JPH11160224A

JPH11160224A - 微粒子検出器

Info

Publication number: JPH11160224A
Application number: JP9347033A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Katakura; 義雄片倉
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】環境光の強度が大きい真空装置に設置して
も、当該環境光の影響によるカウントが生じないように
した微粒子検出器を提供する。【解決手段】真空装置に付設され、真空室で発生する
塵粒子12を検出空間領域14に取り込み、レーザ光23を照
射し、それによって生じる散乱光25をフォトダイオード
27で検出することにより、塵粒子の数と大きさを検出す
るように構成される。真空装置の外部に取り付けられ、
真空室に通じ、塵粒子を取り込む検出空間領域とその開
口部13を備えたアダプタ11と、このアダプタに対して付
設され、上記レーザ光を発生するレーザ光吸収器20とフ
ォトダイオードを含む光学装置17と、上記アダプタの開
口部で、フォトダイオードの光検出面に平行に配置され
た仕切板とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は微粒子検出器に関
し、特に、真空装置内に存在する塵等の微粒子の大きさ
と数をレーザ光散乱光を利用して検出しかつ外部からの
光の入射を防止する微粒子検出器に関する。

【０００３】

【０００２】

【０００４】

【従来の技術】真空装置に付設される従来の光散乱式微
粒子検出器の一例を図５に示す。図５において、１１１
は真空装置に取り付けられるアダプタ（補助器具または
接続器具）である。アダプタ１１１は塵粒子を取り込む
開口部１１３と、塵等の微粒子（以下塵粒子という）を
通過させる空間領域１１４を形成する検出部１１５を有
している。アダプタ１１１は開口部１１３の周囲に取付
け部１１６を備え、この取付け部１１６によってアダプ
タ１１１を真空装置のフランジポートの部分等に取り付
ける。アダプタ１１１の開口部１１３はフランジポート
に通じている。アダプタ１１１の検出部１１５に対して
光学装置１１７が付加される。光学装置１１７はレーザ
ダイオード１１９とレーザ光吸収器１２０を内蔵してい
る。レーザダイオード１１９より出射されたレーザ光１
２３は、レンズ１２４とレーザ光導入ガラス１２１を透
過してアダプタ１１１の検出部１１５内の空間領域を通
過する。レーザ光１２３はアダプタ１１１内で最も細く
絞られる。その後、レーザ導出ガラス１２２を通ってレ
ーザ光吸収器１２０に入射し、逆方向に戻ることがない
ように吸収される。レンズ１２４によってレーザ光１２
３は細く絞られる。またレーザ光導入ガラス１２１は大
気からの光を真空中へ導き、かつレーザ光導出ガラス１
２２は真空側の光を大気側へ導出する。レーザ光導入ガ
ラス１２１とレーザ光導出ガラス１２２はアダプタ１１
１の検出部１１５に装着される。

【０００５】

【０００３】レーザ光導入ガラス１２１とレーザ光導出
ガラス１２２の間に位置する検出部１１５内の空間領域
１１４でレーザ光１２３は細く絞られる。この空間領域
１１４におけるレーザ光１２３は真空中を通過するよう
になっている。塵粒子１１２が開口部１１３から入射さ
れ、この空間領域１１４のレーザ光１２３を横切るとき
レーザ光散乱光１２５が発生する。レーザ光散乱光１２
５は、光学フィルタ１２６を通過後、フォトダイオード
１２７により光電流信号に変換される。これによりレー
ザ光１２３を横切った塵粒子１１２の数がカウントされ
る。カウントされた塵粒子１１２の大きさは、塵粒子１
１２のサイズが大きければ大きいほど強いレーザ光散乱
光１２５が発生するため、フォトダイオード１２７によ
り変換された光電流信号の強度で識別される。光学フィ
ルタ１２６は、レーザ光１２３と等しい波長を有する光
を選択的に通過させるバンドパスフィルタである。光学
フィルタ１２６は、真空装置の環境光など、本微粒子検
出器の外部からの他の波長の光１２８がフォトダイオー
ド１２７で検出されないようにするために使われてい
る。

