JPH04151542A - 球面ミラー及び浮遊微粒子計数器 - Google Patents

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】 〔概　要〕 凸の反射面を有する球面ミラーと、空間内を浮遊する浮
遊微粒子の個数とその大きさを計測する浮遊微粒子計数
器に関し、 凹の反射面を有する球面ミラー（以降、凹球面ミラーと
呼称）との位置合わせを正確に行うことを可能にする凸
の反射面を有する球面ミラー（以降、凸球面ミラーと呼
称）の提供と、 前記凸球面ミラーと凹球面ミラーとを備えて浮遊微粒子
の個数を正確に計測できる浮遊微粒子計数器の提供とを
目的とし、 凸の反射面の裏面が、そのまま凹の反射面となるように
凸球面ミラーを構成する。

また請求項１の凸球面ミラーの反射面の法線と凸球面ミ
ラーの反射面の法線とを重ね合わせて一致させるに際し
、遮光板に設けた小さなピンホールを通過して凹球面ミ
ラーの反射面から反射した直線状の光が、再びピンホー
ルを通過するように凹球面ミラーの傾きを調整する第１
の調整工程と、前記調整工程完了後に、凸球面ミラーを
凹球面ミラーと遮光板との間の光の光路内に挿入し、凸
球面ミラーの反射面から反射した光が、再び遮光板のピ
ンホールを通過するように凸球面ミラーの傾きを調整す
る第２の調整工程とを含ませて位置合わせ方法を構成す
る。

更に、凸球面ミラーと、この凸球面ミラーの反射面と反
射面を対面、それぞれの反射面のそれぞれの法線を平行
、且つ離間した凹球面ミラーと、直線状のレーザ光を凸
球面ミラーの反射面若しくは凹球面ミラーの反射面に斜
めに照射し、レーザ光をそれぞれの反射面間を往復させ
て当該それぞれの反射面間の空間に浮遊する浮遊微粒子
に照射するレーザ発振器と、 浮遊微粒子が散乱したレーザ光の散乱光を受光して電気
信号に変換して出力する散乱光検出器とを含ませて浮遊
微粒子計数器を構成する。

また、浮遊微粒子計数器において、浮遊微粒子が散乱し
たレーザ光の散乱光を受光する散乱光検出器の前方に、
レーザ光の振動方向と透過軸が直交する偏光板を配設し
て浮遊微粒子計数器を構成する。

なお、本明細書でいう“法線”とは、それぞれの球面ミ
ラーの幾何学的な中心を通過する法線をいう。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、凸球面ミラー、特に凹球面ミラーとの位置合
わせを正確且つ簡単にできる凸球面ミラ、及び前記凸球
面ミラーと凹球面ミラーとを備えた浮遊微粒子計数器に
関する。

半導体装置などを製造するための作業空間となるクリー
ンルーム内の浮遊微粒子の個数（単位体積、例えば１立
方フイートの空間に存在する浮遊微粒子の個数）と、そ
の粒径の計測には、光散乱式の浮遊微粒子計数器が使用
される。

そして、半導体装置の配線パターンの微細化の進展に伴
ってクリーンルーム内の浮遊微粒子の許容しうる個数と
その粒径は、厳しくなっている。

このような背景から、最近では粒径が０．１μｍ程度の
浮遊微粒子の測定が可能なレーザ式の浮遊微粒子計数器
が多く使用されている。

〔従来の技術〕

次に、レーザ方式の従来の浮遊微粒子計数器について、
第３図を参照しながら説明する。

第３図は、従来の浮遊微粒子計数器を説明するための図
で、同図（ａ）は浮遊微粒子計数器の要部の模式的斜視
図、同図（ｂ）は法線を一致させた場合の多重反射膜を
示す図、同図（ｃ）は法線をずらせた場合の多重反射膜
を示す図である。

