JPH056132B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ｛産業上の利用分野｝ 本発明は、集積回路の製造工程における洗浄用
などに使用される超純水その他の液体に混入した
微粒子の計測装置に関するものである。

｛従来の技術｝ 集積回路の製造工程での洗浄用その他の用途に
使用される水は、微粒子の混入量が極めて少ない
超純水などが使用されているが、このような超純
水その他の液体に混入した微粒子の計測装置とし
て、例えば実開昭61−189251号公報に開示された
ものが知られている。

この液体の微粒子の計測装置は、円筒状のセル
の軸線方向の一端に、セル内に計測水を供給する
ノズルが設けられるとともに、他端に前記計測水
の排出用パイプが配置されている。そして、前記
セルの径方向の相対した位置のそれぞれに、光線
透過用の窓が設けられ、かつ前記各窓を結ぶ線に
対しほぼ直角の位置に検出窓が設けられ、この検
出窓の外側に光学系を介して光検出器が配置され
ている。また、前記光線透過用の窓の外側に発光
器が配置されたものである。

この計測装置による微粒子の計測は、前記ノズ
ルからセル内に計測水を噴出させ、それを排出用
パイプから排出させる。そして、前記発光器から
ヘリウムネオンレーザなどの光線を、相対して設
けられた一対の光透過用の窓によつて、前記セル
を通過させるが、このセルを通過する光線は、ノ
ズルから噴出した計測水も透過する。

したがつて、前記計測水に微粒子が混入してい
ると、それに前記光線が当たつて散乱する。この
微粒子に当たつて散乱し、検出窓を透過した光を
光学系を介して光検出器で検出する。この検出し
た光に基づいて、前記微粒子の数及び粒度を計測
するものである。

｛発明が解決しようとする問題点｝ 前記従来の微粒子の計測装置において、ノズル
から噴出した計測水を透過させるレーザ光のガウ
ス分布は、その径方向の中心部が強く、両側部に
なるに従つて弱くなるから、レーザ光の両側部を
通過した微粒子からの散乱光の強度は、その粒度
に比例しない。しかも、前記微粒子の散乱光の強
度は、その微粒子の速度に反比例するが、ノズル
から噴出した計測水の流速は、ノズルの中心部に
比して周囲部の方が小さくなる。

そして、前記従来の計測装置は、計測水に混入
した微粒子に当たつて散乱した光線を、ノズルか
ら噴出した計測水の側面位置で検出している。

したがつて、光学系と相対した計測水の両側部
を計測域から除く、部分計測においても、光学系
と相対した計測水の前後両側部の微粒子の散乱光
は検出されるから、粒度の分解能が低下し、
0.4μm程度以下の微粒子の粒度を測定することは
困難である問題がある。

したがつて、計測した微粒子の粒度から、その
微粒子の種類や混入場所などを推定して、その微
粒子の混入を阻止するようなことに計測結果を活
用することは困難であつた。

本発明は、上記のような問題を解決するものて
あつて、計測液体に混入した微粒子の粒度分布も
高精度で計測することが可能な液体中の微粒子計
測装置をうることを目的とするものである。

｛問題点を解決するための手段｝ 本発明の液体中の微粒子計測装置は、計測液体
が供給されるセルの一端に、このセル内に計測液
体を噴出するノズルが設けられ、かつこのノズル
の軸線とほぼ直交する位置において前記セルに設
けられた入射窓を介し、前記ノズルから噴出させ
た計測液体に光線が照射され、前記計測液体に混
入した微粒子に当たつて散乱した光線を検出し
て、前記微粒子を計測する計測装置において、前
記散乱光を透過させる検出窓が、ノズルの噴出口
と相対してセルに設けられ、この検出窓の外側に
光学系及び散乱光のしぼりと光検出器が配置され
たことを特徴とするものである。

｛作用｝ この液体中の微粒子計測装置は、ノズルからセ
ル内に計測液体を噴出し、かつ入射窓からセル内
にレーザなどの光線を入射して、前記ノズルから
噴出した計測液体を通過させる。この計測液体を
通過する光線が、計測液体に混入した微粒子に当
たると散乱光が生じる。この散乱光を、前記ノズ
ルの噴出口と相対して配置した検出窓を介して光
検出器で検出し、この検出した散乱光に基づいて
微粒子の数と大きさを計測するものである。

