JPH05288669A

JPH05288669A - パーティクル検出システム

Info

Publication number: JPH05288669A
Application number: JP4118469A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Nakada; 重範仲田; Yoshimitsu Morita; 芳充森田; Masanori Yamaguchi; 真典山口; Seisaku Kamiya; 誠作神谷; Shintaro Sato; 信太郎佐藤
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】センサーヘッドが小さくて真空装置に簡単に取
り付けることができ、粒径サイズの小さなパーティクル
も精度良く測定できるパーティクル検出システムを提供
する。【構成】真空装置の排気ラインに接続されてパーティク
ルが導かれるパイプ部材１と、このパイプ部材に取り付
けられてビーム光Ｌをパイプ部材内の径方向に放射する
レーザ光源２およびコリメータ光学系３、およびビーム
光を受け止めるビームストッパー４と、パーティクルに
よる散乱光を受光する光ファイバーケーブル５と、この
光ファイバーケーブル５に接続されたフォトマルチプラ
イャー６と、フォトマルチプライャー６の出力信号を処
理する信号処理装置７とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空装置の排気ライン
でガスにより運び出されて来るミクロン、サブミクロン
オーダーのパーティクル（微粒子）を検出するシステム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造装置をはじめとして、ＬＣ
Ｄやディスク製造における薄膜形成装置、エッチング装
置、ＣＶＤ装置などの真空装置は、その内部がきわめて
清浄であることが要求され、ミクロン、サブミクロンオ
ーダーの「ごみ」などの異物であるパーティクルがウエ
ハーやディスクなどに付着すると歩留りが大きく低下す
る。ことに最近では、半導体産業において、半導体の集
積度が非常に高いＤＲＡＭが量産されており、パーティ
クルが生産歩留りに与える影響はきわめて大きい。この
ため、パーティクルを測定するパーティクルモニターが
実用化されており、その測定値に基づいてプロセス条件
を最適化し、更には突発的なパーティクルの発生を検知
して歩留りの向上を図っている。

【０００３】光散乱方式のパーティクルモニターのセン
サーヘッドとしては、例えば特開平２−５５９３７号公
報に開示されたものが知られている。これを図４に基づ
いて説明すると、ケーシング 11 は、筒状体であり、そ
の側部にケーシング 11 の軸線方向に長い長孔である開
口 19 が形成されている。そして、このケーシング 11
を真空装置の排気ラインに取り付けると、真空装置内で
浮遊または降下しているパーティクルが開口 19 からケ
ーシング 11 内に侵入する。ケーシング 11 内の一端側
には、光源として、波長が７８０nmの光を放射する半導
体レーザ２が配置されている。半導体レーザ２の前方に
は光学系３が配置され、半導体レーザ２からの光を光学
系３でビーム光Ｌにするが、ビーム光Ｌはケーシング 1
1 の軸線に沿って進行する。

【０００４】また、開口 19 に対応して一対のフィルタ
ー９と、フィルター９の裏面に光検出センサーとしてＳ
ｉフォトダイオード８が配置されているが、ビーム光Ｌ
の進む方向とパーティクルが侵入する方向で形成される
仮想面と対面するようにフィルター９およびＳｉフォト
ダイオード８が配置されており、このフィルター９，９
の間が検出領域である。また、フィルター９およびＳｉ
フォトダイオード８の下流側に検出領域を通過したビー
ム光Ｌを受け止めるビームストッパー４が配置されてい
る。そして、この検出領域においてビーム光Ｌがパーテ
ィクルに衝突して散乱し、この散乱光がフィルター９を
透過してＳｉフォトダイオード８で検出されるようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、光検出セ
ンサーとしてＳｉフォトダイオードを使用しているが、
Ｓｉフォトダイオードは感度があまり高くないので、例
えば粒径が０．２μm 以下の非常に粒径サイズの小さな
パーティクルを精度良く測定するのに限界があった。こ
れは、小さな粒径サイズからの散乱光が非常に微弱であ
るためである。このため、Ｓｉフォトダイオードに代え
て感度の高いフォトマルチプライヤー（光電子増倍管）
を使用することが試みられている。

