JPH08184569A - 表面付着微粒子の検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体表面に付着する微粒子の検出が容易にで
きる表面付着微粒子の検出装置を提供する。 【構成】 この発明の表面付着微粒子の検出装置は、物
体Ｍの被検出面Ｍ１と平行な検出光Ｌ２を、物体Ｍの被
検出面Ｍ１に近接させて送る送光手段８と、物体Ｍの表
面Ｍ１に付着する微粒子Ｐに当たった検出光Ｌ２の散乱
光Ｌ３を検出する受光装置１０とを有するようにした。
検出光Ｌ２は物体Ｍの被検出面Ｍ１に付着する微粒子Ｐ
に当たることにより、その一部が散乱光Ｌ３となるた
め、受光装置１０によりこの散乱光Ｌ３を検出すること
により、微粒子Ｐは容易に検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体製造装
置の各部品表面に付着した微粒子を検出するために用い
られる表面付着微粒子の検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空間中を浮遊する微粒子を検出する微粒
子検出装置としては、例えば図７で示されるようなもの
が知られている（特開平４−１８２８８６号公報）。

【０００３】この微粒子検出装置では、複数個並列に並
べられた半導体レーザ１００から、帯状の計測空間Ｓ中
にレーザ光Ｌ１を発射して、この計測空間Ｓ中を浮遊す
る微粒子Ｐにレーザ光Ｌ１を当て、つぎに、この微粒子
Ｐによるレーザ光Ｌ１の散乱光Ｌ２を、例えばＣＣＤ
（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメ
ラからなる受光装置１０１で受光した後、この受光装置
１０１からの画像信号を、ビデオ装置１０２に記録する
とともに、モニタ１０３で画像として再生するようにし
ている。

【０００４】したがって、この微粒子検出装置のモニタ
１０３を観察することにより、計測空間Ｓ中に浮遊する
微粒子Ｐの数や粒径、位置等の情報が収集可能となり、
かつこの微粒子検出装置のビデオ装置１０２中の画像を
解析することで、微粒子Ｐの挙動が分析できるようにな
る。

【０００５】なお、図７において、１０４は計測空間Ｓ
中の受光装置１０１による計測範囲を決定するためのカ
メラコントローラ、１０５は半導体レーザ１００用の電
源である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の微粒子検出装置では、空間内を浮遊する微粒子は容
易に検出できるものの、物体の表面に付着した微粒子は
充分に検出できないという課題があった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、物体表面に付着する微粒子の検
出が容易にできる表面付着微粒子の検出装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１の表
面付着微粒子の検出装置は、物体の表面と平行な平行光
を物体の表面に近接させて送る送光手段と、前記物体の
表面に付着する微粒子に当たった前記平行光の散乱光を
検出する光検出手段とを備えたものである。

【０００９】請求項２の表面付着微粒子の検出装置は、
請求項１の発明の場合において、送光手段が、レーザ光
を発生させる半導体レーザと、この半導体レーザからの
レーザ光を物体の表面に平行な状態で物体の表面に近接
させて送る反射鏡と、この反射鏡に対向して配置される
吸光部材とを備えたものである。

【００１０】請求項３の表面付着微粒子の検出装置は、
請求項２の発明の場合において、反射鏡の端部が物体の
表面と接触しているものである。

【００１１】請求項４の表面付着微粒子の検出装置は、
請求項３の発明の場合において、物体の表面と接触して
いる反射鏡の端部が鋭利に形成されているものである。

【００１２】

【作用】この発明の請求項１の表面付着微粒子の検出装
置では、送光手段によって物体の表面と平行な平行光を
物体の表面に近接させて送ることにより、この平行光を
物体の表面に付着する微粒子に当てて散乱光を生じさ
せ、この散乱光を光検出手段で検出することにより、物
体の表面に付着する微粒子を検出する。

【００１３】この発明の請求項２の表面付着微粒子の検
出装置では、送光手段を半導体レーザ、反射鏡、吸光部
材といった簡単なもので構成する。

【００１４】この発明の請求項３の表面付着微粒子の検
出装置では、反射鏡の端部を物体の表面に接触させるよ
うにしているため、半導体レーザから反射されたレーザ
光を、反射鏡で反射することにより、容易に物体の表面
に近接させて送ることができる。

【００１５】この発明の請求項４の表面付着微粒子の検
出装置では、物体の表面に接触する反射鏡の端部が鋭利
に形成されているため、端部と物体の表面とが段差なく
密着し、反射鏡による反射光が、物体の表面に充分に近
接できるようになる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例に係る表面付着微粒子の
検出装置（以下検出装置という。）の全体構成図、図２
はこの検出装置の反射鏡周りの拡大図である。

