JPH05206236A - 真空装置内のパーティクルの測定方法 - Google Patents

真空装置内のパーティクルの測定方法

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JPH05206236A
JPH05206236A JP1041492A JP1041492A JPH05206236A JP H05206236 A JPH05206236 A JP H05206236A JP 1041492 A JP1041492 A JP 1041492A JP 1041492 A JP1041492 A JP 1041492A JP H05206236 A JPH05206236 A JP H05206236A
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JP
Japan
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particles
particle
scattered light
laser beam
intensity distribution
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Withdrawn
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JP1041492A
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English (en)
Inventor
Kenji Nittami
憲二 新田見
Yasuharu Miyagawa
康陽 宮川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パーティクルがレーザービームを横切り始め
た時から完全にレーザービーム領域から出てしまうまで
の散乱光の強度差を測定して、その強度の変化によって
パーティクルの速度を推定し、それによって、パーティ
クルの大きさを求める。 【構成】 レーザービームをパーティクル11に照射し
てその時に発生する散乱光を測定してパーティクルを検
知する真空装置内のパーティクルの測定方法において、
散乱光を面分解能を有するCCD受光素子12で受光
し、その受光した散乱光を面分解して散乱光強度分布を
得て、その散乱光強度分布に基づいて、パーティクル1
1の速度とパーティクルの大きさを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空チャンバーの排気
系の配管に設置し、レーザーでパーティクルを検知する
真空装置内のパーティクルの測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば、
以下に示すようなものがあった。図5はかかる従来の真
空装置内のパーティクル(パーティクルが大きい場合)
の測定方法を示す図、図6は従来の真空装置内のパーテ
ィクル(パーティクルが小さい場合)の測定方法を示す
図である。
【0003】これらの図に示すように、レーザーダイオ
ード1から発せられるレーザービーム3はレンズ2を通
して測定すべきパーティクル4に照射される。すると、
パーティクル4の粒子の大きさは、レーザービーム3が
パーティクル4にあたって発生する散乱光をホトダイオ
ード6により受光し、パーティクル4の大きさによって
受光される散乱光強度が異なることによって大きさを評
価していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べたパーティクルの測定方法では、レーザービーム自体
が強度分布を持っているため、レーザービーム3の中心
から遠く離れた部分を通って検知されたパーティクル4
の散乱光強度は、レーザービーム中心部分を通って検知
されたパーティクル4の散乱光強度と比べると、同じ粒
径であっても弱いために、散乱強度差のみで見ると小さ
いものとして評価してしまうという問題があった。
【0005】本発明の目的は、以上述べたレーザービー
ム自体の強度分布によって、パーティクルが発する散乱
光強度が異なり、パーティクルの大きさを正確に測定で
きないという問題点を除去するため、パーティクルがレ
ーザービームを横切り始めた時から、完全にレーザービ
ーム領域から出てしまうまでの散乱光の強度差を測定し
て、その強度の変化によってパーティクルの速度を推定
し(小さいパーティクルの速度は速く、大きいパーティ
クルの速度は遅い)、それによって、パーティクルの大
きさを求める真空装置内のパーティクルの測定方法を提
供することにある。
【0006】本発明の他の目的は、複数個のパーティク
ルを個別のものとしてパーティクルの速度を推定し、そ
れによって、パーティクルの大きさを求める真空装置内