【０００６】しかしながら、フォトマルチプライヤーを
センサーヘッド内に組付けると、センサーヘッド自体が
大型化し、真空装置に取り付けるのが困難である。ま
た、フォトマルチプライヤーは、振動や熱に対して敏感
であるので、真空ポンプやモータなどの振動が伝った
り、少し高温になるとミスカウントすることがあり、精
度良く測定できない不具合がある。

【０００７】そこで本発明は、センサーヘッドが小さく
て真空装置に簡単に取り付けることができ、粒径サイズ
の小さなパーティクルも精度良く測定できるパーティク
ル検出システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のパーティクル検出システムは、真空装置
の排気ラインに接続されて当該真空装置内のパーティク
ルが導かれるパイプ部材と、このパイプ部材に取り付け
られて所定断面のビーム光をパイプ部材内の径方向に放
射するレーザ光源およびコリメータ光学系、およびビー
ム光を受け止めるビームストッパーと、ビーム光の直射
を受けない位置であって、パーティクルによる散乱光を
受容する位置に取り付けられた光ファイバーケーブル
と、この光ファイバーケーブルに接続されたフォトマル
チプライャーと、フォトマルチプライャーの出力信号を
処理する信号処理装置とで構成する。

【０００９】

【作用】すなわち、光検出センサーとして感度の高いフ
ォトマルチプライャーを使用するが、これをセンサーヘ
ッドのケーシングであるパイプ部材内に組み込まず、パ
イプ部材内の散乱光を光ファイバーケーブルによってフ
ォトマルチプライャーに導くので、センサーヘッドが大
型化せず、真空装置に簡単に取り付けることができる。
そして、センサーヘッドと分離されたフォトマルチプラ
イャーは、振動や熱の影響を受けず、粒径サイズの小さ
なパーティクルも精度良く測定できる。また、フォトマ
ルチプライャーを冷却した状態で使用することも可能で
あり、これによってＳ／Ｎ比は大幅に向上し、更に小さ
な粒径サイズのパーティクルも測定することができる。

【００１０】

【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいて本発明を
具体的に説明する。図１および図２において、パイプ部
材１には、有底筒状の光源ケース 11 とケーブルケース
12 およびストッパーケース 13 が同一レベルで放射状
に取り付けられている。なお、光源ケース 11 とストッ
パーケース 13 が対向し、ケーブルケース 12 は光源ケ
ース 11 と交わっている。そして、パイプ部材１の端部
にフランジ 14, 15が形成されている。このように、こ
のパイプ部材１およびこれに付属する光源ケース 11 な
どで図４に示す従来のセンサーヘッドのケーシング 11
を構成している。

【００１１】光源ケース 11 内には、光源として、波長
が７８０nmの光を放射する半導体レーザ２が配置され、
半導体レーザ２の前方にはレンズ 31 と絞り 32 からな
るコリメータ光学系３が配置されている。また、ストッ
パーケース 13 内には、表面に反射防止膜が形成された
ビームストッパー４が配置されている。そして、半導体
レーザ２からの光をコリメータ光学系３で所定の断面形
状をしたビーム光Ｌにするが、ビーム光Ｌはパイプ部材
１内の検出領域 16 を横切って進行し、ビームストッパ
ー４で受け止められる。

【００１２】ケーブルケース 12 内には、集光レンズ 5
1 が配置されるとともに、所定長さの光ファイバーケー
ブル５の一方の端面が集光レンズ 51 と対面している。
ここで、ケーブルケース 12 が光源ケース 11 と直交し
ているので、光ファイバーケーブル５は、ビーム光Ｌの
進行方向を横切る方向から、つまりビーム光Ｌの直射を
受けない位置に取り付けられている。

