JPH08247923A - 真空中パーティクルカウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空装置の真空度を損なわず、粒子個数及び
粒径の測定をリアルタイムで安定かつ高精度に行う。保
守性を向上させる。センサ及びＸ−Ｙスキャナからなる
小型かつ安価な装置を提供する。 【構成】 真空装置内に発塵した粒子に光源からパルス
状の検出光を照射し、その散乱光を光検出器により検出
して粒子の個数、大きさを検出する真空中パーティクル
カウンタに関する。真空装置内部に連通する空間にサン
プリングガラス２２を交換可能かつ気密的に配置し、そ
の下方に光源、光検出器等を有するセンサ７を配置する
と共に、前記検出光がサンプリングガラス２２の所定範
囲をスキャンするようにセンサ７をＸ−Ｙ平面上で移動
可能とする。光源からガラス２２を介し検出光を照射し
てガラス表面の検出面２２ａ上に沈降した粒子からの散
乱光に基づき、検出面２２ａ上の粒子の個数及び大きさ
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空装置内に発塵した
粒子の個数や大きさをリアルタイムで計測可能な真空中
パーティクルカウンタに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
真空装置内のパーティクル管理には、いわゆる面板欠陥
測定器（サーフェススキャナ）を用いたものが知られて
いる。しかし、設置型のサーフェススキャナは大形かつ
高価であり、必ずしも測定場所の近くにあるとは限らな
いので、その取り扱いや操作に多くの問題を生じてい
た。

【０００３】更に、このようなサーフェススキャナを用
いて試料を直接測定しようとすると、パターン付ウェハ
等の測定時には十分な感度が得られない等も難点もあっ
た。このため、粒子測定用の光学系を直接、真空装置内
にセットして計測する方法も提案されているが、やは
り、実用上の使用限界がある。

【０００４】ここで、図５ないし図７は、前記サーフェ
ススキャナに代わるものとして提案されている従来のパ
ーティクルカウンタないしパーティクルモニタを示して
いる。まず、図５に記載した従来技術において、１００
は光散乱方式により粒子の個数を測定するセンサ、１０
１は検出光を照射する光源としてのレーザダイオード、
１０２，１０４はレンズ、１０３はプリズム、１０５は
アパーチャ、１０６はフォトセル、１０７はフィルタ、
１０８はビームストップ、１０９はレーザビームであ
り、測定窓１１０内に存在する粒子によるレーザビーム
１０９の散乱光がフォトセル１０７により検出される。
このセンサ１００は、真空装置内部か、または真空装置
外部の排気系に設置される。

【０００５】上記従来技術において、センサ１００を真
空装置の内部に設置した場合には、導入ガスの二次的な
生成物による汚れや粒子のデポジション（滞留、堆積）
の影響による検出系のダメージが大きい。また、センサ
１００が耐熱性に乏しいと共に、真空装置内部の迷光に
よるノイズを検出する恐れがある。加えて、ガスのリー
クにより真空度が低下する心配がある。

【０００６】更に、信号ケーブルが内部に接続されてい
るため電気的ノイズに弱く、粒子がセンサ１００内を通
過する速度がランダムであるので粒径の検出が不可能で
ある等の問題がある。これらの欠点のうち、真空装置内
部に配置することに起因するものを除けば、センサ１０
０を外部の排気系に配置した場合にもほぼ同様の欠点が
ある。

【０００７】図６は、他の従来技術を示している。図６
において、２００はセンサ、２０１はレーザダイオー
ド、２０２，２０３はレンズ、２０４は検出チャンバ、
２０５はライトストップ、２０６はレンズ、２０７は光
検出器であり、検出チャンバ２０４内に存在する粒子に
よる散乱光が光検出器２０７により検出される。上記セ
ンサ２００は、真空装置外部の排気系に設置されるもの
である。

【０００８】この従来技術においても、排気ガスの二次
的生成物による汚れの発生やデポジションによる検出系
への影響、センサ２００の耐熱性の問題、粒径検出が不
可能等の問題がある。

【０００９】図７は更に別の従来技術を示している。図
７において、３００はセンサ、３０１はレーザダイオー
ド、３０２はコリメータ、３０３はミラー、３０４はフ
ローセル、３０５はガス入口、３０６はガス出口、３０
７はコレクタレンズ、３０８は光検出器、３０９はアン
プ、３１０は判別器、３１１はディスプレイである。上
記センサ３００は、真空装置の給気系または排気系に設
置される。

【００１０】この従来技術において、センサ３００を真
空装置の排気系に配置した場合には図６の従来技術と同
様の問題があり、また、給気系に配置した場合にも依然
として粒径検出が不可能であるほか、フローセル３０４
が汚染される等の問題がある。