のパーティクルの測定方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、レーザービームをパーティクルに照射し
て、その時に発生する散乱光を測定してパーティクルを
検知する真空装置内のパーティクルの測定方法におい
て、前記散乱光を面分解能を有するCCD受光素子で受
光し、該受光した散乱光を面分解して散乱光強度分布を
得て、該散乱光強度分布に基づいてパーティクルの速度
とパーティクルの大きさを検知するようにしたものであ
る。
【0008】また、前記パーティクルが複数個存在する
場合に、個別のパーティクルとしてそれらの速度とパー
ティクルの大きさを検知するようにしたものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、上記したように、真空装置の
排気系ガスによって押し流されてくるパーティクルにレ
ーザービームを当てて、面分解能を有する受光素子に散
乱光を受光し、強度分布を持つレーザービームスポット
(検出領域)内をパーティクルが通過していく時に発す
る散乱光分布を面分解して受光する。
【0010】その時にパーティクルの大きさによって通
過速度が異なり、散乱光の強度分布も異なるので、散乱
光強度差を測定することによって、パーティクルの大き
さを測定するようにしたものである。また、パーティク
ルが複数個存在する場合にも、個別のパーティクルとし
てそれらの速度とパーティクルの大きさを検知すること
ができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施例を
示すパーティクルの測定部の概略構成図、図2はそのC
CD受光素子によって受光されたパーティクルの速度が
速い場合の散乱光強度分布を示す図、図3はそのCCD
受光素子によって受光されたパーティクルの速度が遅い
場合の散乱光強度分布を示す図である。
【0012】これらの図に示すように、パーティクル1
1の進行方向と平行にCCD受光素子12の受光面が配
置されている。そのCCD受光素子12の右手にはレー
ザービームスポット(検出領域)10の断面が示されて
いる。該レーザービームスポット10は、例えば、三段
階の強レーザービーム領域10c、中レーザービーム領
域10b、弱レーザービーム領域10aの強度分布が存
在している。
【0013】図2はパーティクル11が速くレーザービ
ームスポットを通り抜ける時に発する散乱光の位置に対
する強度分布を示している。図3はパーティクル11が
遅くレーザービームスポットを通り抜ける時に発する散
乱光の位置に対する強度分布を示している。図2に示す
ように、パーティクル11の速度が速い場合は、強度分
布は緩やかかとなり、図3に示すように、パーティクル
11の速度が遅い場合は強度分布は立ってくる。このよ
うに差が生じることによって、パーティクル11の速度
を検知し、その速度からパーティクルの大きさを検知す
る。
【0014】この点を図4を用いて詳細に説明する。ま
ず、レーザービームスポットにおけるレーザービーム強
度は、図4(a)に示すように、中央部は強く、周辺部
は弱くなっている。そこで、図4(b)に示すように、
レーザービームスポット10内にパーティクル11が1
個入ってそれが出ていくまで散乱光は、位置がA,B…
Eと変わると、図4(c)に示すように、A1 ,B1
1 としてCCD受光素子で測定される。これを積分す
ると、レーザービームのパルスの数(幅)にもよるが、
パーティクル11が速ければ反射する確率も低くなる
(あたる回数が少なくなる)。速い場合はaに示すよう
に積分された強度分布は低くなり、遅い場合はbに示す
ように強度分布が立ってくる。この強度差によって速度
を測定する。
【0015】図7は本発明の第2の実施例を示すパーテ
ィクルの測定部の概略構成図、図8はそのCCD受光素
子によって受光されたパーティクルの速度が速い場合の
散乱光強度分布を示す図、図9はそのCCD受光素子に
よって受光されたパーティクルの速度が遅い場合の散乱
光強度分布を示す図である。図7に示すように、パーテ
ィクル21がレーザービームスポット20を通り抜ける
時に発する散乱光強度分布をCCD受光素子23によっ
て受光するが、そのCCD受光素子23で受光する機構
にシャッター(図示なし)を設けてCCD受光素子23
でパーティクル21を検知してから一定時間経過後に一
定時間間隔だけ受光するようにすると、パーティクル2
1の速度が速ければ、図8に示すように、強度分布の最
大の値はガス流れの下流側に対応するCCD受光素子2
3の位置に現れる。一方、図9に示すように、遅ければ
強度分布の最大値はガス流れの上流側に対応するCCD
受光素子23の位置に現れる。
【0016】したがって、そのことによって、パーティ
クル21の速度を検知し、大きさを求めるようにする。
この点について、より詳細に説明すると、図1ではCC
D受光素子12は常時ONした状態であるが、この実施
