JPH01245132A

JPH01245132A - 微粒子検出方式

Info

Publication number: JPH01245132A
Application number: JP63074153A
Authority: JP
Inventors: Hozumi Yamamoto; 山本　穂積; Yukio Kawakami; 幸雄川上; Seno Hourai; 泉雄蓬莱
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-09-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［ｆ（ｔ’　Ｘ：Ｉ−の利用分野］この発明は微粒子検出方式に関し、詳細には微粒子に対
する検出領域を複数の部分に空間分割してそれぞれに対
する受光セルにより受光し、各受光セルの受光信号電圧
を加算して微粒子を検出する方式に関するものである。

［従来の技術］丁導体製造工場においてはクリーンルームが設けられて
、塵埃などの微粒子による半導体製品のρｉ染が防市さ
れている。クリーンルーム内のエアの静θ度は微粒ｒ検
出器により常に計測して管理されている。

第３図は、レーザビームによる微粒子検出器の検出光学
部をｉ％すもので、微粒子を含むサンプルエアＡは、ノ
ズル１より噴射されて排気管２よりυ１出される。レー
ザ光源３よりのレーザビームは、投光レノズ４によりコ
リメイトされてサンプルエアに直角に交差し、ここで微
粒子によりレーザビームが散乱する。散乱光は、サンプ
ルエアとレーザビームにそれぞれ直角方向に設けられて
いる受光レンズ６により集光されて受光器７に入力する
。

この場合、受光器に迷光が入ってＳ／Ｎを劣化するのを
防止するとともに、レーザビームの強度の一定範囲を利
用して感度のバラツキを小さくするために、受光器の手
前にスリット６を設けて、サンプルエアとレーザビーム
が交差する箇所の視野を限定する。限定された視野を検
出領域Ｓと呼んでいる。

半導体の集積密度が向上するに伴ってクリーンルーム内
の微粒子に対する許容値はますますシビャに制約されて
、これに対応して微粒子検出器の微粒子の大きさ（粒径
）に対する検出性能も高度のものが必要とされている。

微粒子検出器の粒径に対する検出信号は、他の条件を同
一とするときレーザビームの強度に比例する。従って、
強度の大きいレーザ光源を使用することが趨勢である。

しかしながら、強度を増加してより小さい粒径の微粒子
を検出せんとするときは、微粒子とともにサンプルエア
自身のエア分子による散乱光が無視できないベース雑音
となって、微粒子の検出信号のＳ／Ｎを劣化する問題が
ある。エア分子は塵埃などの微粒子より遥かに小さい粒
径に過ぎないが、しかしその個数が極めて多いので、そ
れぞれの散乱光は全体として微粒子の散乱光に匹敵する
大きさとなるからである。

このような、エア分子による雑音を可及的に減少させる
方法として、検出領域を複数の部分に空間的に分割して
、分割された部分のそれぞれに対する受光セルにより受
光する方法が既に知られている。第４図（ａ）、（ｂ）
は分割受光方法に対する光学構成とそれによる微粒子の
検出回路を示すもので、図（ａ）において、検出領域Ｓ
に対応して複数の受光セル８′よりなる受光器８を配置
する。検出領域に対して各受光セルが合焦点の位置にあ
るとすれば、検出領域内の微粒子の存在位置に対応する
受光セルにはその散乱光が受光されて微粒子が検出され
る。一方、エア分子は検出領域に平等に分布しているの
で、その散乱光はいずれの受光セルにも等しく受光され
る。ただし、エア分子の散乱光はこれを含むサンプルエ
アの体積に比例するものであり、各受光セルに受光され
る散乱光の受光量は、検出領域が複数ｎに分割されてい
るのでそれぞれｎ分の１であり、受光信号Ｓ　Ｉ　Ｇ（
１）。

（２）・・・・・・（ｎ）の大きさは１個の受光器によ
る受光信号のｎ分の１に低下する。

第４図（ｂ）は、上記の各受光セルの受光信号より微粒
子を検出する回路の構成図で、各受光信号Ｓ　Ｉ　Ｇ（
１）、（２）　＝（ｎ）は増幅器９−１．９−２−９−
ｎにより適当な波高値とされ、それぞれに対する検出器
１０−１　、１０−２・・・・・・！０−ｎのうちのい
ずれかにより微粒子が、検出される。各検出器よりの検
出データは、データ合成回路１１において合成されて出
力される。この場合、エア分子の散乱光による検出信号
のＳ／Ｎはｎ分の１に改善されて検出器ＩＯで微粒子が
検出され、雑音はデータ合成回路で合成されることがな
い。

