JPH02223845A - 光散乱法による超微粒子の粒径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコンウェハ等の試料表面に付着したナノ
メータオーダの超微粒子の粒径を測定する光散乱法によ
る超微粒子の粒径測定方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、微粒子の粒径を測定する最も分解能に優れた方法
は光散乱法であるが、それでも単一微粒子を対象とした
光散乱法による粒径測定器の最小検出可能粒径は、高々
０．１μｍ程度であるが、半導体の集積度が飛躍的に増
加した今日では、ナノメータオーダの超微粒子を検出す
る必要性が生じてきた。即ち、電子回路パターンの欠陥
の殆どは、シリコンウェハ上の異物により生じることが
知られており、ＬＳＩ製造での歩留まりと信頼性を考慮
すれば、そのパターン幅の１７５〜１／ｌＯ程度の大き
さの異物の付着が重大な問題を起こし、ＬＳＩパターン
における高集積化に伴い、そのパターン幅もサブミクロ
ンオーダとなり、今後製造環境の清浄化による製造工程
におけるシリコンウェハ上の異物付着の低減を図るとと
もに、そのウェハ上にあるナノメータオーダの異物、即
ち超微粒子を除去するために、その超微粒子の粒径を検
出することが必要となった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは
、シリコンウェハ等の試料表面に付着した粒径２〜１０
ｎｍ程度の超微粒子を非破壊且つ非接触でその粒径を測
定することが可能な光散乱法による超微粒子の粒径測定
方法及びその装置を提供する点にある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、前述の課題解決の為に、レーザ光を楕円集光
器の第一焦点近傍に集光し、該焦点近傍にその表面を位
置させ且つ等速で移動させた試料に前記レーザ光を照射
し、該試料表面に付着した超微粒子からの極微弱な散乱
光を楕円集光器の第二焦点に集光させ、そして該゛散乱
光を光ガイドで光電子増倍管の光電面に導いて単一光電
子状態の離散パルス状信号として検出し、その信号を積
分してピーク値を超微粒子の粒径に比例する電圧に変換
し、その最大電圧値から超微粒子の粒径を算出してなる
光散乱法による超微粒子の粒径測定方法を確立した。

そして、上記方法を実現するために、レーザ光を所定ス
ポット径に集光して試料表面に照射するレーザ光照射手
段と、楕円面鏡側の一方の第一焦点を中心とした等角位
置に、前記レーザ光を該焦点を含む近傍に照射すべく入
出射口を開設してなる楕円集光器と、前記楕円集光器の
第一焦点を含む近傍に試料表面を位置し且つ該試料を等
速で移動し得る移動装置と、前記楕円集光器の第二焦点
近傍に一端を配し、該焦点に集光された試料表面に付着
した超微粒子からの散乱光を案内する光ガイドと、前記
光ガイドの他端に配し、該光ガイドにより案内された極
微弱な散乱光を単一光電子状態の離散パルス状信号とし
て検出する光電子増倍管を内装し、該光電子増倍管を冷
却し得る検出器と、該検出器により検出された散乱光の
信号を積分して電圧に変換し、そのピーク値電圧から超
微粒子の粒径を算出する信号処理手段とよりなる光散乱
法による超微粒子の粒径測定装置を構成した。

また、前記光ガイドとして、焦点を楕円集光器の第二焦
点に一致させた放物面鏡を内面に有するパラボラ集光器
、又は前記第二焦点を囲む半球面上に一端を位置させた
複数の光ファイバーを用いた。

〔作用〕

以上の如き内容からなる本発明の光散乱法による超微粒
子の粒径測定方法及びその装置は、楕円集光器の第一焦
点近傍に位置して等速で移動する試料表面に、集光した
レーザ光を照射すると、そのレーザ光のスポット内を試
料表面に付着した超微粒子が通過する際に、その粒径に
応じた強度で移動速度に応じた光量の散乱光が第一焦点
近傍で生じ、その結果極微弱な散乱光は楕円集光器の第
二焦点に集光された後、光ガイドで光電子増倍管の光電
面に導かれ、そして散乱光の強度に比例した個数の光電
子が生成されて単一光電子状態の離散パルス信号として
検出され、その離散信号を積分して得られた電圧信号の
最大電圧値を超微粒子の粒径に比例するように設定し、
こうして該最大電圧値から試料表面に付着した超微粒子
の粒径を測定できるようになしたものである。

