JPH0735678A - パーティクルセンサーヘッド - Google Patents

パーティクルセンサーヘッド

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JPH0735678A
JPH0735678A JP5199889A JP19988993A JPH0735678A JP H0735678 A JPH0735678 A JP H0735678A JP 5199889 A JP5199889 A JP 5199889A JP 19988993 A JP19988993 A JP 19988993A JP H0735678 A JPH0735678 A JP H0735678A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
cylindrical mirror
photodetectors
photodetector
sensor head
Prior art date
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Pending
Application number
JP5199889A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenori Nakada
重範 仲田
Seisaku Kamiya
誠作 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP5199889A priority Critical patent/JPH0735678A/ja
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 散乱光方式の粒子検出手段において、散乱光
を捕捉する効率が変化することなくセンサー自身の高性
能化、光検出器自身が発生するパルス性ノイズに起因す
る粒子検出時のバックグラウンドカウントの低減、また
製造コストの低減を実現可能にしたセンサーヘッドを提
供することにある。 【構成】軸線方向に長くてパーティクルが進入する取入
口を側部に有する筒状のケーシング内に、光源と、この
光源から放射された光をビーム形状に成形する光学系
と、このビーム光の進む方向とパーティクルが進入する
方向で形成される仮想面と対面する2面のうちの1面に
配置されビーム光が取入口から進入したパーティクルに
衝突して発生する散乱光が検出される光検出器と、該光
検出器の対面に配置され散乱光を反射して該光検出器に
集光するシリンドリカルミラーと、ビーム光を受け止め
るビームストッパーとを配置することによって構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、真空処理装置中の粒
子を検出する粒子検出装置用のセンサーヘッドに関する
ものである。
【0002】
【従来技術】近来LSIに代表される半導体装置は高集
積化が進み、例えば4MDRAMにおいてはパターン線
幅は0.8μmとすでにサブミクロンに達している。こ
ういった現状において、半導体装置の不良原因の80%
以上は粒子(パーティクル)に起因するものとされてい
る。半導体装置の製造に係わる真空処理装置の粒子計測
方法として、実際の製造工程における実プロセス中に発
生する粒子の“in−situ”測定が可能である光散
乱方式の粒子検出装置が使用されている。この粒子検出
装置として、例えば特開平3−311604号公報に開
示された粒子測定システム、具体的にはウシオ電機
(株)製のパーティクルトレンドモニターPM−150
XS及びそのセンサーM−20,M−25,M−20
S,M−25S等が知られている。
【0003】光散乱方式の粒子検出装置に使用される従
来のセンサーヘッドについて図3に基づいて説明する。
図3に示すように、センサーヘッドは、軸線方向に長く
てパーティクルが進入する取入口10を側部に有する筒
状のケーシング20内に、光源1と、この光源1から放
射された光をビーム形状に成形するレンズ2,5、プリ
ズム3,4および絞り6で構成される光学系と、このビ
ーム光Lの進む方向とパーティクルが進入する方向で形
成される仮想面と対面するフィルター7と、ビーム光L
が取入口10から進入したパーティクルに衝突して発生
する散乱光がフィルター7を透過して検出される光検出
器8a,8b,8c,8dと、ビーム光Lを受け止める
ビームストッパー9より構成される。
【0004】粒子情報は以下のようにして得られる。取
入口10に進入したパーティクルにビーム光Lが衝突す
ることによって発生した散乱光は、粒子が存在する時間
だけ存在し、またその強度は粒子が大きいほど強い。従
って散乱光はパルス信号として処理される。このパルス
の個数によって粒子の個数が計測され、パルスの大きさ
によって粒子の大小が識別される。このような粒子によ
る散乱はMie散乱と呼ばれ、散乱角によって散乱光強
度が異なる。よって粒子を感度良く検出するには、より
多くの散乱光を検出すること、すなわち散乱光を捕捉す
る効率が大きいほど有利であり、従って大面積の光検出
器が広い立体角の散乱光を検出するため使用される。先
に図3で示した例では8a,8b,8c,8dの大面積
Siフォトダイオードが、ビーム光Lの進む方向とパー
ティクルが進入する方向で形成される仮想面と対面する
両側に2個ずつ配置されている。各々の大面積Siフォ
トダイオードは並列接続されており、トータルの信号が
プリアンプで増幅される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の光
検出器においては、先述の如くより多くの散乱光を検出
するという点では有利であるが、反面接合容量の大きな
大面積Siフォトダイオードが複数並列接続されている
ので、接合容量がより大きくなるという欠点があった。
その結果ノイズレベルが高くなり、また応答速度が遅く
なるので、センサー自身の高性能化に限界があった。ま
た光検出器自身が発生するパルス性ノイズの原因として
はアルファ線等の宇宙線や光検出器のパッケージ内の放
射性不純物などがあるが、その発生頻度は光検出器の面
積に正の相関を持っているので、粒子検出時におけるバ
ックグラウンド・カウントが増大するという欠点があっ
た。さらには高価な光検出器を多数使用しているので、
センサーヘッドの製造コストが増大するという欠点があ
った。
【0006】そこで本発明はかかる事情に鑑みてなされ
たものであり、散乱光を捕捉する効率が大幅に変化する
ことなくセンサー自身の高性能化を実現し、光検出器自
身が発生するパルス性ノイズに起因する粒子検出時のバ
ックグラウンドカウントを低減し、なおかつ製造コスト
が低減できるセンサーヘッドを提供することにある。