この検出窓を透過した散乱光において、光検出
器に入射する範囲をしぼりで設定するものであ
り、しかも、ノズルの噴出口と相対して前記検出
窓が設けられているから、ノズルから噴出した計
測液体において、その径方向の断面の中心側の流
速差が小さい微粒子からの散乱光のみを検出する
ことが可能である。しかも、前記散乱光として、
計測液体を通過させた光線の径方向の中心部のガ
ウス分布の差が小さい範囲を使用することが可能
であつて、微粒子の大きさにほぼ比例した強度の
散乱光を計測して、微粒子の粒度の計測精度を向
上させることができる。

｛実施例｝ 本発明の液体中の微粒子計測装置の実施例を第
１〜２図について説明する。

第１〜２図において、１はアルミニウムなどの
金属または遮光性のプラスチツクで形成された計
測水が供給されるセルで、その一端に計測水を噴
出させるノズル２が挿入されている。３はセル１
の他端部に設けられた計測水の排出孔で、この排
出孔３に排出用のパイプ４が接続されている。

５はノズル２の軸線と直交する位置において、
セル１に設けられた光線の入射窓、６は入射窓５
と相対してセル１に設けられた透過窓で、入射窓
５からセル１内に入射した光線を透過窓６からセ
ル１外に出すように構成されている。そして、入
射窓５と透過窓６は、それらを透過した光線がノ
ズル２の噴出口２ａの近くを通過する位置に配置
されている。

また、前記入射窓５と透過窓６のそれぞれの界
面に水との屈折率の差によつて生じる迷光が計測
結果に影響することを防ぐため、入射窓５と透過
窓６のそれぞれとノズル２との間隔がやや大きく
設定されている。

７はノズル２の噴出口２ａと相対してセル１に
取付けた検出窓で、計測水の微粒子に当たつて散
乱した光線をこの検出窓７から検出する。８は検
出窓７の外側に配置された光学系、９は光学系８
を透過した光線を検出する光検出器、１０は光学
系８を透過して光検出器９に入る光線の範囲を調
節するために、光学系８と光検出器９との間に配
置されたしぼりで、その口径が任意に調節可能に
構成されている。１１はヘリウムネオンレーザな
どの発光器、１２はノズル２に供給する計測水の
定流量装置である。

この液体中の微粒子計測装置による微粒子の計
測は、計測水をノズル２からセル１内に噴出させ
る。この計測水は、ノズル２から噴出後圧力が低
下してセル１内の全体に拡散して、排出孔３から
順次排出されるが、ノズル２の噴出口２ａの近く
では、ノズル２内の速度分布をほぼ維持し、噴出
口２ａの形状をほぼ保持して流動する。

そして、発光器１１の光線Ｌを入射窓５からセ
ル１内に入射し透過窓６からセル１外に出すが、
前記光線は、ノズル２から噴出し、かつその噴出
口２ａの近くでいまだ噴出口２ａの形状をほぼ保
持して流動する計測水を透過するから、計測水に
微粒子が混入していると、その微粒子に前記光線
が当たつて散乱する。

この散乱光において、検出窓７を透過した光線
を光学系８を介し光検出器９で検出して、前記微
粒子の数とその径を計測するものであるが、検出
窓７の外側にしぼり１０が設けられているから、
このしぼり１０を調節することによつて、検出窓
７を透過した散乱光において、光検出器９に入る
範囲を任意に設定することが可能である。しか
も、前記検出窓７は、ノズル２の噴出口２ａと相
対して配置されている。

したがつて、しぼり１０の調節によつて、第２
図に例示したように、ノズル２の噴出口２ａから
ほぼ棒状で噴出する計測水Ａの径方向の断面の周
囲部を流動する微粒子の散乱光は、光検出器９に
入射しないように、計測域Ｂから除外することが
可能である。すなわち、ノズル２から噴出した計
測水において、流速の差が小さい中央側を流動す
る微粒子からの散乱光のみが光検出器９に入射す
るようにすることができる。

しかも、第２図に例示したように、レーザ光線
などの光線Ｌのガウス分布の差が小さい中央部の
散乱光のみが計測域Ｂに入るように、計測域Ｂを
設定することが可能である。このため、検出器９
に入射される散乱光は、すべて各微粒子の大きさ
にほぼ正しく比例した強度になるから、微粒子の
径の計測精度を0.2μm程度まで向上させることが
可能である。