また、楕円集光器の第一焦点に集光され、試料表面に照
射したレーザ光の該表面からの強い反射光が第二製点に
集光されないように、楕円面鏡側の第一焦点を中心とし
た等角位置に、レーザ光の人出射口を開設している。

更に、前記楕円集光器の第二焦点から出てくる散乱光の
射出角度は、超微粒子による散乱光強度分布に応じて約
１８０度の範囲にまたがるので、光ガイドとしてパラボ
ラ集光器を用いた場合、前記第二焦点に放物面鏡の焦点
を一致させることにより、また光ガイドとして光ファイ
バーを用いた場合、前記第二焦点を囲む半球面上に複数
の光ファイバーの一端を位置させることにより、極めて
効率よく光電子増倍管の光電面に導（ことが可能である
。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本発明の詳細
な説明する。

第１図（ａｌ、　（ｂｌ及び第２図は本発明の代表的実
施例を示し、図中Ａはレーザ光照射手段、Ｂは楕円集光
器、Ｃは移動装置、Ｄは光ガイド、Ｅは検出器、Ｆは信
号処理手段をそれぞれ示している。

レーザ光照射手段Ａは、全出力（Ｉｏ）がＩＷ、波長（
λ）が４８８ｎｍのアルゴン（Ａｒ”）レーザ１から射
出したレーザ光２をチョッパー３を通して、スペーシャ
ルフィルタ４で非線形波面のひずみを除去するとともに
、空間強度分布を一様となしてコリメータレンズ５によ
り大口径の平行ビームに変換し、偏光プリズム６で直線
偏光となした後、偏光ビームスプリンタ７を通過させた
レーザ光２をλ／４波長板８を通して放物面鏡９で反射
させ、再び該λ／４波長板８を通過させ前記偏光ビーム
スフリツタ７で直角方向に反射させて、スポット径ｄが
約５μｍになるように集光する光学系で構成した。尚、
本実施例ではレーザ光２として、アルゴンレーザの４８
８ｎｍの波長を用いたが、後述の散乱光の集光系に用い
る鏡面研磨した金属に対する反射率が高い長波長を発振
できるレーザを適宜用いることが可能であるが、あまり
長波長にすると後述の光電子増倍管の光電面での光電子
への変換効率が低下し、出力が低下するので注意を要す
る。

楕円集光５Ｂは、金属塊を回転楕円体の長径を中心とし
た略半球形状に切削し、鏡面加工して楕円面鏡１０を内
面に形成したもので、該楕円面鏡１゜の第一焦点１１と
第二焦点１２を周囲の稜線を結ぶ面より僅かに外方に位
置するように設定するとともに、該楕円面鏡１０側に第
一焦点１１を中心とした等角位置に前記レーザ光２の入
出射口１３．１４を開設し、該入射口１３から入射した
レーザ光２が前記第一焦点１１の近傍に配したシリコン
ウェハ等の試料１５の表面から反射して、楕円面鏡１０
を反射して第二焦点１２に集光されないように、該試料
１５からの反射光は全て出射口Ｉ４から出ていくように
している。

移動装置Ｃは、平行な面を有する板状の試料１５を装着
する場合は、平面的に移動するＸ−Ｙテーブル１６を用
いることができ、上面に前記試料１５を固定し、該試料
１５の表面を前記楕円集光器Ｂの第一焦点１１近傍に常
に位置させてＸ方向及びＹ方向に等速で移動させるもの
であり、それぞれのテーブルに接続した駆動用のステッ
ピングモータ１７１７は、モータ駆動装置１８により回
転されている。

こうして、前記試料１５の表面各部を第一焦点１１の近
傍を移動させ、結果としてレーザ光２のスポットにて試
料１５の表面を走査するのである。また、前記試料１５
を固定し、レーザ光照射手段Ａを含む光学系を移動させ
ることも不可能ではないが現実的でない。尚、曲面伏の
表面を有する試料１５の場合には、Ｚ方向にも移動でき
るようにするか、曲率が一定の場合にはその曲率と一致
させて上方テーブルが下方テーブルに対してローリング
するようになすことが必要である。