【0007】
【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、本発明は、軸線方向に長くてパーティクルが進入
する取入口を側部に有する筒状のケーシング内に、光源
と、この光源から放射された光をビーム形状に成形する
光学系と、このビーム光の進む方向とパーティクルが進
入する方向で形成される仮想面と対面する2面のうちの
1面に配置されビーム光が取入口から進入したパーティ
クルに衝突して発生する散乱光が検出される光検出器
と、該光検出器の対面に配置され散乱光を反射して該光
検出器に集光するシリンドリカルミラーと、ビームを受
け止めるビームストッパーによって、パーティクルセン
サーヘッドを構成する。
【0008】
【作用】光検出器と対面に配置されたシリンドリカルミ
ラーは、シリンドリカルミラー側に散乱する散乱光を対
面の光検出器に入射するよう反射するので、散乱光を捕
捉する効率は従来の構造と比較してあまり低下しない。
また光検出器の個数がシリンドリカルミラーの設置によ
り半分に削減できるので、光検出器の接合容量減少によ
るセンサー自身の高性能化、光検出器自身が発生するパ
ルス性ノイズに起因するバックグラウンドカウントの減
少、センサーヘッドの製造コストの低減を実現する。
【0009】また、ビーム光の幅をw、ビーム光の中心
から検出器までの距離をl、ビーム光の中心からシリン
ドリカルミラーまでの距離をmとすると、使用するシリ
ンドリカルミラーの曲率Rは、m+l>R>mの範囲に
選択されることが望ましい。
【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に示すように、ケーシング20
は筒状体であり、その側部にケーシング20の軸線方向
に長い長孔である取入口10が形成されている。ケーシ
ング20内の一端側には、光源1として、波長が780
nmの光を放射する半導体レーザーが配置されている。
光源1の前方にはレンズ2,5と、プリズム3,4と、
絞り6からなる光学系が配置され、光源1からのレーザ
ー光を光学系でビーム光Lにするが、ビーム光Lはケー
シング20の軸線に沿って進行する。
【0011】また取入口10に対応して一対のフィルタ
ー7と大面積Siフォトダイオードである光検出器8
a,8bとシリンドリカルミラー11が配置されている
が、前出のように、ビーム光Lの進む方向とパーティク
ルが進入する方向で形成される仮想面に対面するように
フィルター7が配置され、またその仮想面に対面する片
側に光検出器8a,8bが、他の片側にシリンドリカル
レンズ11が配置されている。このフィルター7,7の
間が検出領域である。そしてフィルター7および光検出
器8a,8b、シリンドリカルミラー11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9が配置されている。尚、フィルター7は必ずしも
必要ではないが、使用するほうが望ましい。それは、フ
ィルター7は半導体装置の製造に係わる真空処理装置で
の実プロセス中に放射される光が検出器に入射するのを
低減し、バックグラウンドレベルを低減するからであ
る。またフィルター7は光検出器8a,8bおよびシリ
ンドリカルレンズ11の前方に配置されているので、こ
れらに粒子が付着して劣化するのを低減する。
【0012】本実施例が示すように、一般的に光源1か
らの光は、多数の粒子が通過して散乱光が検出できるよ
うに薄く幅広のビーム形状に光学系によって成形され
る。一方、シリンドリカルミラー11の曲率Rは、粒子
が検出領域を通過した時にビームLと衝突して発生する
散乱光が効率よく対向する面に配置されている光検出器
8a,8bに集光されるように選択する必要がある。よ
ってビームの任意の位置で発生する散乱光がすべて反射
して光検出器に入射光するように、シリンドリカルミラ
ー11の曲率Rを選択すれば良いことになる。
【0013】図2は、ビーム光の幅をw、ビーム光Lの
中心から検出器8aまでの距離をl、ビーム光Lの中心
からシリンドリカルミラー11の最凹部12までの距離
をmとしたとき、曲率RをR=m+w/2となるように
選択した例である。図2中のa,c,bは各々ビーム光
Lの両端および中央部から発生した散乱光の光線軌跡例
であり、a’,c’,b’は各々a,c,bがシリンド
リカルミラー11によって反射された後の光線軌跡例で
ある。各光線ともすべて大面積Siフォトダイオードで
ある光検出器に入射している。尚、図2はシリンドリカ
ルミラー11の曲率Rの選択をR=m+w/2とした例
であるが、曲率Rの選択は特にこの条件に限るものでは
なく、m+l>R>mの範囲に選択しても構わない。ま
たシリンドリカルミラーは、アルミニウム、金、銀等の
一般的に使用される材料を採用することが可能であり、
更に例えばMgF2 ,SiO2 ,Al2 3よりなる保
護膜を設けることにより、真空処理装置からの反応生成
物に起因する付着物を洗浄する際に、シリンドリカルミ
ラーが損傷することを防止することができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパーティ
クルセンサーヘッドは、光検出器の対面にシリンドリカ
ルミラーが配置され、配置されたシリンドリカルミラー
はシリンドリカルミラー側に散乱する散乱光を対面の光
検出器に反射するので、散乱光を捕捉する効率は従来の
光検出器が対向する構造と比較してほとんど低下せず、
また光検出器の個数がシリンドリカルミラーの設置によ
り従来の半分に削減できるので、光検出器の接合容量が
減少しそれに伴って光検出器の応答速度の高速化、ノイ
ズ検出の減少等によるセンサー自身の高性能化が実現で
き、また光検出器の有効面積も半分になるので、光検出
器自身が発生するパルス性ノイズの頻度がおよそ半分程
度となりそれに起因するバックグラウンドカウントを低
減でき、さらに光検出器のコストが半分になるのでセン
サーヘッドの製造コストの低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図である。
【図2】図1におけるシリンドリカルミラーの構成例で
ある。
【図3】従来のパーティクルセンサーヘッドの説明図で
ある。
【符号の簡単な説明】
1 光源 2 レンズ 3 プリズム 4 プリズム 5 レンズ 6 絞り 7 フィルター 8a,8b,8c,8d 光検出器 9 ビームストッパー 10 取入口 11 シリンドリカルミラー 12 シリンドリカルミラーの最凹部12 20 ケーシング L ビーム光 w ビーム光Lの幅 l ビーム光Lの中心から検出器8aまでの距離 m ビーム光Lの中心からシリンドリカルミラー11の
最凹部12までの距離 a,b,c 散乱光の光線軌跡 a’,b’,c’ 反射光の光線軌跡例