尚、同じ部品・材料に対しては全図を通して同じ記号を
付与しである。

すなわち、従来の浮遊微粒子計数器は同図（ａ）〜同図
（ｃ）に示すように 球面の凸面側（表面）を反射面１１ａとした球面ミラー
ＩＮ以降、凸球面ミラー１１と呼称）と、凸球面ミラー
１１の反射面１１ａと凹の反射面１２ａを対面、且つ凸
球面ミラー１１の反射面１１ａと反射面１２ａの共通の
法線を平行且つ離間した球面ミラー１２と（以降、凹球
面ミラー１２と呼称）、発生した直線状のレーザ光１３
ａを凹球面ミラー１２の反射面１２ａ（若しくは、凸球
面ミラー１１の反射面１１ａ　）に斜めに照射し、レー
ザ光１３ａを凹球面ミラー１２の反射面１２ａと凸球面
ミラー１１の反射面１１ａとの間を往復させて、それぞ
れの反射面１１ａ。

１２ａとの間の空間に浮遊する浮遊微粒子１０に照射す
るレーザ発振器１３と、 浮遊微粒子１０が散乱したレーザ光１３ａの散乱光１３
ｂを受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出器
１４とを含んで構成したものである。

そして、凸球面ミラー１１の反射面１１ａと凹球面ミラ
ー１２の反射面１２ａとを対面するに際し、同図（ｂ）
に示す如く凸球面ミラー１１の反射面１１ａの法線１１
ｂと凹球面ミラー１２の反射面１２ａの法線１２ｂとを
一致させた状態で、レーザ発振器１３が発生したレーザ
光１３ａを、例えば凹球面ミラー１２の反射面１２ａに
斜めから照射すると、レーザ光１３ａは凸球面ミラー１
１の反射面１１ａと凹球面ミラー１２の反射面１２ａと
の間を何回も往復し、レーザ光１３ａがジグザグ（Ｚｉ
ｇｚａｇ）状態となった多重反射膜１３ｃを形成するこ
ととなる。

しかし、凸球面ミラー１１の反射面１１ａの法線１１ｂ
と凹球面ミラー１２の反射面１２ａの法線１２ｂとを一
致させた状態での多重反射膜１３ｃのレーザ光１３ａの
反射回数は少なくなり、浮遊微粒子１０を計測するに必
要な時間が長くなるという欠点がある。

この欠点を解消するために同図（ｃ）に示す如く、凸球
面ミラー１１の反射面１１ａの法線１１ｂと凹球面ミラ
ー１２の反射面１２ａの法線１２ｂとを平行且つ離間さ
せることによりレーザ光１３ａの反射回数を高め、浮遊
微粒子１０の計測時間を短縮していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、凸球面ミラー１１の反射面１１ａの法線
１１ｂと凹球面ミラー１２の反射面１２ａの法線１２ｂ
とを同時に検出する方法が従来なかった。

このために、凸球面ミラー１１の反射面１１ａの法線１
１ｂと凹球面ミラー１２の反射面１２ａの法線１２ｂを
正確に重ね合わすことは極めて困難であった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、その目的は凹球面ミラーとの位置合わせを正確に
行うことのできる凸球面ミラーの提供（目的ｌ）と、凸
球面ミラーと凹球面ミラーとを備えて浮遊微粒子の個数
を正確に計測できる浮遊微粒子計数器の提供（目的２）
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的ｌは、第１図の本発明の原理説明図に示す如く
凸の反射面２１ａの裏面が凹の反射面２１ｂとなってい
ることを特徴とする請求項１の球面ミラー２１（凸球面
ミラー２１）の反射面２１ａの法線２１Ｃと、球面ミラ
ー２２（凹球面ミラー２２）の反射面２２ａの法線２２
ｂとを重ね合わせて一致させるに際し、遮光板１５に設
けた小さなピンホール１５ａを通過して凹球面ミラー２
２の反射面２２ａから反射した直線状の光１６が、再び
ピンホール１５ａを通過するように凹球面ミラー２２の
傾きを調整する第１の調整工程と、 前記調整工程完了後に、凸球面ミラー２１を凹球面ミラ
ー２２と遮光板１５との間の光１６の光路内に挿入し、
凸球面ミラー２１の反射面２１ｂから反射した光】６が
、再び遮光板１５のピンホール１５ａをｉｌｌ過するよ
うに凸球面ミラー２１の傾きを調整する第２の調整工程
とを有することを特徴とする位置合わせ方法により達成
される。