光ガイドＤは、本実施例では鏡面研磨した金属面の放物
面鏡１９を内面に有し、その焦点２０の近傍に開口２１
を形成したパラボラ集光器２２を用い、該焦点２０を前
記楕円集光器Ｂの第二焦点１２に一致させ、他端の解放
端を後述の検出器Ｅに接続している。尚、本実施例でこ
のパラボラ集光器２２を用いた理由は、前記楕円集光器
Ｂの第二焦点１２から出てくる散乱光２′の射出角度は
、超微粒子Ｐによる散乱光強度分布に応じて約１８０度
の範囲にまたがるので、このような広角の散乱光２′を
効率よく集光するためである。また、図示しないが複数
の光ハアイバーの一端を前記第二焦点１２を囲む半球面
上に配し、他端を束ねて検出器Ｅに導くことも可能であ
る。

前記検出器Ｅは、一部の窓部２３を残して外周に冷媒を
密封できるように二重構造となした冷却容器２４内に、
受光面を前記窓部２３に向けて内装した光電子増倍管２
５を内装し、前記窓部２３には受光面に結露が生じるの
を防止するために二重窓セル２６を設けている。そして
、前記光電子増倍管２５には、極微弱な散乱光２′を単
一光電子状態の離散パルス状信号として検出できるよう
に高電圧型［２７にて所定電圧ＶＣを印加している。

信号処理手段Ｆは、第１図（ａｌ及び第４図に示す如く
前記検出器Ｅの光電子増倍管２５の光電面２８に導かれ
た散乱光２′　（全散乱光強度Ｉｓ）による単一光電子
状態の離散パルス状信号Ｓ（第３図（Ｃ１に示す）を積
分して、最大電圧値Ｖｍを散乱光２′の強度に比例した
電圧Ｖｐ　　（第３図（ｄｌに示す）に変換する検出回
路２９と、その電圧ｖｐの信号のピーク値Ｖｍを読み取
り、超微粒子Ｐの粒径Ｄｐに変換するコンピュータ３０
とよりなり、該検出回路２９はアナログ的に前記光電子
増倍管２５のパルス列出力を積分するＣＲ積分回路（積
分定数τ＝ＣＲ）で構成され、また前記コンビエータ３
０には球形の超微粒子Ｐの粒径Ｄρに応じた散乱光２′
が集光系により光電子増倍管２５に導かれ、前記検出回
路２９により得られる出力電圧■ｐの最大電圧値Ｖｍを
、各部の反射及び変換効率等を考慮に入れて、予め理論
的に予測される粒（’Ｖ　Ｄ　ｐと最大電圧値■ｍの相
関関係データを記憶させておき、実際の検出回路２９に
よる出力電圧ｖｐの最大値を読み取って前記データとを
比較し、超微粒子Ｐの粒径Ｄｐを比較算出するのである
。また、光電子増倍管２５の出力が小さい場合には、Ｃ
Ｒ積分回路の前段に高速パルス増幅器を入れることも可
能で、更に光電子増倍管２５の出力を二値化し、デジタ
ル的に積分することも可能である。尚、前記コンピュー
タ３０には、レーザ１の出力Ｐ、スポット（冬ｄ　、走
査速度ｖｓ、高電圧電源２７にって光電子増倍管２５に
印加する電圧■ｃ、検出回路２９の積分定数τ等をパラ
メータとして人力可能とし、それらの入力値によって自
動的に前記粒径Ｄｐと最大電圧値Ｖｍの相関関係データ
を作成できるようにすることは実用的である。

尚、本実施例では前記コンピュータ３０と連動して、入
力するパラメータ及び測定結果を表示する投影回路３１
を設けている。

次に、本発明の粒径測定原理の詳細を述べれば、第３図
（ａｌに示す如くレーザ光照射手段Ａの試料１５に集光
されたレーザ光２のスポット光強度１　（ｒ）は、ガウ
シアン分布（第３図（ｂｌに示す）を仮定し、その半径
ｒの方向の強度がｌ／ｅ２になるボンイで与えられる。