例の場合はCCD受光素子23で一定時間測定したらO
FFするようにする。レーザービームのパルス幅にもよ
るが、パーティクル21が速い場合には、パーティクル
21にレーザービームがあたって、CCD受光素子23
に受光される散乱光の数も少なくなり、それによって積
分された散乱光強度も低くなるので、パーティクル21
の速度を推定することができる。トリガーをかければ、
パーティクルが速くて、トリガーのパルス幅が短いと、
上流の方に強度分布の最大値がくるので、トリガーパル
ス幅と強度分布によってパーティクルの速度を推定する
ことができる。
【0017】すなわち、図10(b)に示すように、パ
ーティクル21がレーザービームスポット20を通り抜
ける時に、オン(シャッターが開いて)から一定時間後
の積分値αは、図10(a)のようになり、オン後ある
瞬時の値βは、図10(c)のようになる。次いで、図
11は本発明の第3の実施例を示すパーティクルの測定
部の概略構成図、図12はそのCCD受光素子による測
定を行う方法を示す図である。
【0018】この実施例では、従来のホトダイオードに
代えて、面分解能を有するCCD受光素子35を用いて
受光するようにしている。レーザーダイオード31から
発光されるレーザービーム33は、レンズ32を介し
て、複数個のパーティクル33a,33bに照射され
る。すると、それらの複数個のパーティクル33a,3
3bからそれぞれ散乱光34a,34bが生じて、それ
らの散乱光34a,34bは面分解能を有するCCD受
光素子35で受光される。
【0019】これにより、図11に示すように、レーザ
ビームスポット中に複数個のパーティクル33a,33
bが存在する場合でも、CCD受光素子35が面分解能
を有するので、散乱光34a,34bの分離が可能とな
る。また、図12(a)に示すように、複数個のパーテ
ィクル36a,36bが互いに接近して、図12(b)
に示すように、複数個のパーティクル36a,36bの
散乱光37a,37bの裾部が重なり合う場合でも、図
12(c)に示すように、CCD受光素子35で検出さ
れる散乱光の山の数を求めて、CCD受光素子35で検
出される散乱光をスペクトルに分解することにより、複
数個のパーティクルを個別に正確に測定することができ
る。
【0020】図13は上記した面分解能を有するCCD
受光素子によって検出された出力信号に基づいてパーテ
ィクルの速さ及び大きさの測定システムの概略ブロック
図である。この図に示すように、面分解能を有するCC
D受光素子41からの出力信号はインターフェース44
を介して、CPU42、メモリ45に取り込まれる。C
PU42はクロック43を内蔵している。処理されたデ
ータはインターフェース46を介して、出力装置47に
出力される。
【0021】以下、パーティクルの速度及び大きさの具
体的測定について、図13を用いて説明する。CCD受
光素子41からの上記図2及び図3、又は図8及び図9
に示される各種の情報を、例えばCPU42により、メ
モリ45内の参照情報と比較したり、演算したりして、
パーティクルの速度を求める。
【0022】そして、パーティクルの速さvは、 v=1/m …(1) ここで、mは質量であり、パーティクルの大きさは、略
球形状であると仮定すると、 m=k(4/3)πr3 =k(1/6)πD3 …(2) (1)式及び(2)式より、 D=〔6/(Kπv)〕1/3 …(3) ここで、kは定数、rはパーティクルの半径、Dはパー
ティクルの直径である。
【0023】したがって、パーティクルの速さvが求め
られると、上記式(2)及び上記式(3)をCPU42
より、パーティクルの直径D、つまり、パーティクルの
大きさを求めることができる。また、CCD受光素子4
1からの各種の情報を、例えばCPU42により、メモ
リ45内の参照情報と比較したり、演算したりして、パ
ーティクルの速度及び大きさを検知することができる。
【0024】このように、パーティクルによる散乱光の
強度分布の変化を、面分解能を有するCCD受光素子に
よって受光するようにしたので、複数個のパーティクル
が検出領域に入った場合でも、それぞれのパーティクル
を個別のパーティクルとして測定することができる。パ
ーティクル数の測定能力を向上させることができる。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。
【0025】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、パーティクルによる散乱光の強度分布の変化を
面分解能を有するCCD受光素子で受光するようにした
ので、散乱光の強度分布を測定することによって、パー
ティクルの速度を検知することができる。
【0026】また、この速度からパーティクルの大きさ
も測定することができる。更に、面分解能を有するCC
D受光素子によって、複数個のパーティクルが検出領域
