JP3674203B2 - 微粒子測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定試料の表面に付着している塵等の微粒子を測定(例えば計数)するための微粒子測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体等のウエハ、液晶製造用ガラス、それらを製造する際に使用する治具(例えばウェハキャリヤ、ガラス用型枠など)等はその表面を清浄に保つことが必要である。
【0003】
これらの部品、部材、治具などの表面を清浄に保つために付着した微粒子を剥離する手段として空中超音波を利用する剥離手段が公知である。一方、例えばクリーンルームなどの空気中の微粒子を定量的に把握する手段として微粒子カウンターが公知である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらをもとにウエハ等に付着する微粒子数を計数し、清浄度合を定量化することが考えられる。しかし、空気中で超音波照射をおこなう微粒子剥離手段の場合、剥離した微粒子を単純に微粒子カウンターで計数するようにしても正確な計数は困難である。すなわち、微粒子剥離手段を構成する振動板や集束方向変換器等から発生した微粒子、あるいは手段外部から持ち込む空気中の微粒子が混入すると、計測誤差を生じる。また、導入したクリーンエアにより微粒子カウンターまで、試料から剥離した微粒子のみを効率良く導くことが困難である。
【0005】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、試料表面に付着した微粒子を精度良く測定することができる微粒子測定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の微粒子測定装置は、ケースカバー及び該ケースカバー内に配置された超音波発生装置を備えてなり、測定試料に空中で該超音波発生装置からの超音波を照射して、試料表面の微粒子を剥離する微粒子剥離手段と、該微粒子剥離手段内に設けられ、該超音波を反射して該試料表面上に集束させる集束方向変換器と、該微粒子剥離手段に設けられた空気導入手段と、剥離された微粒子を導入空気により微粒子カウンターに導く空気導出手段と、余剰空気を剥離手段外に排出する排気手段と、からなることを特徴とするものである。
【0007】
かかる微粒子測定装置においては、微粒子剥離手段にエアー導入手段と微粒子カウンターへの導出手段を設け、加えて、排気手段を設けてある。
【0008】
剥離手段は、内部のメンテナンスのために、ベース部にケースカバーがネジ止め等されており、着脱自在となっている。クリーンエアー導入に伴い外部からの空気が吸引され剥離手段内へ導かれ、この空気中の微粒子が測定されると誤差となるところから、この障害を防止することが重要となる。勿論、測定時には、予め振動板等のプレ洗浄をおこなうが、外部からの空気混入は防止困難である。なお、外部よりの空気混入を防ぐために、ベース部とケースカバーを密着させるとクリーンエアーと微粒子カウンターへの導入空気量とのバランスがとれにくくなる問題がある。
【0009】
そこで、本発明では、排気手段を設けている。そして、例えば、クリーンエアーを50L/minで導入し、排気手段から20L/minを排気させ、剥離手段内部の圧力を常に高めておく。このようにすることにより、剥離手段内に周囲の空気が導入されることが防止される。カウンターへは30L/minが導かれる。このクリーンエアーにより試料表面からの微粒子のみが効率良く微粒子カウンターに導かれる。なお、このクリーンエアー量は一例である。
【0010】
また、超音波は集束方向変換器にて反射され、試料の表面上に集束する。その結果、集束点で強力な超音波音場が形成される。超音波が形成する疎密波効果によって表面上に残留する微粒子が剥離する。剥離した微粒子は装置上部より供給されているクリーンエアーの流れによって微粒子カウンターに導入される。
【0011】
本発明では、剥離手段内に隔壁を設け、測定室とホーン設置室とに区画するのが好ましい。この隔壁を設けるのは、清浄に保つ空間の容積の縮小のためである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は実施の形態に係る微粒子測定装置の構成図である。微粒子剥離手段1は、ベース部2とケースカバー3とからなり、両者は例えばネジ留めにて連結されている。このケースカバー3の上部の流入口4からクリーンエアー(例えば大気をフィルターで濾過したエアー)が例えば50L/minの割合で導入される。
【0013】
剥離手段1の測定室21内には、湾曲したアクリル等のプレートよりなる超音波集束方向変換器13が設置されている。この集束方向変換器13は、試料当接口8の上方に該当接口8に対面するように配置され、且つ該試料当接口8に対峙する面が凹面となるように湾曲している。
【0014】
この試料当接口8の中心の上方に振動板14が設置されている。この振動板14には共振棒15及びホーン16を介して振動子17が接続されている。なお、振動板、共振棒、ホーンは例えばチタンやジュラルミン製とされる。ホーン16及び振動子17はホーン設置室22内に設置されている。