ここで、Ｉｏはレーザ光２の全出力（ＩＷ）である。こ
のレーザ光２の試料１５表面でのスポット径ｄは、本実
施例では５μｍに設定してあり、測定対象とする超微粒
子Ｐの粒径Ｄｐ　　（１〜ｌｏｎｍ）と比較して非常に
大きいので、咳超微粒子Ｐからの散乱光２′は前記スポ
ット径ｄが該粒子を通過する時間の間、前記スポット光
強度１　（ｒ）に応じて発生する。その散乱光２′の全
散乱光強度Ｉｓは、レーザ光２の波長（４８８ｎｍ）に
比べて粒径Ｄｐが十分小さい場合に通用されと表される
。ここで、α−Ｄｐπ／λは無次元のパラメータで、該
αが１より十分小さい場合に（２）式が成り立ち、また
晶は超微粒子Ｐに対する複素屈折率で、超微粒子Ｐの種
類により多少異なるものである。

前記全散乱強度Ｉｓのうち光電子増倍管２５の光電面２
８に受光可能な散乱光強度Ｉｔは、Ｉｉ−βＩｓ　　　
　　　　　　（３）で表される。ここで、βは集光系の
損失を考慮した集光効率で、楕円集光器Ｂの各焦点での
入出射損失を９％、楕円面！ＪＩＩＯ（アルミニウム）
の反射率を９０％、パラボラ集光器２２の放物面鏡１９
（アルミニウム）の反射率を９０％とすれば、約β＝０
．６７であるが、楕円集光器Ｂの入出射口１３．１４に
よる損失と該入出射口１３．１４を傾斜させていること
と、全散乱光強度＋ｓのうち、２πステラジアンの角度
内の散乱光２′が集光されることなどを考慮に入れて、
本実施例ではβ＝０．５７５としている。そして、第７
図に粒径Ｄｐ（ｎｍ）と受光散乱光強度Ｉｔ（Ｗ）との
関係を、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、炭化珪素（ＳｉＣ）
　、酸化アルミニウム（＾ｊ！　２０３）及び二酸化珪
ｉ　（Ｓｉｎ２）について図示している。

また、第４図に示すように、光電子増倍管２５の光電面
２８に入射する受光散乱光強度１ｔに応じた光子数Ｎｐ
ｈは、ブランク定数をｈ、光速度をＣとすれば、 Ｎρｈ＝　Ｉｔ　　λ／　ｈ　ｃ　　　　　　　　　（
４）で与えられ、この光子数Ｎρｈに光電面２８での量
子効率ηを乗じた光電子数Ｎｐｋの電子が該光電面２８
から放出さ゛れ、該光電子数Ｎｐｋにダイノード集光効
率δ（δ＝０．７）を乗じた光電子数Ｎｋの電子が、増
幅率μだけ増幅されて単一光電子電子状態の離散パルス
状信号Ｓとして、当該光電子増倍管２５から出力される
。即ち、光電子数Ｎｋは、Ｎｋ（ｒ）　＝　Ｉ　ｔ（λ
／ｈｃ）ηδ−βＩｓ（λ／ｈｃ）　　ηδ　（個／５
ｅｅ）　（５）と表される。ただし、この離散パルス状
信号Ｓは第３図（Ｃ１に示すようにスポット光強度分布
が、ガウシアン分布なので、スポット径ｄ内で疎密な発
生分布状態にある。

更に、超微粒子Ｐが走査レーザスポットで検知されて生
じるスポット径ｄ当たりの単一光電子パルス数Ｎｋｓは
、スポット走査速度Ｖ　Ｓ　（ｍ／５ｅｅ）とすれば、 Ｎｂ５＝Ｎｋ　−ｄ／ｖｇ　　　（個数）（６）で求ま
り、粒径Ｄｐと単一光電子パルス数ＮｋＳの関係を走査
速度Ｖ９をパラメータとして第８図に示した。尚、図中
単一光電子パルス数ＮｋＢが１０以下は検出不安定領域
として破線で示している。本発明は、走査レーザスポッ
トが超微粒子Ｐを照射している時間に放出される単一光
電子パルス数Ｎｋｓを、前記検出回路２９を通して積分
し、第３図（ｄｌに示すように出力電圧ｖｐの波高値と
して検出し、その最大電圧値Ｖｓから粒径Ｄｐを知るの
がその測定原理である。