［解決しようとする課題］上記の分割受光方法は、Ｓ／Ｎの改善には有力な方法で
あるが、しかし受光セル毎に増幅器と検出器を必要とし
、もし分割数が多いときは構成に姿する費用が多額とな
る。例えば雑音を１０分の１に低減するにはそれぞれ１
０個を必要とする。

増幅器の価格は比較的小さいが、検出器はやや複雑な構
成で、これに相当して価格は高額である。

そこで、分割受光方法をとるものとして、検出器の個数
を減らしてもエア分子による雑音が改善できる方式を工
夫することが必要となった。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、分割受
光方式による微粒子検出器において、分割数より少ない
検出器を使用して、エア分子の雑音を必要な程度に改善
できる微粒子検出方式を提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］この発明は、ノズルより噴射された微粒子を含むサンプ
ルエアに対して直角方向にレーザビームを照射し、微粒
子によるレーザビームの散乱光を、サンプルエアおよび
レーザビームに対してそれぞれ直角の側方に設けられた
受光器により受光して微粒子を検出する微粒子検出器に
おける検出方式であって、サンプルエアとレーザビーム
の交差箇所に対して、受光器にスリットを設けて微粒子
の検出領域を設定し、受光器としてｎ個の受光セルより
なるものを使用して、これを検出領域に対応して配置す
る。検出領域における微粒子の散乱光を対応する受光セ
ルにより受光し、かつサンプルエアのエア分子による散
乱光を各受光セルにより分割して受光する。各受光セル
の受光信号電圧をｍ（ｎ≧ｍとする）個づつ加算してＲ
個の加算信号電圧をうる。微粒子検出回路において各加
算信号電圧より検出された微粒子の検出データを、デー
タ合成回路により合成して出力するものである。

［作用］この発明においては、各受光セルの受光信号電圧の加算
には、ホワイト（白色）雑音に対する雑音の相加の原理
を応用する。

第１図はこの発明による微粒子検出方式の基礎となるホ
ワイト雑音の相加の原理を説明する波形図である。図に
おいて、ホワイト雑音（イ）と（ロ）が合成されるとき
は、それぞれの波形は互いに無関係なランダムな位相関
係にあるので、各波形の正側と負側かランダムに和また
は差に合成される。

合成された波形の振幅は、ホワイト雑音の相加原理によ
り実効値（パワー）の加算により計算される。すなわち
合成波の振幅は各雑音の自乗和の平方根となる。例えば
、雑音波形（イ）と（ロ）の実効値が等しいとすると、
加算された雑音の実効値は１７倍となる。このように、
分割受光方法では分割数分の１に雑音が低下するに対し
て、加算するときは和の平方根となることがこの発明の
着眼点であって、前者は雑音源の空間分割であるに対し
て、後者はホワイト雑音の時間的な加算であることによ
るものである。

上記のサンプルエアに含まれる多数の分子は大きさがす
べて等しいので、それぞれ振幅がほぼ等しいランダムな
散乱光を散乱して、全体としてホワイト雑音を構成する
。従って、これを加算するときはＩ−記の理論が適用さ
れる。この理論により、−旦ｎ個に分割されてｎ分の１
となったエア分子の雑音は再びｍ（ｎ≧ｍ）個づつ加算
されて、これによる雑音の実効値は５倍となるのみで、
元の値より小さい（’ｉ／ｎ倍に低減される。このよう
に低減されたＳ／Ｎの加算信号電圧より、微粒子が検出
される。ここで、微粒子の検出回路はＲ（ｎ＞Ｒ）個で
あり、従来のｎ個より少ない個数で、費用が節減される
わけである。

上記のｎ、Ｉｔ　Ｈの具体的な数値例により雑音の低減
割合を示すと、例えばｎ＝１６１ｍ＝４とするとＲ＝４
であり、従来の低減割合り月／ＩＢであるに対して、こ
の場合は１／８となる。一方、微粒子検出器の個数は従
来の１／４に減少する。ただし別に加算回路を４　（＝
Ｒ）個必要とする。実際においては、必要な雑音低減の
割合に対して、分割数ｎ１加算数ｍを勘案し、必要な加
算回路と検出回路の費用が最低となるように最適値を求
めるものである。

