JPH0231134A - 分割受光方式による微粒子検出誤差の防止方法 - 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】 ［産業上の利用骨ｑ１１］ この発明は分割受光方式による微粒子の検出誤差の防止
方法に関し、詳細には微粒子検出器の検出セル内に残留
して浮遊する微粒子の検出を防止する方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 半導体製造工場などにおいては、クリーンルームが設け
られて塵埃などの微粒子による製品の汚染が防止されて
おり、クリーンルーム内のエアの清浄度は微粒子検出器
により常に計測して管理されている。

第３図（ａ）、（ｂ）はレーザビームを使用した微粒子
検出器の構造を示すもので、図（ａ）において、噴射ノ
ズル１よりサンプルエアｌａが検出セル２に噴射され、
排出ノズル３より排出される。これに対して、レーザ光
源４より投光されたレーザビーム４ａは投光レンズ４ｂ
によりコリメイトされてサンプルエアに直交する。この
交差箇所に対して、側方に受光レンズ５を設け、その先
軸１−のスリット６により交差箇所を限定して検出領域
Ｓとする。検出領域内の微粒子の散乱光は、受光器７に
受光されて微粒子が検出される。次に、図（ｂ）は図（
ａ）における受光器７として、リニアセンサ７′を使用
したもので、リニアセンサは方形の受光素子７ａを複数
個配列されたもので、各受光素子により検出領域Ｓを分
割して受光する。図（ａ）の場合は、検出領域内の空気
分子の散乱光が一括されて受光器に入力するに対して、
分割受光方式の場合は空気分子の散乱光が分割されて各
受光素子に対するＳ／Ｎ比が実効的に向上するものであ
る。

［解決しようとする課題］ さて、上記において噴射ノズル１よりのサンプルエア１
ａは、検出領域Ｓにおいてスムースな層流となることが
必要である。これがもし、乱流となるときは、サンプル
エアの微粒子が外に逸脱して検出セルに沈着するか、ま
たは浮遊して、第３図（ｂ）の矢印ｐｌ　　ｅｌ　＋　
　８２で示すように受光面を斜め方向に通過し、同一微
粒子が２度以ｌ−検出されてカウントエラーが生ずる。

このような乱流を防ぐために、第４図に示すように、噴
射ノズル１を２重構造とし、内側のノズルよりサンプル
エア１ａを噴射し、外側ノズルよりクリーンエア１ｂを
噴射してサンプルエアの周囲をシースする。

クリーンエアの速度をサンプルエアのそれよりやや小さ
くすることにより、サンプルエアは層流とされるもので
ある。しかしながら、サンプルエアが層流とされても、
図示のようにシースのエアが排出ノズル３の入り１」に
衝突して乱流が発生し、これにつれてサンプルエアも乱
れ、これに巻き込まれた微粒子ｅが汀び検出領域に侵入
して検出誤差が発生する。実際、使用時間が長（なるに
従って検出セル内は微粒子により汚染されて、検出誤差
が増加することが認められている。そこで、検出セル内
に停留し、乱流により検出領域に侵入した微粒子の再検
出を防ＩＦすることが必要となる。

この発明は以上の＝ｉＦ情に鑑みてなされたもので、リ
ニアセンサの受光素子の・形状に工夫を加え、検出セル
内に残留して浮遊する微粒子の検出を防１１する方法を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、互いに直交するサンプルエアとレーザビー
ムの交差箇所に対して、側方に設けられた受光器により
、サンプルエアに含まれている微粒子の散乱光を受光し
て微粒子を検出する微粒子検出器における、分割受光方
式による微粒子検出誤差の防ロ一方法である。その構成
は、受光器として複数の受光素ヂ・よりなるリニアセン
サを使用する。各受光素子の受光面を平行４辺形とし、
各受光面を、サンプルエアに含まれた微粒子に対する映
像の進行方向に対して適当な角度傾斜させて、この微粒
子の映像が３個または４個の受光面を通過し、また微粒
子検出器の検出セル内に残留して浮遊する微粒子が、３
個または４個以外の受光面を通過するように配列する。

各受光素子の検出信号を合成した合成信号のパルスの個
数をカウントして、３個または４個のパルスが連続する
ときは、このパルス列をサンプルエア中の１個の微粒子
によるものとし、３個または４個以外のパルスが連続す
るときは、このパルス列を検出セル内の乱流による微粒
子によるものとして除外するものである。

［作用］ 上記の構成によるこの発明の微粒子検出誤差防出方法に
おけるリニアセンサの作用について第１図（ａ）、（ｂ
）により説明する。図（ａ）において、リニアセンサ８
の各受光素子８ａは、２辺の長さがそれぞれｄ、ｈの平
行４辺形で、傾斜角を０として検出セル内の検出領域に
対応してギヤ・ノブ８ｂをなして配列される。２辺の長
さｄ、ｈおよび傾斜角０を適当に選定して、リニアセン
サ８に対して垂直方向に通過する微粒子の映像ｐはその
位置により３個または４個の受光素子８ａの受光面を通
過するように配列されている。例として、図におけるｐ
ｌは３個、ｐ２は４個の受光面を通過する。これに対し
て、リニアセンサに対して斜め方向に通過する映像ｅは
、その位置と通過する方向により、１，２個または５個
以上の受光面を通過する。例として、図のｅｌは５個、
ｅｌは７個に跨っており、またｅ３＋８５は２個、ｅ４
は１個の受光面を通過している。このように、映像の通
過方向により、通過する受光面の個数が変化するので、
これによりサンプルエアの微粒子と乱流の微粒子を判別
することができる。すなわち、サンプルエアは層流であ
るに対して乱流の方向は殆どが斜め方向であるので、サ
ンプルエアの微粒子映像の通過方向を垂直とし、これに
対してリニアセンサ８を図示のように配置して、通過す
る受光面の個数の相違により微粒子の判定ができるわけ
である。各受光素子の検出信号は合成され、合成信号を
図（ｂ）に示す。図において、ｐｌ、ｐｌに対する合成
信号はそれぞれ３個および４個のパルスが連続しており
、これをカウントしてサンプルエアの微粒子によるもの
と判定される。また、ｅ１〜ｅ５はそれぞれ上記のパル
スの個数が連続しており、乱流微粒子によるものとされ
る。この場合１パルスは連続したパルス列に対してカウ
ントするが、パルスが離散した場合は図のｅ４に相当す
るので、それぞれ１個の乱流微粒子とされる。