また、第５図は光電子増倍管２５と検出回路２９を含め
た等価回路を示している。該光電子増倍管２５の増幅率
をμとすると、光電面２８で発生したｌ（囚の光電子は
、総電荷量Ｑ。−ｅμ（ｅは電荷素置）で、幅がｔ、、
（通常２〜Ｉｏｎｓ）のパルスとじて出力される。光電
子増倍管２５の出力部に接続された負荷抵抗Ｒｔ、浮遊
容量を含めたコンデンサ容量をＣとするとき、ＣＲ回路
出力電圧■。は次のように表され、即ちＱ＜ｔ≦ｔ、に
おける充電電圧ＶＯＣは、時定数をτ　（例えば、Ｒ＝
５０にΩ、Ｃ＝τ となる。これらの関係は、第６図に示してあり、幅ｔ１
のパルスによる充電電圧を■０、また【。秒後の放電電
圧を■２とするとき、１ｗとｔ。に対して時定数τ、即
ちＣＲの値を適当に選ぶことによりそは、はぼ減衰する
ことなく上昇し続けて、第３図（ｄｌに示すパルス列の
積分された出力電圧ｖｐが得られるのである、その最大
電圧値Ｖｍは単一光電子パルス数Ｎｋｓに比例し、即ち
超微粒子Ｐからの受光散乱光強度Ｉｔに比例し、もって
該超微粒子Ｐの粒径Ｄｐを測定することができるのであ
る。

最後に、本発明の測定感度Ｓ／Ｎ比について述べる。ｍ
ｓ／Ｎ比に大きく影響するノイズに光電子増倍管２５の
暗電流があり、暗電流による単一光電子パルス数をＮａ
　とするとき、Ｓ／Ｎ比を次式で定義する。

Ｓ　／　Ｎ　−Ｎ　ｋ／　Ｎ　ｄ（１０）そこで、常温
（２０℃）ではその暗電流により単位時間当たり約３０
００個の単一光電子パルスが得られ、該光電子増倍管２
５を冷却（−３０℃）することによって暗電流による単
位時間当たりの単一光電子パルスを約７５ｆｌｌに抑え
ることができ、第９図に示したＳ／Ｎ比と粒径Ｄｐの関
係より、Ｓ／Ｎ比が１０以上を測定の限界とすれば、−
３０℃程度まで冷却することにより粒径Ｄｐが２．５μ
ｍ以上の超微粒子Ｐの粒径検出が可能であり、粒゛径Ｄ
ｐが１０μｍの超微粒子Ｐの検出には、光電子増倍管２
５を冷却せずとも、Ｓ／Ｎ比を１０３程度とれるので、
電磁誘導などのノイズに考慮すれば十分検出が可能であ
る。

また、前述のように散乱光２′の強度は極微弱であるの
で、光電子増倍管２５は感度の限界で使用しているが、
レーザ１の出力を可能な限り上昇させることにより、若
干その検出感度を上げることができるが、レーザ光２の
照射により試料１５及び超微粒子Ｐが熱破壊される恐れ
があり、レーザｌの出力の選定には注意を要する。例え
ば、ＩＷのレーザｌを５μｍのスポットに集光し、試料
１５としてシリコンウェハを選んだ場合、熱伝導理論に
より該シリコンウェハの定常状態での表面温度は約４５
５℃となり、その表面は熔融しないことが判り、また超
微粒子Ｐとして粒径Ｄｐが１０°ｎｍの金微粒子を選ん
だ場合、定常状態での表面温度は約５５０℃となり、や
はり熔融することはないことが判った。