【０００６】

【０００４】

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記微粒子検出
器では、フォトダイオード１２７の光検出面で、真空装
置側から到来する外部の他の波長の光１２８が検出され
ないようにするため、光学フィルタ１２６が使われてい
る。しかしながら、真空装置の内部では、通常、発生す
るプラズマ、装備されたランプ加熱機構、および内部機
構の位置検出のために設けられた発光ダイオードなどに
起因して、強度の非常に大きい環境光が発生しており、
これらの環境光が、外部の光１２８として、開口部１１
３を経由して検出部１１５内の空間領域１１４に入って
くる。従って、フォトダイオード１２７の前面に光学フ
ィルタ１２６を設けるだけでは、フォトダイオード１２
７の光検出面に光１２８が入射するのを十分に防ぐこと
ができず、レーザ光散乱光以外のこれらの環境光により
カウントが発生してしまうという問題があった。

【０００８】

【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、環境光の強度が大きい真空装置に設置して
も、当該環境光の影響によるカウントが生じないように
した微粒子検出器を提供することにある。

【０００９】

【０００６】

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
微粒子検出器は、上記目的を達成するために、次のよう
に構成される。

【００１１】

【０００７】第１の微粒子検出器（請求項１に対応）
は、真空装置に付設され、真空装置内の真空室で発生す
る微粒子を検出空間領域に取り込み、レーザ光を照射
し、それによって生じる散乱光を光電変換素子で検出す
ることにより、微粒子の数と大きさを検出するように構
成されたものであり、さらに、真空装置の外部に取り付
けられ、真空室に通じ、微粒子を取り込む検出空間領域
とその開口部を備えたアダプタと、このアダプタに対し
て付設され、上記レーザ光を発生する光源と光電変換素
子を含む光学装置と、上記アダプタの開口部で、光電変
換素子の受光面（光検出面）に実質的に平行に配置され
た仕切板と、を備えるように構成される。

【００１２】

【０００８】上記微粒子検出器では、開口部へ向かう真
空装置からの環境光は、仕切板によって遮られるため、
光電変換素子の光検出面に直射することがなく、それ故
に、光電変換素子の光検出面に入射する真空装置の環境
光の強度は小さくなり、真空装置の環境光の影響による
カウントは減少する。特に、開口部に飛来した微粒子
は、光電変換素子の受光面または上記開口部の法線方向
に対して平行となるように設置された仕切板によって、
当該開口部法線方向より、検出空間領域に達することが
でき、ここでレーザ光散乱光を発生し、塵粒子のカウン
トと大きさの識別が行われる。

【００１３】

【０００９】第２の微粒子検出器（請求項２に対応）
は、上記第１の微粒子検出器と同じ前提構成を有するも
のであって、さらに、真空室内に取り付けられ、真空室
の内部空間に通じかつ微粒子を取り込む検出空間領域と
その開口部を備え、かつレーザ光を発生する光源と光電
変換素子を含む光学装置と、上記開口部で光電変換素子
の受光面に実質的に平行に配置された複数の仕切板とを
備えるように構成されている。仕切板を複数の平行な板
による構成とすることにより、開口部の面積が広い場合
でも平行に配置された板の間隔を狭めることにより、仕
切板の開口部法線方向のサイズを大きくすることなく、
光電変換素子の光検出面への真空装置の環境光の直射を
遮り、仕切板の例えば黒色表面処理面等で真空装置の環
境光を吸収することが可能となる。

【００１４】

【００１０】第３の微粒子検出器（請求項３に対応）
は、上記第１または第２の構成において、仕切板の表面
には外来光を吸収する黒色表面処理が施されていること
特徴とする。仕切板に照射された真空装置の環境光は、
黒色表面処理により吸収減衰され、光電変換素子の光検
出面に入射する真空装置の環境光の強度は小さくなり、
真空装置の環境光の影響によるカウントは減少する。

【００１５】

【００１１】第４の微粒子検出器（請求項４に対応）
は、上記第３の構成において、黒色表面処理は、光電変
換素子に対して設けられた光学フィルタの透過波長帯域
に対して吸収特性を有することを特徴とする。光学フィ
ルタの透過波長帯域に対して吸収特性を有する黒色の表
面処理によって吸収減衰されるので、光電変換素子の光
検出面に入射する環境光の強度は小さくなり、真空装置
の環境光の影響によるカウントは減少する。