【００１７】図において、１は物体Ｍの平らな表面であ
る被検出面Ｍ１上に載置される円筒状の円筒台である。
この円筒台１の下端面には対向して第１の溝１ａ，第２
の溝１ｂが形成されている。２は円筒台１の第１の溝１
ａ側の外方にある支持部材３に取り付けられた半導体レ
ーザである。この半導体レーザ２は、レーザ光Ｌ１が発
射される発光部２ａを下向きにした状態で支持部材３に
位置決めされている。４は半導体レーザ２に接続され所
定の電力を半導体レーザ２に供給する電源ユニットであ
る。

【００１８】５は支持部材３に取り付けられて、半導体
レーザ２の下方に配置されている反射鏡である。この反
射鏡５は、半導体レーザ２の発光面２ａに対して４５度
傾斜された状態で、下端の鋭突端５ａが物体Ｍの被検出
面Ｍ１に当接するように位置決めされている。したがっ
て、半導体レーザ２から発射されたレーザ光Ｌ１は、こ
の反射鏡５で反射された後、物体Ｍの被検出面Ｍ１に平
行で、かつこの被検出面Ｍ１に近接した状態（以下この
状態のレーザ光Ｌ１を検出光Ｌ２という。）で所定方向
に送られる。この場合、検出光Ｌ２は円筒台１の第１の
溝１ａ側から入り第２の溝１ｂ側に送られる。

【００１９】６は円筒台１の第２の溝１ｂ側の外方に取
り付けられ、第２の溝１ｂを通って入射される検出光Ｌ
２を吸収する吸光部材、７は支持部材３に取り付けら
れ、半導体レーザ２から発せられるレーザ光Ｌ１を絞り
込むスリット、８は円筒台１、半導体レーザ２、支持部
材３、電源ユニット４、反射鏡５、吸光部材６およびス
リット７から構成される送光手段としての平行光源ユニ
ット、９は円筒台１の上端開口部に取り付けられ、円筒
台１の下端開口部側の被検出面Ｍ１側を拡大観察するた
めの拡大レンズユニット、１０は拡大レンズユニット９
で拡大観察された被検出面Ｍ１側の状態を画像信号に変
換する光検出手段としての受光装置、１１は受光装置１
０に接続され送信ケーブル１２を介して受光装置１０か
ら送られる画像信号を画像に変換して映し出す受像機、
１３は受像機１１からの画像信号を受信して、画像の解
析を行なうコンピュターである。

【００２０】なお、受光装置１０には、例えばＣＣＤカ
メラが用いられているものとする。また、拡大レンズユ
ニット９、受光装置１０、受像機１１、送信ケーブル１
２およびコンピューター１３から構成されるものは、市
販のマイクロスコープと同様なものである。

【００２１】つぎに、この検出装置の動作を図１ないし
図５を参照しつつ説明する。例えば、半導体を製造する
場合に、半導体製造装置に用いられる種々の交換部品に
は、異物の付着しない清浄なものを用いる必要がある。
このためには、これらの交換部品の表面に付着する小異
物（以下微粒子Ｐという）を定量的に測定して、これら
の交換部品が清浄か否かをあらかじめ調べておく必要が
ある。したがて、この検出装置は、例えば、物体Ｍ（こ
の実施例では半導体製造装置用の交換部品）の表面（被
検出面Ｍ１）への微粒子Ｐの付着状況を検出し、物体Ｍ
の清浄度管理を行っている。なお、この実施例では、こ
の検出装置は、微粒子Ｐの比較的少ないクリーンルーム
内で使用されるものとする。

【００２２】まず、平行光源ユニット８の上部に、受光
装置１０が取り付けられた拡大レンズユニット９を装着
した後、これらを、円筒台１の下端が物体Ｍの被検出面
Ｍ１上に密着するように物体Ｍ上に設置する。この場
合、平行光源ユニット８は、半導体レーザ２の発光面２
ａと被検出面Ｍ１とが平行になり、かつ、反射鏡５の鋭
突端５ａが被検出面Ｍ１に充分に当接し、かつ反射面５
が被検出面Ｍ１に対して４５度傾斜するように位置決め
する。

【００２３】つぎに、電源ユニット４、受像機１１、コ
ンピュター１３に電力を供給する。そして、電源ユニッ
ト４を介して半導体レーザ２に電力を供給すると、半導
体レーザ２は、その発光面２ａから下方のスリット７に
向けてレーザ光Ｌ１を発射する。スリット７は、図３で
示されるように、矩形状の開口７ａを有しており、半導
体レーザ２から発射されたレーザ光Ｌ１のうち、光強度
の等しい中心部のみをこの開口７ａを通って下方の反射
鏡５側に射出させる。この場合、開口７ａを通過した細
長い断面のレーザ光Ｌ１は、図４で示されるように、反
射鏡５の鋭突端５ａと平行で、かつ一部が物体Ｍの被検
出面Ｍ１にかかるように射出される。