【0015】
ベース部2には開口5が設けられ、この開口5の周縁部から、下方に向って狭まる形状のホッパ6が設けられている。このホッパ6の下端に短い円筒部7が設けられ、この円筒部7の下端が試料当接口8となっている。この試料当接口8の下端面にはOリング(図示略)が装着されており、剥離手段1を、固定された試料Sに押圧して該試料Sの表面に密着させると共に、試料Sの表面に傷を付けないように構成されている。
【0016】
前記ホッパ6から配管10を介してエアーが例えば30L/minの割合で導入される微粒子カウンター11が設置されている。この微粒子カウンター11としては、例えば光散乱式のものなど各種のものを用いることができる。
【0017】
剥離手段1には、余剰エアーの流出弁12が設けられており、エアーが例えば20L/minの割合で流出する。
【0018】
次に、この試料Sの表面に超音波を照射するための機構について説明する。
【0019】
信号発生器(ファンクションシンセサイザ)19より発信された単一周波数(20kHz前後)の信号が高周波用アンプ18で増幅されて超音波振動子17(例えばボルト締めランジュバン型振動子)に入力される。30はオシロスコープ、31は電力計である。なお、オシロスコープ30は、超音波の波形を見るためのものであり、必ずしも必要ではない。
【0020】
振動子17の振動はさらにホーン16にて増幅され、共振棒15を介して振動板14に伝わり、振動板14より超音波が発生する。この超音波は音圧レベルで160dB以上のものである。超音波は集束方向変換器13にて反射され、試料Sの表面上の1点で集束する。その結果、集束点で強力な超音波音場が形成される。超音波が形成する疎密波効果によって表面上に残留する微粒子が剥離する。剥離した微粒子は装置上部より供給されているクリーンエアーの流れによって微粒子カウンター11に導入される。微粒子カウンタ−11では例えば粒子径0.3〜5μmφの粒子が分級計測され、粒子数が粒子径毎(例えば、0.3μm以下、0.3〜0.5μm、0.5〜1μm、1〜2μm、2〜5μm、5μm以上)に計数される。
【0021】
このように、この実施の形態の装置によると、剥離手段1内の圧力が常に高められるため、外部からの空気の導入が防止され試料S表面の付着微粒子を手軽に精度良く計測できる。なお、必要に応じ、剥離手段1と試料Sとを相互にあるいは、どちらか一方を移動させることにより、試料Sの表面の所要範囲の付着粒子数を計数することができる。このようにすることにより、試料Sが大きくても、これをカットする必要は無く、作業性、計測精度が優れたものとなる。
【0022】
なお、この実施の形態にあっては、剥離手段1内が隔壁20によって測定室21とホーン設置室22とに区画されており、両室は通気口23によって流通している。前記共振棒15は隔壁20に設けられた開口24に挿通されている。また、ホーン16は、ホーン設置室22内に設けられたL字形の止め板25で支持されている。
【0023】
このように隔壁20によって測定室21の容積をケーシング1内の全体容積よりも小さくすることにより、剥離手段1内に流入させて測定室21内の雰囲気を所要清浄度に維持するのに必要とされるクリーンエアー流入量を減らすことができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明の微粒子測定装置によると、超音波を照射するものであるから、非接触で微粒子のみを剥離できるので試料表面をきずつけることがなく、効率良く剥離できるとともに、試料表面に付着した微粒子を精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態に係る微粒子測定装置の構成図である。
【符号の説明】
1 微粒子剥離手段
2 ベース部
3 ケースカバー
6 ホッパ
7 円筒部
8 試料当接口
11 微粒子カウンター
13 集束方向変換器
14 振動板
15 共振棒
16 ホーン
17 超音波振動子
Claims (2)
- ケースカバー及び該ケースカバー内に配置された超音波発生装置を備えてなり、測定試料に空中で該超音波発生装置からの超音波を照射して、試料表面の微粒子を剥離する微粒子剥離手段と、
該微粒子剥離手段内に設けられ、該超音波を反射して該試料表面上に集束させる集束方向変換器と、
該微粒子剥離手段に設けられた空気導入手段と、
剥離された微粒子を導入空気により微粒子カウンターに導く空気導出手段と、
余剰空気を剥離手段外に排出する排気手段と、
からなることを特徴とする微粒子測定装置。 - 請求項1において、前記微粒子剥離手段内が隔壁によって測定室とホーン設置室とに区画され、
該ホーン設置室内に超音波振動子とホーンとが設置され、該測定室内に振動板及び前記集束方向変換器が設置され、該ホーンと該振動板とが共振棒で接続されていることを特徴とする微粒子測定装置。
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