【００１３】フォトマルチプライャーインターフェース
ユニット 66 内には、フォトマルチプライャーケース 6
1 、フォトマルチ用高圧電源 63 、プリアンプ 64 など
が配置されている。そして、フォトマルチプライヤーケ
ース 61 内には、集光レンズ52 とともに光検出センサ
ーのフォトマルチプライャー６が配置され、光ファイバ
ーケーブル５の他方の端面が集光レンズ 52 と対面して
いる。つまり、フォトマルチプライャー６とセンサーヘ
ッドのケーシングであるパイプ部材１と分離され、光フ
ァイバーケーブル５を介して接続されている。なお、集
光レンズ 51, 52 は必ずしも必要ではないが、集光レン
ズ 51, 52 を使用すると検出領域 16 とフォトマルチプ
ライャー６の結合効率を上げることができる。そして、
フォトマルチプライャー６はプリアンプ 64 を介してリ
ード線 62 で信号処理装置（コントローラー）７に接続
されている。また、半導体レーザ２はレーザ駆動電力供
給線 65 で信号処理装置７に接続されている。

【００１４】しかして、パイプ部材１の一方のフランジ
14 を真空装置（図示略）の排気ラインに接続するとと
もに、他方のフランジ 15 を真空ポンプ（図示略）に接
続する。これによって、真空装置内のパーティクルがパ
イプ部材１の検出領域 16 に導かれる。従って、ビーム
光Ｌがパーティクルに衝突して散乱し、点線で示す散乱
光Ｌ´が光ファイバーケーブル５を介してフォトマルチ
プライャー６に入射する。そして、フォトマルチプライ
ャー６で電気信号に変換され、その電気信号が信号処理
装置７で処理され、信号処理装置７の液晶パネル 71 に
パーティクル数がカウントされる。

【００１５】他の実施例として、図３に示すように、ビ
ームストッパー４の後方に、つまりビーム光Ｌが直射し
ない位置にやや大きな集光レンズ 51 を配置し、この集
光レンズ 51 を介して光ファイバーケーブル５で点線で
示す散乱光Ｌ´を受容するようにしてもよい。これは、
ビーム光Ｌと同じ方向に進む強度の大きな散乱光Ｌ´を
受容できるので有効な方法である。

【００１６】このように、検出領域 16 の散乱光を光フ
ァイバーケーブル５によって感度の高いフォトマルチプ
ライャーに導くので、センサーヘッドのケーシングであ
るパイプ部材１が大型化せず、真空装置に簡単に取り付
けることができる。そして、パイプ部材１と分離された
フォトマルチプライャー６は、振動や熱の影響を受けな
い場所に設置できるのでこれらの悪影響を受けず、粒径
サイズの小さなパーティクルも精度良く測定できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサーヘッドが小さくて真空装置に簡単に取り付ける
ことができ、粒径サイズの小さなパーティクルも精度良
く測定できるパーティクル検出システムとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の断面図である。

【図２】本発明実施例の斜視図である。

【図３】他の実施例の説明図である。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１パイプ部材１１光源ケース１２ケーブルケース１６検出領域２半導体レーザ３コリメータ光学系４ビームストッパー５光ファイバーケーブル６フォトマルチプライャー６１フォトマルチプライヤーケース６３フォトマルチ高圧電源６４プリアンプ６５レーザ駆動電力供給線６６フォトマルチプライヤーインターフェースユニ
ット７信号処理装置８ＳｉフォトダイオードＬビーム光Ｌ´ 散乱光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口真典静岡県御殿場市駒門１−90 ウシオ電機株式会社内 (72)発明者神谷誠作静岡県御殿場市駒門１−90 ウシオ電機株式会社内 (72)発明者佐藤信太郎静岡県御殿場市駒門１−90 ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空装置の排気ラインに接続されて当該
真空装置内のパーティクルが導かれるパイプ部材と、このパイプ部材に取り付けられて所定断面のビーム光を
パイプ部材内の径方向に放射するレーザ光源およびコリ
メータ光学系、およびビーム光を受け止めるビームスト
ッパーと、該ビーム光の直射を受けない位置であって、パーティク
ルによる散乱光を受容する位置に取り付けられた光ファ
イバーケーブルと、この光ファイバーケーブルに接続されたフォトマルチプ
ライャーと、フォトマルチプライャーの出力信号を処理する信号処理
装置とからなることを特徴とするパーティクル検出シス
テム。