【００２４】反射鏡５の一直線の鋭突端５ａは、図２で
示されるように、物体Ｍの被検出面Ｍ１上に当接してい
るが、非常に薄く形成されているため、この鋭突端５ａ
と被検出面Ｍ１との間では段差は形成されない。したが
って、４５度傾斜された反射鏡５に照射されたレーザ光
Ｌ１は、被検出面Ｍ１に平行で、かつこの被検出面Ｍ１
側に充分に近接した検出光Ｌ２となって、図５で示され
るように、円筒台１の第１の溝１ａ，第２の溝１ｂを通
過し、吸光部材６に照射されて吸収される。

【００２５】ここで、検出光Ｌ２は被検出面Ｍ１上の小
凸部に当たって散乱するが、特に被検出面Ｍ１に微粒子
Ｐが付着しておれば、この微粒子Ｐに当たった検出光Ｌ
２の一部は強く散乱する。したがって、この微粒子Ｐに
よる散乱光Ｌ３が受光装置１０で受光して、その画像信
号が受像機１１に送られ画像化されるとともに、画像信
号はコンピュター１３に送られ画像情報の解析が行われ
ることにより、被検出面Ｍ１に付着した微粒子Ｐの詳細
な情報（微粒子Ｐのサイズ、数、位置、挙動等）を知る
ことができる。

【００２６】具体的には、例えば、物体Ｍの被検出面Ｍ
１に付着している１〜１０μm の大きさの微粒子Ｐを検
出する場合には、例えば拡大レンズユニット９の倍率を
１０００倍として、微粒子Ｐを拡大するようにすれば、
付着した微粒子Ｐの状態が容易に分かるようになる。こ
の場合、被検出面Ｍ１中の検出範囲は、例えば円筒台１
の中心部分の１００μm ×１００μmの範囲となり、し
たがってこの範囲で被検出面Ｍ１の表面に沿って検出光
Ｌ２を通過させればよい。

【００２７】以上のように、この検出装置では、平行光
源ユニット８により、物体Ｍの被検出面Ｍ１上に、この
被検出面Ｍ１に平行で、かつこれに近接した検出光Ｌ２
を送り、被検出面Ｍ１上に付着する微粒子Ｐの検出光Ｌ
２による散乱光Ｌ３を、受光装置１０により検出するよ
うにしたので、物体Ｍの被検出面Ｍ１に付着した微粒子
Ｐが容易かつ確実に検出される。

【００２８】また、この検出装置では、平行光源ユニッ
ト８を、円筒台１、半導体レーザ２、反射鏡５、吸光部
材６といった簡単なものから構成できるため、装置も小
型で低コストなものとなる。

【００２９】さらに、この検出装置では、反射鏡５を物
体Ｍの被検出面Ｍ１上に当接させるようにしているた
め、被検出面Ｍ１に近接した、この被検出面Ｍ１に平行
な検出光Ｌ２（検出光Ｌ３）を容易に形成できる。この
場合、特に、反射鏡５の鋭利な鋭突端５ａを被検出面Ｍ
１に当接させているため、検出光Ｌ２は被検出面Ｍ１に
充分に近接することができ、この検出装置の付着微粒子
Ｐの検出精度を上げることができる。

【００３０】なお、半導体レーザ２の発光面２ａと物体
Ｍの被検出面Ｍ１との平行度が充分でない場合、反射鏡
５で反射された検出光Ｌ２を被検出面Ｍ１に充分に近接
させることができなくなるが、この場合には、この検出
装置では、反射鏡５の傾斜角度を微調整ツマミ（図示せ
ず）で変えるか、または半導体レーザ２の発光面２ａの
傾斜角度を微調整ツマミ（図示せず）で変えることによ
り、検出光Ｌ２を被検出面Ｍ１側に充分に近接させるこ
とができる。また、反射鏡５の鋭突端５ａと被検出面Ｍ
１との接触が不充分な場合、この検出装置では、反射鏡
５の上下位置等を微調整ツマミ（図示せず）で変えて、
鋭突端５ａを被検出面Ｍ１に充分に密着させることがで
きるようになっている。