尚、本発明の粒径測定方法では、超微粒子Ｐの種類は判
らず、その種類によって複素屈折率５が異なるので、第
７図の如く粒径ＤＰと受光散乱光強度Ｉｔの関係から一
義的に定めることができず、従って粒径Ｄｐの算出には
固有の誤差を含んでいる。シリコンウェハの試料１５の
表面に付着する超微粒子Ｐとして可能性の高いものを、
第７図中に示しているが、この超微粒子Ｐのみが存在す
ると仮定すれば、例えば散乱光強度が１０−１′Ｗであ
った場合、粒径Ｄｐは３．５〜５．５ｎｍ内にあると予
測され、約５ｎｍの超微粒子Ｐを測定する場合の誤差は
±１．５ｎｍとなり、また散乱光強度が１０−”Ｗであ
った場合、粒径Ｄｐは５〜１０ｎｍの範囲内にあると予
測され、７〜３ｎｍの超微粒子Ｐを測定する場合の誤差
は±２，５ｎｍとなる。このように、超微粒子Ｐの種類
による粒径Ｄｐの測定値に及ぼす誤差が比較的小さいの
は、前記（２）式を見れば判るように、粒＋Ｄｐの寄与
は６乗であり、複素屈折率への寄与は２乗程度であり、
圧倒的に粒径Ｄｐの寄与の方が大きく、そのため前述の
ように超微粒子Ｐの種類による測定値の影響は少ないの
である。

また、本発明では超微粒子Ｐの形状を球形と仮定したが
、実際の形状はま、ちまちで、球形はむしろ稀少である
が、本発明のように散乱光２′のうち２πステラジアン
内のものを全て受光できるようになしたことから、歪な
形状の超微粒子Ｐで散乱光２′に偏りがある場合でも、
その全散乱光強度はレーザ光２の入射方向から見た超微
粒子Ｐの外形のみにほぼ依存するので、本発明の本質を
失うことはない。

尚、別の方法で予め超微粒子Ｐの種類を検出しておけば
、更に精度の高い粒径の測定が可能である。

〔発明の効果〕

以上にしてなる本発明の光散乱法による超微粒子の粒径
測定方法及びその装置によれば、試料表面をレーザスポ
ットで走査するだけで、該試料表面に付着した粒径２〜
ｌＯｎｍ程度の超微粒子を非破壊且つ非接触でその粒径
を精度よく、しかもリアルタイムで測定することができ
る。

また、その光学系については、レーザ光を所定スポット
径に集光して試料表面に照射するレーザ光照射手段と、
楕円面鏡側の一方の第一焦点を中心とした等角位置に、
前記レーザ光を該焦点を含む近傍に照射すべく人出射口
を開設してなる楕円集光器と、該楕円集光器の第二焦点
近傍に一端を配し、該焦点に集光された試料表面に付着
した超微粒子からの散乱光を案内する光ガイドとより構
成したので、レーザ光の試料表面に付着したＢ微粒子か
らの全散乱光のうち２πステラジアン内の散乱光を極め
て効率よく集光することができ、しかも試料表面で直接
反射する強い反射光を楕円集光器に開設した出射口から
該楕円集光器外部に導いて極微弱な散乱光に影響を及ぼ
さないようにすることができた。

更に、極微弱な散乱光の検出系については、前記光ガイ
ドの他端に配し、該光ガイドにより案内された極微弱な
散乱光を単一光電子状態の離散パルス状信号として検出
する光電子増倍管を内装し、該光電子増倍管を冷却し得
る検出器と、該検出器により検出された散乱光の信号を
積分して電圧に変換し、そのピーク値電圧から超微粒子
の粒径を算出する信号処理手段とより構成したことによ
り、現在の光検出器として最も感度がよいとされている
光電子増倍管を冷却して暗電流によるノイズを減少させ
、極微弱な散乱光を単一光電子状態の離散パルス状信号
として検出することができ、しかもその離散パルス状信
号を積分してその最大値を粒径に比例した電圧信号に互
換して、簡単な処理により該電圧信号より粒径を算出す
ることが可能となった。