このため、計測結果から、水などの液体に混入
した微粒子の種類などを推定して、その微粒子の
混入を防ぐことも可能になり、計測結果を有効に
活用することができる。

また、計測水に混入した微粒子の径よりも、混
入した微粒子の全数を計測したいときは、計測水
の全体の微粒子からの散乱光が光検出器９に入射
されるように、しぼり１０を開くことによつて、
全微粒子に当たつて散乱した光のすべてが、光検
出器９に入射されるから、微粒子の全数が計測で
きる。

この実施例のしぼり１０は、その口径を調整可
能として、計測水の微粒子の計測の目的に対応す
ることを可能にしているが、しぼり１０は、その
口径が一定のものを使用することも可能である。

第３図は別実施例を示すものである。

この実施例の計測装置は、前記第１図に示した
実施例の計測装置における入射窓と透過窓による
迷光の影響を一層少なくするものである。

第３図において、１はセル、２はノズル、１５
はノズル２を配置したセル１の端部に設けられた
注水孔で、これからセル１内に清浄なシースフロ
ー水が注入される。１６はセル１内にほぼ同軸
に、かつそれと間隔をおいて配置された整流筒
で、前記注水孔１５及び排出孔３のそれぞれに連
通している。

この整流筒１６は、遮光性があるプラスチツク
やゴムまたは黒アルマイト処理されたアルミニウ
ムなどの任意の材料で形成することが可能である
が、黒色などの光線の反射が少ない色にすること
が適当である。

１７ａ，１７ｂは入射窓５と透過窓６のそれぞ
れと相対して整流筒１６に形成された通過孔で、
入射窓５から入射された光線がこの通過孔１７
ａ，１７ｂを通過して透過窓６からセル１外にで
るように構成されている。１８は整流筒１６に適
当に設けられた通水孔である。１９は注水孔１５
に接続されたパイプである。

他の構成は、第１図に示した実施例と同じであ
るから、同符号を付して詳細な説明を省略した。

この計測装置は、注水孔１５からセル１内に清
浄なシースフロー水を注入し、かつノズル２から
計測水を整流筒１６内に噴出させるものであつ
て、ノズル２の噴出口２ａの近くでは計測水は、
シースフロー水で包囲された状態で直進し、その
圧力の低下にしたがつてシースフロー水と混合し
て排出孔３から排出される。

そして、入射窓５と透過窓６のそれぞれの界面
で屈折して生じた迷光が、検出窓７に達すること
を整流筒１６が防ぎ、かつシースフロー水と計測
水との界面では、光線は直進し、屈折による迷光
が生じないから、計測結果に対する迷光の影響を
最低限にすることができ、微粒子の径の計測精度
を一層向上させることができる。

｛発明の効果｝ 本発明の液体中の微粒子計測装置は上記のよう
に、液体に混入した微粒子に当たつて散乱した光
線を、ノズルの噴出口と相対して配置された検出
窓を介して検出するものであり、かつ前記検出窓
を透過して光検出器に入射される散乱光の範囲を
しぼりで設定するものである。

したがつて、ノズルから噴出した計測液体にお
いて、その径方向の断面の中心側の流速の差が小
さい範囲の微粒子からの散乱光のみを光検出器に
入射することが可能であり、かつ計測液体を透過
する光線において、その径方向の中心側のガウス
分布の差が小さくて、散乱強度が微粒子の径にほ
ぼ比例する範囲を、散乱光として使用することが
可能であるから、微粒子の径も高い精度で計測す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は断正面
図、第２図はノズルの噴出口部の拡大平面図、第
３図は別実施例の断正面図である。 １……セル、２……ノズル、５……入射窓、７
……検出窓、８……光学系、９……光検出器、１
０……しぼり。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 計測液体が供給されるセルの一端に、このセ
   ル内に計測液体に噴出するノズルが設けられ、か
   つこのノズルの軸線とほぼ直交する位置において
   前記セルに設けられた入射窓を介し、前記ノズル
   から噴出させた計測液体に光線が照射され、前記
   計測液体に混入した微粒子に当たつて散乱した光
   線を検出して、前記微粒子を計測する計測装置に
   おいて、前記散乱光を透過させる検出窓が、ノズ
   ルの噴出口と相対してセルに設けられ、この検出
   窓の外側に光学系及び散乱光のしぼりと光検出器
   が配置されたことを特徴とする液体中の微粒子計
   測装置。