【００１６】

【００１２】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００１８】

【００１３】図１に従って本発明の第１の実施形態を説
明する。図１に示された構成は、図５に示された従来の
微粒子検出器を改善したものである。図１において、真
空装置（図示せず）に取り付けられるアダプタ（補助器
具または接続器具）１１は、真空装置側から入ってくる
塵等の微粒子（以下「塵粒子」という）１２を取り込む
開口部１３と、塵粒子を通過させる空間領域１４を形成
する検出部１５を有している。開口部１３は外側に向か
って開いたテーパー孔となっている。空間領域１４は、
真空装置内の真空室に通じており、塵粒子検出を行うと
きには真空状態である。空間領域１４は、後述するよう
にレーザ光が通過し、塵粒子を検出するための検出空間
領域となる。アダプタ１１は取付け部１６によって真空
装置のフランジポートの部分等に取り付けられる。アダ
プタ１１の開口部１３はフランジポートを介して真空装
置の内部に通じている。アダプタ１１の検出部１５に対
して、塵粒子を検出するための光学装置１７が付設され
る。

【００１９】

【００１４】光学装置１７は、アダプタ１１の検出部１
５に嵌合される孔部１８を有し、当該孔部１８の両側箇
所のそれぞれにレーザダイオード（レーザ光源）１９と
レーザ光吸収器２０を内蔵している。図１に示された構
成は、アダプタ１１の検出部１５が孔部１８に挿入さ
れ、光学装置１７がアダプタ１１に付設された状態にあ
る。レーザダイオード１９とレーザ光吸収器２０は、検
出部１５の両側の位置に配置されている。アダプタ１１
の検出部１５の両側には、それぞれ、レーザ光導入ガラ
ス２１とレーザ光導出ガラス２２が装着される。レーザ
光導入ガラス２１とレーザ光導出ガラス２２は、それぞ
れ、カバー部材２９とシール用Ｏリングを用いて固定さ
れている。

【００２０】

【００１５】レーザダイオード１９より出射されたレー
ザ光２３は、レンズ２４とレーザ光導入ガラス２１を透
過してアダプタ１１の検出部１５内の空間領域１４を通
過する。レーザ光２３はレンズ２４によってアダプタ１
１の検出部１５内で最も細く絞られる。その後、レーザ
導出ガラス２２を通ってレーザ光吸収器２０に入射し、
逆方向に戻ることがないように吸収される。またレーザ
光導入ガラス２１は大気からの光を真空中へ導き、レー
ザ光導出ガラス２２は真空側の光を大気側へ導出する。

【００２１】

【００１６】レーザ光導入ガラス２１とレーザ光導出ガ
ラス２２の間に位置する検出部１５内の真空の空間領域
１４でレーザ光２３は細く絞られる。真空装置側から到
来する塵粒子１２は、真空装置のフランジポートと開口
部１３を経由して侵入し、この空間領域１４のレーザ光
２３を横切るときにレーザ光散乱光２５が発生する。レ
ーザ光散乱光２５は、光学フィルタ２６を通過後、フォ
トダイオード（光電変換素子）２７により光電流信号に
変換される。これによりレーザ光２３を横切った塵粒子
１２の数がカウントされる。カウントされた塵粒子１２
の大きさは、塵粒子１２のサイズが大きければ大きいほ
ど強いレーザ光散乱光２５が発生するため、フォトダイ
オード２７により変換された光電流信号の強度で識別さ
れる。光学フィルタ２６は、レーザ光２３と等しい波長
を有する光を選択的に通過させるバンドパスフィルタで
ある。光学フィルタ２６は、真空装置の環境光などの、
本微粒子検出器の外部からの他の波長の光（以下「外来
光」という）２８がフォトダイオード２７で検出されな
いようにするために使われている。