そして、光ガイドとして、焦点を楕円集光器の第二焦点
に一致させた放物面鏡を内面に有するパラボラ集光器、
又は前記第二焦点を囲む半球面上に一端を位置させた複
数の光ファイバーを用いたことにより、楕円集光器の第
二焦点から射出される１８０度にまたがる射出角度の散
乱光を効率よく集光し、光電子増倍管の光電面に導くこ
とができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは本発明の代表的実施例を示す簡略配置図
、第１図ｆｂｌは同じく要部を一部断面で示した側面図
、第２図は要部の拡大断面図、第３図ｔａ＋は試料表面
の超微粒子にレーザ光を照射した状態を示す簡略断面図
、第３図（ｂｌはレーザ光の強度分布を示すグラフ、第
３図（Ｃ１は光電子増倍管の出力部での単一光電子状態
の離散パルス状信号を示すグラフ、第３図（ｄｌは検出
回路の出力部での粒径に対応した電圧波形のグラフ、第
４図は光電子増倍管と検出回路の回路図、第５図は同じ
く等価回路図、第６図は第３図（ｄｌの電圧波形の拡大
図、第７図は粒径に対する受光散乱光強度のグラフ、第
８図は粒径に対する検出される単一光電子パルス数のグ
ラフ、第９図は粒径に対するＳ／Ｎ比のグラフである。 Ａ：レーザ光照射手段、Ｂ：楕円集光器、Ｃ：移動装置
、Ｄ：光ガイド、Ｅ：検出器、Ｆ：信号処理手段。 １：レーザ、２：レーザ光、３：チョツパー、４：スペ
ーシャルフィルタ、５：コリメータレンズ、６：偏光プ
リズム、７：偏光ビームスプリッタ、８：λ／４波長板
、９：放物面鏡、１０：楕円面鏡、１１：第一焦点、１
２：第二焦点、１３：入射口、１４：出射口、１５：試
料、ｏ；：ｘ−ｙテーブル、１７：ステンピングモータ
、１８：モータ駆動装置、１９：放物面鏡、２０：焦点
、２１：開口、２２：パラボラ集光器、２３：窓部、２
４：冷却容器、２５：光電子増倍管、２６：二重窓セル
、２７：高電圧電源、２８：光電面、２９：検出回路、
３０：コンピュータ、３１：投影回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）レーザ光を楕円集光器の第一焦点近傍に集光し、該
   焦点近傍にその表面を位置させ且つ等速で移動させた試
   料に前記レーザ光を照射し、該試料表面に付着した超微
   粒子からの極微弱な散乱光を楕円集光器の第二焦点に集
   光させ、そして該散乱光を光ガイドで光電子増倍管の光
   電面に導いて単一光電子状態の離散パルス状信号として
   検出し、その信号を積分してピーク値を超微粒子の粒径
   に比例する電圧に変換し、その最大電圧値から超微粒子
   の粒径を算出してなる光散乱法による超微粒子の粒径測
   定方法。 ２）レーザ光を所定スポット径に集光して試料表面に照
   射するレーザ光照射手段と、 楕円面鏡側の一方の第一焦点を中心とした等角位置に、
   前記レーザ光を該焦点を含む近傍に照射すべく入出射口
   を開設してなる楕円集光器と、前記楕円集光器の第一焦
   点を含む近傍に試料表面を位置し且つ該試料を等速で移
   動し得る移動装置と、 前記楕円集光器の第二焦点近傍に一端を配し、該焦点に
   集光された試料表面に付着した超微粒子からの散乱光を
   案内する光ガイドと、 前記光ガイドの他端に配し、該光ガイドにより案内され
   た極微弱な散乱光を単一光電子状態の離散パルス状信号
   として検出する光電子増倍管を内装し、該光電子増倍管
   を冷却し得る検出器と、該検出器により検出された散乱
   光の信号を積分して電圧に変換し、そのピーク値電圧か
   ら超微粒子の粒径を算出する信号処理手段と、 よりなる光散乱法による超微粒子の粒径測定装置。 ３）前記光ガイドとして、前記楕円集光器の第二焦点に
   焦点を一致させた放物面鏡を内面に形成してなるパラボ
   ラ集光器を用いてなる特許請求の範囲第２項記載の光散
   乱法による超微粒子の粒径測定装置。 ４）前記光ガイドとして、端面を前記楕円集光器の第二
   焦点を囲む半球面上に位置させてなる複数の光ファイバ
   ーを用いてなる特許請求の範囲第２項記載の光散乱法に
   よる超微粒子の粒径測定装置。