【００３１】実施例２．ここで、図６で示されるよう
に、円筒台１の下端に対向して第３の溝１ｃ，第４の溝
１ｄを形成して、これらの外方に別の半導体レーザ２、
反射鏡５、吸光部材６等を取り付け、被検出面Ｍ１上に
付着する微粒子Ｐに別方向からも検出光Ｌ２を当てるよ
うにしてもよい。このことにより、被検出面Ｍ１上の微
粒子Ｐが立体的に観察されるようになり、微粒子Ｐの状
態がより容易に検出できるようになる。なお、半導体レ
ーザ２、反射鏡５、吸光部材６等をさらに増やして、よ
り立体的に微粒子Ｐを観察できるようにしてもよい。

【００３２】実施例３．また、スリット７と反射鏡５と
の間に、レーザ光Ｌ１の拡散を制御する光学系を配置
し、この光学系により、半導体レーザ２から発射された
レーザ光Ｌ１の拡散をできるだけ抑えるようにしてもよ
い。

【００３３】実施例４．さらに、この検出装置では、半
導体レーザ２の発光面２ａを物体Ｍの被検出面Ｍ１と平
行になるようにしたが、平行とせず、反射鏡５の角度を
変えて、被検出面Ｍ１に平行にレーザ光Ｌ１を送るよう
にしても、同様な効果を得ることができる。要は、発光
面２ａと反射面５との共働により、被検出面Ｍ１に対し
て平行なレーザ光Ｌ１を送るようにすればよい。

【００３４】実施例５．また、半導体レーザ２から発射
されるレーザ光Ｌ１が赤外線レーザ光である場合、受光
装置１０には赤外線用ＣＣＤカメラを用いればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の表面付着微粒子の検出装置によれば、物体の表面と
平行な平行光を物体の表面に近接させて送る送光手段
と、物体の表面に付着する微粒子に当たった平行光の散
乱光を検出する光検出手段とを有したので、物体表面に
付着する微粒子を容易に検出できる効果がある。

【００３６】また、この発明の請求項２の表面付着微粒
子の検出装置によれば、請求項１の発明の場合におい
て、送光手段が、レーザ光を発生させる半導体レーザ
と、この半導体レーザからのレーザ光を物体の表面に平
行な状態で物体の表面に近接させて送る反射鏡と、この
反射鏡に対向して配置される吸光部材とを備えているの
で、請求項１の発明の効果に加えて装置の小型化と低コ
スト化を達成することができる効果もある。

【００３７】また、この発明の請求項３の表面付着微粒
子の検出装置によれば、請求項２の発明の場合におい
て、反射鏡の端部が物体の表面と接触しているので、請
求項２の発明の効果に加えて物体の表面に近接した平行
光を容易に形成することができる効果もある。

【００３８】また、この発明の請求項４の表面付着微粒
子の検出装置によれば、請求項３の発明の場合におい
て、物体の表面と接触している反射鏡の端部が鋭利に形
成されているので、請求項３の発明の効果に加えて平行
光を物体の表面に充分に近接させることができ、付着微
粒子が小さくても充分に検出できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る表面付着微粒子の
検出装置の全体構成図である。

【図２】 図１の表面付着微粒子の検出装置の反射鏡周
りの断面図である。

【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視断面図で
ある。

【図４】 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う矢視断面図であ
る。

【図５】 図１のＶ−Ｖ線に沿う矢視断面図である。

【図６】 この発明の他の実施例に係る表面付着微粒子
の検出装置の物体表面周りの断面図である。

【図７】 従来の微粒子検出装置の一例を示す全体構成
図である。

【符号の説明】

２ 半導体レーザ、５ 反射鏡、５ａ 鋭突端（先端
部）、６ 吸光部材、８平行光源ユニット（送光手
段）、１０ 受光装置（光検出手段）、Ｍ 物体、Ｍ１
被検出面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の表面と平行な平行光を物体の表面
   に近接させて送る送光手段と、前記物体の表面に付着す
   る微粒子に当たった前記平行光の散乱光を検出する光検
   出手段とを有したことを特徴とする表面付着微粒子の検
   出装置。
2. 【請求項２】 送光手段が、レーザ光を発生させる半導
   体レーザと、この半導体レーザからのレーザ光を物体の
   表面に平行な状態で物体の表面に近接させて送る反射鏡
   と、この反射鏡に対向して配置される吸光部材とを備え
   ていることを特徴とする請求項１記載の表面付着微粒子
   の検出装置。
3. 【請求項３】 反射鏡の端部が物体の表面と接触してい
   ることを特徴とする請求項２記載の表面付着微粒子の検
   出装置。
4. 【請求項４】 物体の表面と接触している反射鏡の端部
   が鋭利に形成されていることを特徴とする請求項３記載
   の表面付着微粒子の検出装置。