【００２２】

【００１７】上記構成を有する微粒子検出器において、
アダプタ１１の開口部１３とその周辺領域に仕切板３１
が配置される。仕切板３１は好ましくは薄板状であり、
図１に示されるように、好ましくは、外部から開口部１
３を通して空間領域１４の入り口付近に挿入した状態
で、かつ図１の紙面に垂直になるように配置される。換
言すれば、仕切板３１は、フォトダイオード２７の光検
出面または開口部１３の法線方向に対して平行になるよ
うに配置されている。図１では、仕切板３１の配置状態
のみを示し、取付け構造は省略されている。当該取付け
構造は必要に応じて任意に構成することができる。仕切
板３１の正面形状は任意であり、好ましくは矩形であ
る。当該正面形状の面積も任意である。実際上、仕切板
３１の形状、面積、配置位置等は、真空装置からの外来
光２８の到来方向、およびフォトダイオード２７の配置
位置等との関係で決められる。すなわち真空装置側から
到来する外来光２８がフォトダイオード２７の光検出面
に入射するのを防止できる大きさ、位置に配置される。
仕切板３１の表面は、真空装置の環境光等の外来光を吸
収するための黒色表面処理が施されている。この黒色表
面処理は、好ましくは、光学フィルタの透過波長帯域の
光に対して吸収特性を有している。

【００２３】

【００１８】上記のごとく開口部１３およびその周辺領
域に仕切板３１を設けたため、真空装置側から開口部１
３に入射される外来光２８は、仕切板３１により遮ら
れ、フォトダイオード２７の光検出面に直射されること
はない。仕切板３１に照射された真空装置からの外来光
２８は仕切板３１の黒色表面処理された面にて吸収され
るため、仕切板３１の表面で反射される成分は少なく、
フォトダイオード２７の光検出面へ入射する真空装置か
らの外来光２８の強度は小さくなり、当該外来光２８の
影響によるカウントの発生は軽減される。

【００２４】

【００１９】開口部１３に入る塵粒子１２に関して、開
口部１３の法線方向より入射する塵粒子１２は仕切板３
１に遮られることなくレーザ光２３の存在領域に到達す
ることが可能である。開口部１３の法線方向以外から入
射する塵粒子１２についても、仕切板３１に衝突はする
が、反射されるため、レーザ光２３に到達することが可
能である。仕切板３１は、レーザ光２３よりフォトダイ
オード２７の光検出面に至る視野を遮ることがないよう
に配置されており、仕切板３１の設置による塵粒子検出
性能への影響は軽微である。

【００２５】

【００２０】図４は、上記第１実施形態において外来光
２８を開口部１３へ照射した時の外来光強度に対するカ
ウントの発生数の実測値５１と、図５に示した従来技術
において同じ外来光を開口部１１３へ照射した時の外来
光強度に対するカウントの発生数の実測値５２とを併せ
て示した図である。この場合、使用した外部光源および
外来光の照射の仕方は両者で同一となるようにした。第
１実施形態によれば、外来光を開口部へ照射した時の外
来光強度に対するカウントの発生数の実測値５１で、測
定範囲内で殆どカウントが発生していない。これに対し
て、従来技術によれば、外来光を開口部へ照射した時の
外来光強度に対するカウントの発生数の実測値５２では
測定範囲内の或る光入射強度より急激にカウントが増加
していることが実測された。図４によれば、本発明によ
る微粒子検出器が、従来の微粒子検出器に比較して、検
出器外部の光に対して耐性を有していることは明らかで
ある。

【００２６】

【００２１】次に図２と図３を参照して本発明の第２の
実施形態を説明する。図２において、図１に示した要素
と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。こ
の実施形態では、微粒子検出器における光学装置１７の
全体が、真空装置の真空室中に配置されている。光学装
置１７は、取付け部３２によって真空装置の内部に固定
され、真空室に対して露出した状態で設けられる。本実
施形態では、微粒子検出器である光学装置１７に対し
て、第１実施形態のアダプタ１１は存在しない。従っ
て、光学装置１７の孔部１８は、真空室の空間に対して
開放された状態にあり、真空室で発生した塵粒子１２が
上下の側の開口部から入り込む状態にある。つまり孔部
１８が検出空間領域を形成する。