【００１１】本発明は上記種々の問題点を解決し、真空
装置の真空度を損なわず、導入ガス等に影響されること
なく粒子の個数及び大きさを正確に測定できると共に、
センサの耐熱性にも優れ、しかも保守が容易で測定安定
性の高い真空中パーティクルカウンタを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、真空装置内に発塵した粒子に光源からパ
ルス状の検出光を照射し、その散乱光を光検出器により
検出して前記粒子の個数及び大きさを検出する真空中パ
ーティクルカウンタにおいて、真空装置内部に連通する
空間にサンプリングガラスを交換可能かつ気密的に配置
し、このサンプリングガラスの下方に光源、光検出器及
びレンズ等の光学系を有するセンサを配置すると共に、
前記検出光がサンプリングガラスの所定範囲をスキャン
するようにセンサ及びサンプリングガラスをＸ−Ｙ平面
上で相対的に移動可能に構成し、光源からサンプリング
ガラスを介し検出光を照射してサンプリングガラスの表
側の検出面上に沈降した粒子からの散乱光に基づき検出
面上の粒子の個数及び大きさを検出するものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、サンプリングガラスの表側
の検出面上に沈降した粒子に対しサンプリングガラスを
介してパルス状の検出光を照射することにより、その後
方散乱光が光検出器により受光され、これがパルス信号
に変換される。このパルス信号の個数及び振幅から、上
記検出面の粒子の個数及び大きさが検出される。センサ
またはサンプリングガラスをＸ−Ｙ平面上で相対的に移
動可能としてサンプリングガラス上の所定範囲をスキャ
ンすることにより、真空装置内の粒子の個数その他のパ
ーティクル管理を行う。

【００１４】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例を示す側面図である。この図
において、１は基台であり、この基台１には、Ｙ軸パル
スモータ２（図２参照）及び送りねじ等の機構により図
１の紙面表裏方向に移動可能なＹ軸ステージ３が取り付
けられている。

【００１５】Ｙ軸ステージ３の上面には支持台４が一体
的に固定され、この支持台４の上面には、Ｘ軸パルスモ
ータ６及び送りねじ等の機構により図１の左右方向に移
動可能なＸ軸ステージ５が取り付けられている。これら
のＸ軸パルスモータ６、Ｘ軸ステージ５及びＹ軸パルス
モータ２、Ｙ軸ステージ３等により、Ｘ−Ｙスキャナが
構成される。

【００１６】Ｘ軸ステージ５の上面には、センサ７が一
体的に取り付けられている。このセンサ７は、パルス光
源としての半導体レーザ８、ピックアップレンズ９、レ
ンズ１０、集光レンズ１１、非球面レンズ１２、光検出
器１３、プリアンプ（回路素子は図示を省略してある）
１４等を備えており、これらが筒状のケーシング１５，
１６内に同軸上に配置されている。なお、上記光学系に
干渉フィルタを設ければ、プラズマ光等の影響を受けに
くくなる。上方のケーシング１６のレンズ１０側の端面
は開口しており、前記基台１にボルト止めされた天板１
７の直下にセンサ７が配置されている。

【００１７】天板１７には通孔１８を介して角筒状の検
出筒１９が立設されており、この検出筒１９と上方の検
出筒２０とによりサンプリングガラス２２を挾持するよ
うに構成されている。なお、２１は検出筒１９，２０の
フランジ１９ａ，２０ａを挾み込むクランプ、２３はＯ
リングであり、クランプ２１を外すことによりサンプリ
ングガラス２２をワンタッチで交換可能となっている。
また、サンプリングガラス２２の上下において気密性が
保たれているのは言うまでもない。

【００１８】検出筒２０の上端部は図示されていない真
空装置の反応炉下部または排気系に連通しており、何れ
にしても真空装置内に発塵した粒子がサンプリングガラ
ス２２の表面に沈降するような位置に検出筒２０、サン
プリングガラス２２等が配置される。

【００１９】図３は本実施例の取付位置の説明図であ
る。同図（ａ）はセンサ７を真空装置３０の反応炉の下
部に取り付けた場合であり、コントローラ５０により半
導体レーザ８の駆動制御、光検出器１３の受光信号の処
理、更にはＸ，Ｙ各軸のパルスモータ６，２の駆動制御
等を行い、パソコン６０により検出粒子の個数や大きさ
（粒径）の算出等を行っている。なお、４０はポンプを
示す。同図（ｂ）は真空装置３０の外部の排気系にセン
サ７を取り付けた例である。

【００２０】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、半導体レーザ８による検出光を約２００Ｈｚのパル
ス光とし、レンズ９，１０を介したレーザビームをサン
プリングガラス２２表面の検出面２２ａ上で０．５ｍｍ
×５０μｍのスポット状に絞ってサンプリングガラス２
２の下方から照射する。この状態でＸ軸パルスモータ６
を駆動し、Ｘ軸ステージ５及びセンサ７を１０ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で図１の左右何れかの方向に移動させること
により、レーザビームがサンプリングガラス２２上の検
出面２２ａをＸ軸方向にスキャンする。

【００２１】このレーザビームは、真空装置３０内の発
塵により検出面２２ａ上に沈降した粒子にサンプリング
ガラス２２を介して照射され、その後方散乱光が通孔１
８から集光レンズ１１及び非球面レンズ１２を経て光検
出器１３により受光され、パルス状の電気信号に変換さ
れる。

