JPH0743290A - 粒子検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 散乱光方式の粒子検出手段において、パルス
性ノイズを発生する検出器に起因する誤カウントを検出
最小レベルのしきい値を上げることなく低減させ、高感
度かつ信頼性の高い粒子検出方法を提供することにあ
る。 【構成】第１の検出部と第２の検出部で散乱光を同時に
検出し、その２組の信号を増幅後、乗算回路に入力さ
せ、該乗算回路からの出力を波高分析し、信号処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光散乱方式の粒子検
出装置の粒子検出方法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。よって、半導体装置の生産に使用される真空装置内
での発塵対策や原材料の純度管理がますます重要になっ
てきた。例えば、半導体装置の製造に係わる真空処理装
置を使用した実際の製造工程において、実プロセス中に
発生する粒子の“ｉｎ−ｓｉｔｕ”検出が必要となって
いる。その他、気中や洗浄用水における塵のモニターも
要求されている。このように、真空中、気中、液中の粒
子検出が期待されるなかにあって、その検出手段として
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おける粒子情
報は、以下のようにして得られる。検出領域に進入した
パーティクルに光が衝突することによって発生する散乱
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。信号処理は、一般的に図５に示すようなブロック
ダイアグラムに沿って行われる。まずＳｉフォトダイオ
ード等のディテクターである検出部で検出した先述の散
乱光パルス信号をＡＭＰ部で増幅する。次に増幅された
パルス信号を波高分析部において波高分析し、各波高毎
に対応したチャンネルに記憶する。そして例えばＣＰＵ
のような信号処理部により各チャンネル毎のカウント数
を処理して、結果を出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、検出器には光電
子増倍管に比較してコンパクトでしかも取扱いが簡便な
Ｓｉフォトダイオードが使用される傾向にある。しかし
ながら一般的にＳｉフォトダイオードは、それ自身のパ
ッケージや窓材に含まれる放射線不純物やアルファ線等
の宇宙線などに起因するパルス性ノイズを発生する。こ
のノイズは粒子情報として誤カウントされる可能性を有
する。従ってノイズの影響を除去するには検出最小レン
ジのしきい値を上げざるを得ないので、Ｓｉフォトダイ
オードを使用する場合には実質的に粒子検出センサーの
高感度化が制限されるという問題があった。また極微小
パーティクルの検出の際には、検出最小レンジのしきい
値を上げることができないので誤カウントは不可避であ
り、結果として検出結果の信頼性が低下してしまうとい
う問題があった。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、Ｓｉフォトダイオード等のパルス
性ノイズを発生する検出器からのパルス性ノイズに起因
する誤カウントを検出最小レンジのしきい値を上げるこ
となく低減させ、高感度かつ信頼性の高い光散乱方式の
粒子検出装置の粒子検出方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【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、粒子情報を得るための信号処理を図１
に示すブロックダイアグラムに沿って行う。まずＳｉフ
ォトダイオード等の第１の検出部と第２の検出部で散乱
光を同時に検出し、その２組の散乱光パルス信号を第１
のＡＭＰ部および第２のＡＭＰ部で各々増幅する。次に
増幅された２組の信号を乗算回路に入力し、その乗算回
路からの出力信号を波高分析部において波高分析し、各
波高毎に対応したチャンネルに記憶する。そして例えば
ＣＰＵのような信号処理部により各チャンネル毎のカウ
ント数を処理して、結果を出力する。

【０００６】

【作用】粒子からの散乱光を２組の検出器で検出するこ
とにより、一方の検出器がパルス性ノイズを検出して
も、他方の検出器が同時にパルス性ノイズを検出しない
限り乗算回路はそのパルス性ノイズを出力しないので、
誤カウントが検出最小レンジのしきい値を上げることな
く低減される。

【０００７】

【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。本発明は、２組の散乱光パルス信号
を乗算回路で処理するので、２組の検出器は、ほぼ同等
の散乱光パルス信号を検出するように配置されているの
が望ましい。図２は、真空装置用粒子検出器のセンサー
ヘッドにおける検出器の配置例である。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。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８ａ，８ｂ，８ｃ，８
ｄ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及び光検出器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
が配置されており、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，８
ｂ，８ｃ，８ｄ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。

