JPS60128331A - 塵埃検出装置 - 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】 半導体集積回路を製造する工場等微細な加工が行われる
場所は空気中の塵埃を除去したクリンルームとなってい
る場合が多い。この様な部屋では□残留塵埃数の継続的
な監視が必要であり、残留塵埃数の密度（以下清浄度と
言う）を知るには通常は光散乱方式の高感度塵埃計を用
いる。特に近年は清浄度の連続監視の要望が広がって居
るが、通常の光散乱式塵埃計は大型なので作業点９近く
に常時置くのは邪魔になる。又離れた所に置いてビニー
ル管等を延長してサンプル空気を吸ったのでは管壁、が
塵埃の大きな留まり場となり、測定点の清浄度を忠実に
計ることは出来ない、ビニール管を金属管に替えても状
況は大差ない。さらに通常の塵埃計を連続運転した場合
には光源ランプの取換えの他、塵埃計の保守の為に測定
器の−かれている場所即ちクリンルーム内に入らねばな
らぬ等の不都合があった。本発明は之等の欠点を取り除
く良好な「塵埃検出装置」を与え、その特徴は光源、散
乱光検出用電子管及び電子回路全部をゲリンルームの外
に置き、光散乱を起こさせるレンズ系のみをクリンルー
ム内の測定点に置き、その間を往復２本の光ファイバー
で繋ぐ事により、塵埃計の殆どの部分をクリンルームの
外に置きながら、塵埃計がクリンルーム内の測定点にあ
ると全く同じ測定結果を得る事にある。従って本発明に
懸る装置は清浄度の遠方連続監視に適している。さらに
サンプル空気を吸う為のポンプもクリンルーム外に置い
て光量・乱レンズ系とホースで繋ぐと、塵埃計設置完了
後は保守の為に人がクリンルーム内に入る必要が全く無
くなる。なお本装置を設置して利点のある場所はクリン
ルームの他、引火性の液体や、火薬等の置いである危険
場所や放射能の被爆の恐れのある所等に使用すると特に
有効である。但し放射能のある所ではサンプル空気・吸
引ポンプは中に置く方が良い場所もある。次に実施例に
つきその詳細を説明する。第一図は従来の光散乱式塵埃
計の原理図で、図中の符号１で示したものは光源ランプ
であり、同じく　２はコンデンサである。３は１番目の
アパーチャでランプ１より出た光はコンデンサ２により
紋られて強い密度となってアパーチャ３の附近に集まる
。ここを通フた先は再び広がるが次の結像レンズ４によ
り再び集束されて測定点５に於てアパーチャ３の像を作
る。即ち強い光束を作ると同時にその光束はアパーチャ
３で限定された形の像となる。測定点５には図で紙面に
垂直な方向に塵埃数を測定されるべきサンプル空気が細
嚇い限られた所定の形で流れ。

て居り、之は上述のように光源から来た強い光に照らさ
れる。サンプル空気中に塵埃粒子が無い場合にＬよ光は
全部直進して光トラップ６に捕捉され消滅する。此時光
学系のうちサンプル空気の通路以外にある空気の中には
塵埃・粒子は無い。測定点にあるサンプル空気中に塵埃
粒子がある時には光源からの光の一部が塵埃粒子で散乱
されて全方向に広がるが、このうち検出管側にある集束
レンズ７に入りたものは集束されて、第２のアパーチャ
８を通り検出電子管９のターゲット（電極）　１０に当
たり電気信号となる。このとき塵埃粒子は光で照射され
ている測定点を短時間で通り過ぎるので、電気信号も短
時間で終わり１個の塵埃粒子により１個の電気パルスが
発生し、その高さは塵埃粒子の大きさに伴って変わるの
で、之に接続されている電子回路によりサンプル空気中
の塵埃の数や大きさが判断される。尚、第２のアパーチ
ャ８は測定点以外より発生した不必要な光が検出電子管
９に入らないように設けられている。また第一図では、
コンデンサー２．結像レンズ４及び集束レンズ７は何れ
も単レンズ２枚で構成する様図示されているが、この枚
数は１枚或いは３枚以上でも差し支えない。ところが粒
子を検出する時に検出゛電子管に入る光量は光源より測
定点に到達する光量の百億分の−或いはそれ以下と非常
に微量なので、光学系は非常に高い光学的Ｓ／Ｎ　（、
信号対雑音比）を要求されて層り、系全体は完全暗黒空
間に作らねばならず、通常は一体として互いに固定され
ていて分離することは出来ない。第二図は本発明に繋る
装置の原理説明図で、第一図と対比されている。０ま第
一図の２つのアパーチャ板は夫々２枚の極薄い板より構
成されて居ると考え、この２枚の間で系が切り離された
とすると、第二図の様とこ３つのブロックに分かれる。