【００２７】

【００２２】光学装置１７の孔部１８において、仕切板
が複数の平行な板４１により構成される。複数の板４１
の各々が仕切板として機能する。板４１の正面形状は図
３に示す通りであり、矩形板材の中央部に形成される例
えば矩形の孔４１ａと、その結果上下部分に形成される
板部４１ｂを有している。複数の板４１は、それぞれ、
フォトダイオード２７の光検出面および孔部１８の上下
の開口部の法線方向に平行である。複数の板４１は等間
隔でかつ平行に配置されるように構成され、上記孔４１
ａによってレーザ光２３の通過する空間領域が確保さ
れ、上記板部４１ｂが実質的な仕切板として機能する。
かかる板４１によって、孔４１ａの上下両側の板部４１
ｂが外来光２８の侵入を防止する。

【００２８】

【００２３】上記第２実施形態によれば、第１実施形態
と同様に、真空室側からの外来光２８が孔部１８に入っ
てくるのを防止でき、外来光２８の影響によるカウント
を軽減することができる。さらに複数の平行な板４１で
構成される仕切板において、複数の板４１の間隔を狭め
ることにより、仕切板の上下方向のサイズを大きくする
ことなく、外来光２８がフォトダイオード２７の光検出
面へ入射する強度を小さくすることができる。

【００２９】

【００２４】上記各実施形態では、仕切板を、フォトダ
イオードの光検出面（または開口部の法線方向）に平行
に配置したが、厳密で平行である必要はなく、傾斜して
配置することもでき、実質的に平行であれば十分であ
る。

【００３０】

【００２５】

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、微粒子検出器において、好ましくは黒色表面処理
を施した仕切板を、フォトダイオードの光検出面に実質
的に平行に塵粒子入射用開口部に設けるようにしたた
め、真空装置の環境光等の外来光の影響によるカウント
を減少させ、塵等の微粒子のみのカウント計測値を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微粒子検出器の第１実施形態の要
部構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る微粒子検出器の第２実施形態の要
部構成を示す縦断面図である。

【図３】第２実施形態における仕切板の正面図である。

【図４】第１実施形態と従来技術の各微粒子検出器の性
能を比較した特性図である。

【図５】従来の微粒子検出器の一例の要部構成を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１１アダプタ１２塵粒子１３開口部１４空間領域１５検出部１７光学装置１８孔部１９レーザダイオード２０レーザ光吸収器２１レーザ光導入ガラス２２レーザ光導出ガラス２３レーザ光２５レーザ光散乱光２６光学フィルタ２７フォトダイオード３１仕切板４１板４１ａ孔４１ｂ板部

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【０００６】

【００１２】

【００２５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空装置に付設され、前記真空装置内の
真空室内で発生する微粒子を検出空間領域に取り込み、
レーザ光を照射し、それによって生じる散乱光を光電変
換素子で検出することにより、前記微粒子の数と大きさ
を検出する微粒子検出器において、前記真空装置の外部に取り付けられ、前記真空室に通
じ、前記微粒子を取り込む前記検出空間領域とその開口
部を備えたアダプタと、前記アダプタに対して付設され、前記レーザ光を発生す
る光源と前記光電変換素子を含む光学装置と、前記アダプタの前記開口部で、前記光電変換素子の受光
面に実質的に平行に配置された仕切板と、を備えてなること特徴とする微粒子検出器。
【請求項２】真空装置に付設され、前記真空装置内の
真空室内で発生する微粒子を検出空間領域に取り込み、
レーザ光を照射し、それによって生じる散乱光を光電変
換素子で検出することにより、前記微粒子の数と大きさ
を検出する微粒子検出器において、前記真空室内に取り付けられ、前記真空室の内部空間に
通じかつ前記微粒子を取り込む前記検出空間領域とその
開口部を備え、かつ前記レーザ光を発生する光源と前記
光電変換素子を含む光学装置と、前記開口部で、前記光電変換素子の受光面に実質的に平
行に配置された複数の仕切板と、を備えてなること特徴とする微粒子検出器。
【請求項３】前記仕切板の表面には外来光を吸収する
黒色表面処理が施されていること特徴とする請求項１ま
たは２記載の微粒子検出器。
【請求項４】前記黒色表面処理は、前記光電変換素子
に対して設けられた光学フィルタの透過波長帯域に対し
て吸収特性を有することを特徴とする請求項３記載の微
粒子検出器。