また、前記目的２は、第２図に示すように、凸球面ミラ
ー２１と、当該凸球面ミラー２１の反射面２１ａと凹の
反射面２２ａを対面、且つ凸球面ミラー２１の反射面２
１ａと凹の反射面２２ａの共通の法線を平行且つ離間し
た凹球面ミラー２２と、発生した直線状のレーザ光２３
ａを凸球面ミラー２１の反射面２１ａ、または凹球面ミ
ラー２２の反射面２２ａに斜めに照射し、レーザ光２３
ａを反射面２１ａと反射面２２ａ間を往復させて当該反
射面２］ａと反射面２２ａとの間の空間に浮遊する浮遊
微粒子１０に照射するレーザ発振器２３と、 浮遊微粒子１０が散乱したレーザ光２３ａの散乱光２３
ｂを受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出器
２４とを含んでなることを特徴とする浮遊微粒子計数器
により達成される。

更に、前記目的２は、浮遊微粒子計数器において、浮遊
微粒子１０が散乱したレーザ光２３ａの散乱光２３ｂを
受光する散乱光検出器２４の前方に、レーザ光２３ａの
振動方向と透過軸を直交させて偏光板２５が配設されて
いることを特徴とする浮遊微粒子計数器によっても達成
される。

〔作　用〕

第１図の（ａ）図に示す凸球面ミラー２１の反射面２１
ａの法線２１ｃと凹球面ミラー２２０反射面２２ａの法
線２２ｂとの重ね合わせは、次のような手順により実行
する。

まず、同図（ｂ）に示す如く凹球・面ミラー２２の反射
面２２ａに、遮光板１５のピンホール１５ａを通過した
直線状の光線、例えばレーザ光１６を照射する。

すると、凹球面ミラー２２の反射面２２ａで反射したレ
ーザ光１６は、遮光板１５を照射してレーザ光１６のス
ポットＳを作る。

この後、遮光板１５上のスポットＳを見ながら凹球面ミ
ラー２２の傾きを調整し、スポットＳを遮光板１５のピ
ンホール１５ａに逐次接近させ、最終的にスポットＳを
ピンホール１５ａに一致させる。

かかる状態は、レーザ光１６が凹球面ミラー２２０反射
面２２ａの法線２２ｂとなっている状態であるので、凹
球面ミラー２２をそのまま固定する。

次いで、本発明に係る凸球面ミラー２１を、この凸球面
ミラー２１の反射面２１ｂを遮光板１５と対面させた状
態にし、遮光板１５と凹球面ミラー２２との間にセント
する。

この後、凹球面ミラー２２で行った要領に従って、遮光
板１５上のスポットＳを遮光板１５のピンホール１５ａ
に一致させる。

そして、この状態では、レーザ光１６が凸球面ミラー２
１の反射面２１ａ（反射面２１ｂ）及び凹球面ミラー２
２の反射面２２ａの共通の法線となっている。

かかる状態を基準にし、凸球面ミラー２１と凹球面ミラ
ー２２との位置合わせを行えば、その位置合わせは正確
、且つ簡単に行えることとなる。

また、斯かる方法によりそれぞれ位置合わせした凸球面
ミラー２１と凹球面ミラー２２とを有する第２図に示す
浮遊微粒子計数器は、凸球面ミラー２１０反射面２１ａ
　と凹球面ミラー２２０反射面２２ａ　との間で形成さ
れるレーザ発振器２３のレーザ光２３ａの多重反射膜２
３ｃの反射回数を正確な値で設定できることとなる。

斯くして、浮遊微粒子計数器は、凸球面ミラー２１と凹
球面ミラー２２との間の空間を浮遊する浮遊微粒子１０
の個数を正確に計測できることとなる。

なお、第１図の（ａ）図は本発明に係る球面ミラー（凸
球面ミラー）の側断面図、同図（ｂ）は凹球面ミラーの
法線検出法を説明するための図、同図（ｃ）は凸球面ミ
ラーの法線検出法を説明するための図である。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例の浮遊微粒子計数器について、第
２図を参照しながら説明する。