【０００８】前述のように配置された光検出器８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄのうち、８ａ，８ｂを１組、８ｃ，８ｄ
を１組とすれば、粒子からの様々な方向への散乱光をほ
ぼ同等に検出できる。また８ａ，８ｄを１組、８ｂ，８
ｃを１組としてもよい。

【０００９】また図３は、気中または液中の粒子を対象
とする粒子検出器の検出部の構成例である。１１はノズ
ルであり、試料気体または試料液体を検出領域へ導入す
る。図には示していないが光源としてレーザーがその光
軸が検出領域を通過するよう設置されており、レーザー
光はその前方に配置される光学系３１により、適切な形
状のビームに成形され検出領域を通過する。ビーム光軸
と９０度の角度を成しかつ検出領域を通過する仮想軸上
に集光光学系３２が配置されており、検出領域を通過す
る試料気体または試料液体中の粒子がビームと衝突して
生じる散乱光を、同仮想軸上に配置されている分割型フ
ォトダイオードである検出器３３に集光する。検出器に
分割型フォトダイオードを採用しているので、ほぼ同等
である複数の散乱光パルス信号が検出される。さらに分
割型フォトダイオードの各セグメントを１個おきに並列
接続すれば、散乱光の照度分布の影響を最小限に相殺で
きる。

【００１０】また前記の集光光学系３２にビームスプリ
ッターを追加し散乱光を２分割して、検出器３３として
分割型フォトダイオードの代わりに２組のＳｉフォトダ
イオードを用いて検出しても、ほぼ同等である複数の散
乱光パルス信号を検出できる。

【００１１】以上述べたように検出器を構成すると、パ
ルス性ノイズが２組の検出器で同時に検出される確率は
限りなくゼロに近く、また同等レベルの粒子からの散乱
光を検出する。よって一方の検出器で検出した信号を
Ａ、他方の検出器で検出した信号をＢとしてアナログ乗
算回路に入力すると、図４に示すように、Ａのみに発生
したパルス性ノイズはＢにおいては微小ノイズレベルで
あるので、乗算回路の出力Ａ×Ｂにおいてはほぼゼロレ
ベルとなる。

【００１２】アナログ乗算回路としては一般に市販され
ている半導体装置の使用が可能であり、例えば、ハーブ
ラウン社製のアナログ乗算回路素子であるＭＰＹ１００
や４２０４が使用できる。Ｓｉフォトダイオードからの
微小信号を増幅するＡＭＰ部においては、検出信号のダ
イナミックレンジを広げるために、ＬＯＧアンプを回路
の一部に使用することが望ましい。

【００１３】なおここでは、２組の検出器およびそこで
検出される２組の信号の処理について説明してきたが、
必ずしも２組である必要はなく、それ以外の複数組の検
出器、信号処理の組合せを採用してもよい。

【００１４】

【発明の効果】光散乱方式の粒子検出装置の粒子検出方
法において、粒子からの散乱光を、同時にパルス性ノイ
ズを検出する確率がほとんどゼロになるように配置した
２組の検出器で検出し、乗算回路にその２組の信号を入
力しているので、乗算回路はパルス性ノイズを出力しな
い。従って誤カウントが検出最小レンジのしきい値を上
げることなく低減でき、粒子検出を高感度化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における粒子情報を得るための信号処理
を示すブロックダイアグラムの説明図である。

【図２】真空装置用粒子検出器のセンサーヘッドにおけ
る検出器の配置の説明図である。

【図３】気中または液中の粒子を対象とする粒子検出器
の検出部の説明図である。

【図４】乗算回路からの信号出力の説明図である。

【図５】従来の信号処理の説明図である。

【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 ノズル ２０ ケーシング ３１ 光学系 ３２ 集光光学系 ３３ 検出器 Ｌ ビーム光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビーム光が粒子に衝突して発生する散乱
   光を検出する光散乱方式の粒子検出方法であって、 ２組の検出器で該散乱光を同時に検出し、 該検出器からの信号を乗算回路に入力し、 該乗算回路からの出力信号を信号処理して粒子情報を得
   ることを特徴とする光散乱方式の粒子検出方法。
2. 【請求項２】 ２組の光検出器がビーム光に対称の位置
   で対面するよう設置されていることを特徴とする請求項
   １記載の粒子検出方法。
3. 【請求項３】 光検出器が多分割フォトダイオードを２
   組に分類し、それぞれが並列接続されている構成である
   ことを特徴とする請求項１記載の粒子検出方法。