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸線方向に長くてパーティクルが進入す
    る取入口を側部に有する筒状のケーシング内に、 光源と、 この光源から放射された光をビーム形状に成形する光学
    系と、 このビーム光の進む方向とパーティクルが進入する方向
    で形成される仮想面と対面する2面のうちの1面に配置
    されビーム光が取入口から進入したパーティクルに衝突
    して発生する散乱光が検出される光検出器と、 該光検出器の対面に配置され散乱光を反射して該光検出
    器に集光するシリンドリカルミラーと、 ビームを受け止めるビームストッパーによって構成され
    るパーティクルセンサーヘッド。
  2. 【請求項2】 ビーム光の幅をw、 ビーム光の中心から検出器までの距離をl、 ビーム光の中心からシリンドリカルミラーまでの距離を
    mとするとき、 シリンドリカルミラーの曲率Rが、m+l>R>mの範
    囲の値であることを特徴とする前記第1項記載のパーテ
    ィクルセンサーヘッド。
JP5199889A 1993-07-20 1993-07-20 パーティクルセンサーヘッド Pending JPH0735678A (ja)

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JP5199889A JPH0735678A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 パーティクルセンサーヘッド

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ID=16415298

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JP (1) JPH0735678A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009002733A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Toshiba Corp 浮遊パーティクル検出装置及び浮遊パーティクル検出方法
JP2012117882A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Rion Co Ltd 粒子計数方法
JP2016223887A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 株式会社島津製作所 パーティクル計数装置

Cited By (3)

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JP2009002733A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Toshiba Corp 浮遊パーティクル検出装置及び浮遊パーティクル検出方法
JP2012117882A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Rion Co Ltd 粒子計数方法
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