも高速で測定できるよう
になり、例えば多数の不均一な微粒子計測における半値
幅測定が実現可能になり、微粒子の詳しい分類が可能に
なった。また、ノイズを半値幅により除去できるために
検出感度を向上させることができる。
号波形の半値幅が簡便に、しかも高速で測定できるよう
になり、例えば多数の不均一な微粒子計測における半値
幅測定が実現可能になり、微粒子の詳しい分類が可能に
なった。また、ノイズを半値幅により除去できるために
検出感度を向上させることができる。
【００１４】なお、半値幅の測定方法を、流体中の微粒
子測定と結晶中の欠陥測定に応用した例を実施例に示し
たが、上記半値幅測定方法は一般的なものであり、特定
の応用例に限定されるものではなく、パルス信号を簡便
に測定することで利点が大きい分野としては、例えば通
信関係においてデジタル信号からノイズを除去する場合
にも応用することが可能である。
子測定と結晶中の欠陥測定に応用した例を実施例に示し
たが、上記半値幅測定方法は一般的なものであり、特定
の応用例に限定されるものではなく、パルス信号を簡便
に測定することで利点が大きい分野としては、例えば通
信関係においてデジタル信号からノイズを除去する場合
にも応用することが可能である。
【図１】本発明によるパルス信号測定装置の第１実施例
における信号処理系を示す図である。
における信号処理系を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例のパルス信号測定方法を示
す図である。
す図である。
【図３】光検出信号のパルス高とパルス幅による信号分
類を示す図で、（ａ）は時間パルス波形を示す図、
（ｂ）はパルス高とパルス半値幅との二次元マップを示
す図である。
類を示す図で、（ａ）は時間パルス波形を示す図、
（ｂ）はパルス高とパルス半値幅との二次元マップを示
す図である。
【図４】上記実施例における信号パルス半値幅の実測図
である。
である。
【図５】本発明の第３実施例のパルス信号測定方法を示
す図である。
す図である。
【図６】ガウス分布波形パルスの半値幅を示す図であ
る。
る。
【図７】三角形状波形パルスの半値幅を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 平岩 篤 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平６−27027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/956 G01N 15/14 G01R 29/02
Claims (6)
- 【請求項１】光源からの照射ビームの照射領域内を、相
対的に移動して通過する微小物が前記照射ビームを散乱
して散乱光を生じ、この散乱光を集光して光検出器にて
パルス信号として検出し、 前記パルス信号のパルス高Ｐと、前記パルス信号の微分
波形のパルス高Ｐ’とを求め、 前記照射領域内の光強度分布と、散乱光検出信号の分布
とが同種の分布になることを前提として、前記パルス高
Ｐ／前記パルス高Ｐ’に、前記分布の種類に応じた定数
を乗じて、前記パルス信号の半値幅を求めることを特徴
とするパルス信号測定方法。 - 【請求項２】前記微小物が、半導体ウエハ内における結
晶欠陥、半導体ウエハ表面上の異物、または流動ガス内
の微粒子であることを特徴とする請求項１記載のパルス
信号測定方法。 - 【請求項３】前記パルス信号の半値幅と、前記パルス信
号のパルス高Ｐに従って、前記微小物に因るパルス信号
とノイズとを区別することを特徴とする請求項１記載の
パルス信号測定方法。 - 【請求項４】前記パルス信号の半値幅と、前記パルス信
号のパルス高Ｐに従って、前記微小物に因るパルス信号
を分類することを特徴とする請求項１記載のパルス信号
測定方法。 - 【請求項５】前記半導体ウエハ内における結晶欠陥に因
るパルス信号の半値幅と、前記パルス信号のパルス高Ｐ
に従って、前記結晶久陥を積層欠陥または析出物に分類
することを特徴とする請求項２または４記載のパルス信
号測定方法。 - 【請求項６】前記照射領域内の光強度分布がガウス分布
であり、その場合に対応する定数が０．７１４であるこ
とを特徴とする請求項１記載のパルス信号測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24891393A JP3265080B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | パルス信号測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24891393A JP3265080B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | パルス信号測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103878A JPH07103878A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3265080B2 true JP3265080B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=17185290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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