以上において、通過方向が垂直方向でない映像、すなわ
ち図（ａ）の点線で示す角度Φの範囲内の映像に対して
もやはり３個の受光面を通過する。従って乱流微粒子が
この範囲内にあるときは、サンプルエアのものと誤判定
される。このように、上記の判定方法には乱流微粒子の
通過方向により、いくらかの不確定性があるが、角度Φ
を小さくすればその誤差は無視することができる。その
方法としては、図式解法により、受光面の４辺形の２辺
の長さｄ、ｈｌまたは傾斜角θを適当に選定して、垂直
方向に対する受光面の個数を３または４個とする条件の
もとに、角度Φを可及的に小さくする。なお、選定によ
っては垂直方向に対して３個または４個以外の受光面と
するこができるが、この個数を大きくすると処理が複雑
となり、また小さくするときは判定の信頼性が低下する
。−上記の３個または４個は左右の通過角度に対してバ
ランスした最適なものである。

［実施例コ 第２図は、この発明の分割受光方式による微粒子検出誤
差の防止方法の実施例における構成図である。図におい
て、直交するサンプルエアｌａとレーザビーム４ａの交
差箇所に対して、側方に受光レンズ５を設け、その先軸
上のスリット６により検出領域Ｓを限定する。検出領域
の焦点位置にリニアセンサ８を設け、リニアセンサを構
成する複数の受光素子８ａが検出領域を分割してその範
囲内の微粒子を検出する。サンプルエアｌａの微粒子の
映像が垂直方向に進行するとしてリニアセンサ８を水平
方向に配置する。各受光素子は前記の平行４辺形の受光
面を有するものとし、垂直方向の映像が通過する受光面
の個数が３個または４個となるように配列する。各受光
素子８ａの出力する検出信号は、合成回路９により合成
され、合成信号は別途の信号処理部において処理され、
前記の判定方法によりサンプルエアの微粒子と乱流によ
るものとが判別される。信号処理部の説明は省略する。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、この発明による分割
受光方式による微粒子検出誤差の防止方法においては、
層流のサンプルエアに含まれている微粒子と、乱流の微
粒子の受光面に対する通過方向が相違することに着目し
て、それぞれの映像を平行４辺形の受光素子よりなるリ
ニアセンサで受光して、通過する受光素子の個数が、３
個または４個のときはサンプルエア微粒子と判定し、こ
れ以外の個数のときは乱流微粒子とするもので、検出セ
ルに残留して浮遊する微粒子による検出誤差を防止して
微粒子検出器の信頼性を向上する効果には大きいものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、この発明の分割受光方式
による微粒子検出誤差の防止方法における、リニアセン
サの作用と検出信号の説明図、第２図はこの発明の分割
受光方式による微粒子検出誤差の防止方法の実施例の構
成図、第３図（ａ）および（ｂ）は、従来の微粒子検出
器の構成図、第４図は第３図（ａ）および（ｂ）におけ
る乱流微粒子による検出誤差の発生の説明図である。 １・・・噴射ノズル、　　　　１ａ・・・サンプルエア
、ｔｂ・・・クリーンエア、　２・・・検出セル、３・
・・排出ノズル、　　　　４・・・レーザ光源、４ａ・
・・レーザビーム、　４ｂ・・・投光レンズ、５・・・
受光レンズ、　　　　６・・・スリット、７・・・受光
Ｍ、　　　　　７’、８・・・リニアセンサ、９・・・
信号合成回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直交するサンプルエアとレーザビームの交差箇所に対し
   て、側方に設けられた受光器により該サンプルエアに含
   まれた微粒子の散乱光を受光して該微粒子を検出する微
   粒子検出器において、該受光器を複数の受光素子よりな
   るリニアセンサとし、各該受光素子の受光面を平行４辺
   形とし、かつ該平行４辺形の受光面を、サンプルエアに
   含まれた微粒子に対する映像の通過方向に対して適当な
   角度傾斜させ、該微粒子の映像が３個または４個の上記
   受光面を通過し、検出器の検出セル内を浮遊して上記検
   出領域に侵入した微粒子の映像が３個または４個以外の
   上記受光面を通過するように配列し、上記各受光素子の
   検出信号を合成した合成信号のパルスの個数をカウント
   して、３個または４個の該パルスが連続するとき該パル
   ス列を上記サンプルエアの１個の微粒子によるものとし
   、該パルスが３個または４個以外の個数連続するとき該
   パルス列を検出セル内の乱流による微粒子によるものと
   して除外することを特徴とする、分割受光方式による微
   粒子検出誤差の防止方法。