［実施例コ第２図は、この発明による微粒子検出方式の実施例の構
成図を示すもので、第４図（ａ）と同様に微粒子検出器
の検出領域゛Ｓに対応して複数ｎ個の受光セル８′より
なる受光器８を配置し、各受光セルの受光信号Ｓ　Ｉ　
Ｇ（１）、（２）・・・・・・（ｎ）をそれぞれの増幅
器９により適当なレベルに調整する。これらのうちのｍ
ｃｎ≧ｍ）個づつをまとめて、それぞれ信号加算回路１
２−■・・・・・・１２−Ｒに入力して加算し、各加算
信号は検出器１０−１・・・・・・１０−Ｒに入力して
微粒子が検出される。各検出器における微粒子信号に対
するエア分子の雑音によるＳ／Ｎは前記により、１個の
受光器の場合のＦ石７ｎ倍である。

微粒子の検出データはデータ合成回路Ｈにおいて合成さ
れて出力される。−上記における数ｎｔ　ｍは任、αで
ありｎ＝用の場合も含まれるが、ｎ＝用として効果の大
きい雑音低減を行うにはｎとしてかなり人きい数を必要
とする。例えば、低減割合を前記した例の１７８とする
ためにはｎ＝８４と過大となって実際的ではない。そこ
で、エア分子による雑音に対して必要な低減割合と、各
回路の個数による費用とを勘案して最適値を求めて構成
することは上述した通りである。

［発明の効果コ以上の８悦明により明らかなように、この発明による微
粒子検出方式においては、検出領域に対応した複数ｎ個
の受光セルにより、検出領域を空間分割して雑音をｎ分
の１に低減して受光する。ここでホワイト雑音の相加の
原理を応用し、各受光セルの受光信号電圧をｍ（ｎ≧ｍ
）個づつ加算して実効的にＦ〒７ｎ倍にＳ／Ｎを改善す
るもので、エア分子の散乱光による雑音が問題となるほ
どの微小な微粒子の検出に必要なＳ／Ｎを確保するとと
もに、従来の分割受光方式における微粒子検出器の個数
を低減して回路構成を簡略化できるもので、微粒子検出
器の検出性能の向上と回路構成費用の節減に寄り了する
効果には勝れたものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による微粒子検出方式の基礎となる、
ホワイト雑音の相加の原理を説明する波形図、第２図は
この発明による微粒子検出方式の実施例におけるブロッ
ク構成図、第３図は従来の微粒ｒ−検出器の検出光学部
の構成図、第４図（ａ）および（ｂ）は、従来の分割受
光方式における光学構成と微粒子の検出回路の構成図で
ある。 ■・・・ノズル、　　　　　　２・・・ｕｌ［Ｍ、３・
・・レーザ光源、　　　４・・・投光レンズ、５・・・
受光レンズ、　　　　６・・・スリット、７．８・・・
受光器、　　　８′・・・受光セル、９・・・増幅器、
１０・・・検出器、１１・・・データ合成回路、１２・・・信号加算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

　ノズルより噴射された微粒子を含むサンプルエアに対
して直角方向にレーザビームを照射し、上記微粒子によ
る該レーザビームの散乱光を、上記サンプルエアおよび
レーザビームに対してそれぞれの側方に設けられた受光
器により受光して上記微粒子を検出する微粒子検出器に
おいて、上記サンプルエアとレーザビームの交差箇所に
対して、上記受光器に設けたスリットにより上記微粒子
の検出領域を設定し、ｎ個の受光セルよりなる上記受光
器を該検出領域に対応して配置し、該検出領域における
上記微粒子の散乱光を対応する各受光セルにより受光し
、かつサンプルエアのエア分子による散乱光を各受光セ
ルにより分割して受光し、各受光セルの受光信号電圧を
ｍ（ｎ≧ｍとする）個づつ加算してＲ組の加算信号電圧
をえて、各加算信号電圧を微粒子検出回路に入力して検
出された微粒子に対する検出データを、データ合成回路
により合成して出力することを特徴とする、微粒子検出
方式。