【００２２】このパルス信号はプリアンプ１４により増
幅され、コントローラ５０を経てパソコン６０に入力さ
れる。パソコン６０では、パルス信号の個数から上記１
スキャンラインの粒子の個数を、また、パルス信号の振
幅から粒子の大きさ（粒径）を算出する。

【００２３】次に、Ｙ軸パルスモータ２を駆動し、Ｙ軸
ステージ３を０．５ｍｍ／ｓｅｃの速度で図１の表裏何
れかの方向に移動させることにより、レーザビームがサ
ンプリングガラス２２の検出面２２ａ上をＹ軸方向に移
動する。その後、Ｘ軸パルスモータ６を駆動してＸ軸ス
テージ５及びセンサ７を前回とは逆の方向に１０ｍｍ／
ｓｅｃの速度で移動させ、検出面２２ａを逆方向にスキ
ャンする。

【００２４】この動作を繰り返すことにより、例えば１
０ｍｍ×１０ｍｍのサンプリングガラス２２の検出面２
２ａの全域を約３０ｓｅｃでスキャンすることができ、
この時の粒子の計数値は最大で４０００個となる。な
お、図４は、上述したサンプリングガラス２２（検出面
２２ａ）におけるＸ−Ｙ平面上のスキャン動作の説明図
である。また、計測エリアはＸ軸、Ｙ軸のストロークを
変えることにより任意に変更可能である。

【００２５】こうして検出された検出面２２ａ上の沈降
粒子の個数や大きさに関するデータをパソコン６０を介
して製造プロセス等にフィードバックすることにより、
真空装置３０内部のパーティクル管理をリアルタイムで
行うことができる。なお、上記実施例では、センサ７を
Ｘ−Ｙ平面上で移動させる構成としたが、センサ７を固
定してサンプリングガラス２２を移動させるようにして
も良い。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、センサ及びＸ−
Ｙスキャナを一体化してこれらを真空装置の外部に取り
付けると共に、気密的に設置されたサンプリングガラス
を介してその検出面上に沈降した粒子からの散乱光を検
出するものである。このため、真空装置の真空度を損な
うガスリークの心配もなく、導入ガスに影響されずに安
定したリアルタイムの測定を行うことができる。

【００２７】また、粒子がサンプリングガラス上に静
止、固定されるため、高精度にその個数を測定すること
ができ、真空装置内部の迷光や電気的ノイズの影響も受
けにくい。同時に、ランダムな速度で移動する粒子を測
定するものではないから、粒径の測定も確実に行うこと
ができる。更に、真空装置の外部に配置されるセンサに
対する耐熱対策も容易である。

【００２８】サンプリングガラスはワンタッチで交換可
能であるから保守性に優れており、このサンプリングガ
ラスやセンサ等は真空装置の既存の空きポートを利用し
て取り付けることもできる。また、センサ及びＸ−Ｙス
キャナは構造が比較的簡単で小形化が可能であり、低コ
ストにて提供することができる。なお、ガラス上への薄
膜レベルのデポジションを検出しないようにすれば、一
層安定した測定動作が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す側面図である。

【図２】本発明の実施例を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例の取付位置の説明図である。

【図４】本発明の実施例のスキャン動作の説明図であ
る。

【図５】従来の技術を示す図である。

【図６】従来の技術を示す図である。

【図７】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ Ｙ軸パルスモータ ３ Ｙ軸ステージ ４ 支持台 ５ Ｘ軸ステージ ６ Ｘ軸パルスモータ ７ センサ ８ 半導体レーザ ９ ピックアップレンズ １０ レンズ １１ 集光レンズ １２ 非球面レンズ １３ 光検出器 １４ プリアンプ １５，１６ ケーシング １７ 天板 １８ 通孔 １９，２０ 検出筒 ２１ クランプ ２２ サンプリングガラス ２２ａ 検出面 ２３ Ｏリング ３０ 真空装置 ４０ ポンプ ５０ コントローラ ６０ パソコン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空装置内に発塵した粒子に光源からパ
   ルス状の検出光を照射し、その散乱光を光検出器により
   検出して前記粒子の個数及び大きさを検出する真空中パ
   ーティクルカウンタにおいて、 真空装置内部に連通する空間にサンプリングガラスを交
   換可能かつ気密的に配置し、このサンプリングガラスの
   下方に光源、光検出器及びレンズ等の光学系を有するセ
   ンサを配置すると共に、前記検出光がサンプリングガラ
   スの所定範囲をスキャンするようにセンサ及びサンプリ
   ングガラスをＸ−Ｙ平面上で相対的に移動可能に構成
   し、光源からサンプリングガラスを介し検出光を照射し
   てサンプリングガラスの表側の検出面上に沈降した粒子
   からの散乱光に基づき検出面上の粒子の個数及び大きさ
   を検出することを特徴とする真空中パーティクルカウン
   タ。