に入った場合でも、それぞれのパーティクルを個別のパ
ーティクルとして確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すパーティクルの測
定部の概略構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示すCCD受光素子に
よって受光されたパーティクルの速度が速い場合の散乱
光強度分布を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施例を示すCCD受光素子に
よって受光されたパーティクルの速度が遅い場合の散乱
光強度分布を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示す散乱光強度分布の
発生の説明図である。
【図5】従来の真空装置内のパーティクル(パーティク
ルが大きい場合)の測定方法を示す図である。
【図6】従来の真空装置内のパーティクル(パーティク
ルが小さい場合)の測定方法を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施例を示すパーティクルの測
定部の概略構成図である。
【図8】本発明の第2の実施例を示すCCD受光素子に
よって受光されたパーティクルの速度が速い場合の散乱
光強度分布を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施例を示すCCD受光素子に
よって受光されたパーティクルの速度が遅い場合の散乱
光強度分布を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施例を示す散乱光強度分布
の発生の説明図である。
【図11】本発明の第3の実施例を示すパーティクルの
測定部の概略構成図である。
【図12】本発明の第3の実施例を示すそのCCD受光
素子による測定を行う方法を示す図である。
【図13】本発明の実施例を示す面分解能を有するCC
D受光素子によって検出された出力信号に基づいてパー
ティクルの速さ及び大きさの測定を行うシステムの概略
ブロック図である。
【符号の説明】
10,20 レーザービームスポット 10a 弱レーザービーム領域 10b 中レーザービーム領域 10c 強レーザービーム領域 11,21 パーティクル 12,23,35,41 面分解能を有するCCD受
光素子 31 レーザーダイオード 32 レンズ 33a,33b,36a,36b 複数個のパーティ
クル 34a,34b,37a,37b 散乱光 44,46 インターフェース 42 CPU 43 クロック 45 メモリ 47 出力装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザービームをパーティクルに照射し
    てその時に発生する散乱光を測定してパーティクルを検
    知する真空装置内のパーティクルの測定方法において、
    (a)前記散乱光を面分解能を有するCCD受光素子で
    受光し、(b)該受光した散乱光を面分解して散乱光強
    度分布を得て、(c)該散乱光強度分布に基づいてパー
    ティクルの速度とパーティクルの大きさを検知するよう
    にしたことを特徴とする真空装置内のパーティクルの測
    定方法。
  2. 【請求項2】 前記パーティクルが複数個存在する場合
    に、個別のパーティクルとしてそれらの速度とパーティ
    クルの大きさを検知するようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の真空装置内のパーティクルの測定方法。
JP1041492A 1992-01-24 1992-01-24 真空装置内のパーティクルの測定方法 Withdrawn JPH05206236A (ja)

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JP (1) JPH05206236A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861951A (en) * 1996-12-16 1999-01-19 Nec Corporation Particle monitoring instrument
WO2016199916A1 (ja) * 2015-06-12 2016-12-15 住友重機械工業株式会社 イオン注入装置

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US5861951A (en) * 1996-12-16 1999-01-19 Nec Corporation Particle monitoring instrument
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990408