第２図（その１）は、本発明の第１の実施例の浮遊微粒
子計数器の要部の模式的斜視図である。

本発明の第１の実施例の浮遊微粒子計数器は第２図（そ
の１）に示すように、 透明なガラス球の一部を径方向に垂直に切り取った側断
面が半月状をした球面レンズ２１ｄの球面側に光を良く
反射する金属、例えばアルミニウムを薄く泉着してアル
ミニウム膜２１ｅを被着し、アルミニウム膜２１ｅの凸
面側を反射面２１ａとし、またアルミニウムｌ’Ｊ　２
１　ｅの裏面を反射面２１ｂとした球面ミラー２１（凸
球面ミラー２１）　　と、凸球面ミラー２１の反射面２
１ａに、ガラス板２２ｃの表面りこ設けた球面の窪みに
アルミニウムを薄く１着して被着したアルミニウム膜２
２ｄの凹面側の反射面２２ａを対面、且つ凸球面ミラー
２１の反射面２１ａの法線２１ｃと反射面２２ａの法線
２２ｂを平行且つ離間した球面ミラー２２（凹球面ミラ
ー２２）と、発生した直線状のレーザ光２３ａを凸球面
ミラー２１の反射面２１ａ若しくは凹球面ミラー２２の
反射面２２ａに斜めに照射し、それぞれの反射面２１ａ
、２２ａとの間にレーザ光２３ａの多重反射膜２３ｃを
形成し、反射面２１ａと反射面２２ａとの間の空間に浮
遊する浮遊微粒子１０に照射するレーザ発振器２３と、
浮遊微粒子１０が散乱したレーザ光２３ａの散乱光２３
ｂを受光し、多重反射膜２３ｃが照射された浮遊微粒子
１０の数量とそれぞれの浮遊微粒子１０の粒径に対応す
る電気信号を出力する散乱光検出器２４とを含んで構成
したものである。

第１の実施例の浮遊微粒子計数器は、請求項１に係る凸
面ミラー２１と凹球面ミラー２２との位置合わせを正確
に行えるため、多重反射膜２３ｃ、即ちレーザ光２３ａ
が凸面ミラー２１の反射面２１ａと凹球面ミラー２２の
反射面２２ａとの間を往復する回数を設計値どうりに設
定できることとなる。

従って、本発明の第１の実施例の浮遊微粒子計数器は、
クリーンルーム等の空間内を浮遊する浮遊微粒子の個数
を正確に測定できることとなる。

第２図（その２）は、本発明の第２の実施例の浮遊微粒
子計数器の要部の模式的斜視図である。

本発明の第２の実施例の浮遊微粒子計数器は、前述した
本発明の第１の実施例の浮遊微粒子計数器の散乱光検出
器２４との前方、すなわち浮遊微粒子１０が散乱したレ
ーザ光２３ａの散乱光２３ｂの入射側に、レーザ光２３
ａの振動方向と透過軸を直交させて偏光板２５を配設し
て構成したものである。

従って、レーザ光２３ａが凸面ミラー２１の反射面２１
ａと凹球面ミラー２２の反射面２２ａとの間を往復しな
がら発散するように拡がって散乱光検出器２４の方向に
も進行する迷光が、偏光板２５により遮光される。

このため、散乱光検出器２４には殆ど浮遊微粒子１０が
散乱したレーザ光２３ａの散乱光２３ｂだけが入射し、
散乱光検出器２４のＳ／Ｎ比が向上する。

なお、上記第２の実施例の浮遊微粒子計数器に球面ミラ
ーを用いる例を上げたが、ミラーとしては平面ミラーを
用いる浮遊微粒子計数器にも適用しうるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、凹球面
ミラーとの位置合わせを正確に行うことのできる凸球面
ミラーを提供できることとなる。

また、本発明の凸球面ミラーを採用した浮遊微粒子計数
器は、クリーンルーム等の空間内を浮遊する浮遊微粒子
の個数とその粒径を正確に計測できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理説明図、 第２図は、本発明の実施例の浮遊微粒子計数器の要部の
模式的斜視図、 第３図は、従来の浮遊微粒子計数器を説明するための図
である。 図において、 １０は浮遊微粒子、 １１と２１は球面ミラー（凸球面ミラー）、１２と２２
は球面ミラー（凹球面ミラー）、１３と２３はレーザ発
振器、 １４と２４は散乱光検出器、 １５は遮光板、 １６は光（レーザ光）をそれぞれ示す。 （ω璋面詩−（凸顛ｉ宜う−）＾使１断面■、ｂ）ｃａ
ｙｌ＆！ラー４＞ｉ　麻！−３１％１ＩＱｊ　１ｌｈａ
　ｉりｔｃ）　　凸４０ミラー町月り和れ刷虻出９ｆ％
ｆ門ｊＪｒ＝Ｉｈｆｌワ序１１−用＾を理観四り 第１図 第 図（Ｖ−〇 ２３【−一も小巻 第 図（々の２〕 ＋３Ｌ−ｆ墾１ＪＬ （０）４湛ｆｔびＩ釘ｔしＱｅジ武′峠糾裡の１１、ｌ ｔｂ＞扛！Ｉ虻歓グ粁ｔｌ企１重ｉ打頴ｓｋｉ図＋３ａ Ｉｃ）ン五ｔｈ丁′ら（ｈ場合ｓ　ｊｔｉ身↑頑を末Ｔ
■８４４遊柳４ｔ）打鰭を絆呵１ｊｆｌｋ口！１３１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）凸の反射面（２１ａ）を有する球面ミラー（２１
   ）において、反射面（２１ａ）の裏面が凹の反射面（２
   １ｂ）となっていることを特徴とする球面ミラー。 （２）請求項１の球面ミラー（２１）の反射面（２１ａ
   ）の法線（２１ｃ）と、球面ミラー（２２）の凹の反射
   面（２２ａ）の法線（２２を）とを重ね合わせて一致さ
   せるに際し、遮光板（１５）に設けた小さなピンホール
   （１５ａ）を通過して球面ミラー（２２）の反射面（２
   ２ａ）から反射した直線状の光（１６）が、再びピンホ
   ール（１５ａ）を通過するように球面ミラー（２２）の
   傾きを調整する第１の調整工程と、 前記調整工程完了後に、球面ミラー（２１）を球面ミラ
   ー（２２）と遮光板（１５）との間の光（１６）の光路
   内に挿入し、球面ミラー（２１）の反射面（２１ｂ）か
   ら反射した光（１６）が、再び遮光板（１５）のピンホ
   ール（１５ａ）を通過するように球面ミラー（２１）の
   傾きを調整する第２の調整工程とを有することを特徴と
   する位置合わせ方法。（３）請求項１の球面ミラー（２
   １）と、 前記球面ミラー（２１）の反射面（２１ａ）と反射面（
   ２２ａ）を対面、且つそれぞれの反射面（２１ａ、２２
   ａ）の法線（２１ｃ、２２ｂ）を平行、且つ離間させた
   球面ミラー（２２）と、 直線状のレーザ光（２３ａ）を球面ミラー（２１）の反
   射面（２１ａ）若しくは前記球面ミラー（２２）の反射
   面（２２ａ）に斜めに照射し、レーザ光（２３ａ）を反
   射面（２１ａ）と反射面（２２ａ）間を往復させて、反
   射面（２１ａ）と反射面（２２ａ）間の空間に浮遊する
   浮遊微粒子（１０）に照射するレーザ発振器（２３）と
   、浮遊微粒子（１０）が散乱したレーザ光（２３ａ）の
   散乱光（２３ｂ）を受光して電気信号に変換して出力す
   る散乱光検出器（２４）とを含んでなることを特徴とす
   る浮遊微粒子計数器。 （４）浮遊微粒子計数器において、 浮遊微粒子（１０）が散乱したレーザ光（２３ａ）の散
   乱光（２３ｂ）を受光する散乱光検出器（２４）の前方
   に、レーザ光（２３ａ）の振動方向と透過軸を直交させ
   て偏光板（２５）が配設されていることを特徴とする浮
   遊微粒子計数器。