即ち第二図において第１のブロック（晃源ブロックと呼
ぶ）は光源ランプｌとコンデンサ２と第１アパーチヤの
光源側３１とで構成される。第２ブロツク（Ｉｔ！ｌ定
点ブロックと呼ぶ）は第１アパーチヤの測定点側３２、
結像レンズ４．測定点５．光トラップ６、集束レンズ７
及び第２アパーチヤの測定点側８２とで構成される。第
３ブロツク（検出管ブロックと呼ぶ）は第２アパーチヤ
の検出管側８３と検出電子管９とで構成される。そして
第１の光ファイバー１１を第１ブロツクと第２ブロツク
の間に挿入し、その画先端面１１１，１１２が夫々２つ
に分かれた第１７バ−チャ３１．３２の中央、に位置す
る様に配置し、同様に第２の光ファイバー１２を第２ブ
ロツクと第３ブロツクの間に挿入し、その画先端面１２
２，１２３を２つに分かれた第２アパーチャ８２．８３
の中央に配置すれば、３つのブロックは光学系としては
１つに結ばれ、第二図に示す光学系も機能的には第一図
に示す光学系と全く同様に機能し、測定点を通るサンプ
ル空気中の塵埃の数と大きさを測定出来る実際の装置で
は光ファイバーの端末自体がアパーチャの役目をするの
でアパーチャ板は不要で其の代わり別の金属壁を設けて
暗箱を構成すると同時にファイバー先端面を所定位置に
固定する。第三図は本発明に繋る実施例の原理図である
。１３は光源でここではＨｅＮｅ　（ヘリウムネオン）
レーザー管で、これの光がレンズ１４を通り光ファイバ
ーの端面１１１に入る。これは第二図の光源ブヮックと
全く同じ役目をする。測定点ブロックは第三図で°はア
パーチャー３２と８２が無くなって居る外は第二図と全
く同じで機能も同じである。検出管ブロックでは第２の
光ファイバー１２の端面１２３を出た光は別の集光レン
ズ１５を通って検出電子管９に人って電気信号に変換さ
れることも第二図の場合と同等である。此の場合、周囲
の不必要な光が検出電子管に入らない様之等を暗箱１６
で包む。なお実際の装置では第三図で鎖線で囲った部分
即ち光源部と検出管部は−っの筐体に納めて制御計数部
とし、測定点ブロックとの二体に纒めて使用される場合
が多い。また第三図に於いて光ファイバー１１の端面１
１２を凸レンズ状に形成し、結像レンズ４を取除き測定
点５迄の距離を調節して測定点５に於いて良好な像を結
ばせればレンズ４は不要となる。光ファイバーの他の端
面即ち１１１，１２２，１２３に於いても同様である。

第四図は本発明に懸る塵埃監視装置を用いて複数の測定
したい場所の塵埃の状況をクリンルーム外の一個所で監
視する集中監視システムに応用した例を示す。図中５１
．５２．５３は３つの測定端末でクリンルーム内の別々
の測定したい場所に置かれて居り、その中味は何れも第
三図の測定点ブロックと同じで浸る。これ等よりは夫々
２本の光ファイバー６１と７１．６２と７２．６３と７
３が出て居り、それ等の反対側は別室にある中実装置に
集められ、６１゜６２．６３は光源側に、？１，７２．
７３は検出電子管側に於いて、それ等の端面が一直線上
に且つ等間隔に配列される。しかして光源用レーザー１
３とレンズ１４は移動機構により同時に移動し、レーザ
ーの光を光ファイバーの端面６１１，６２１，６３１に
順次送り込む。−力検出電子管９とレンズ１５を収納す
る暗箱１６は別のファイバーの端面７１３，７２３，７
３３の前を移動し、測定点ブロックで発生した散乱光を
受入れる。移動する暗箱１６の外側には不必要な光が検
出電子管に入らないよう動かない別の暗箱１７があり同
時に光ファイバーの先端−７１３，７２３，７３３を包
み込んで居る。光源と検出管は同時に動き且つ停止する
時は同じ検出端末に属する光ファイバーの前に居なけれ
ばならない。即ちレーザー管１３とレンズ１４より成る
光源系がファイバ一端６１１の前に居る時には暗箱１６
に含まれる検出電子管系はファイバ一端７１３の前に居
る。他のファイバ一端についても同様である。図中破蝕
で結ばれて居るのは此の様に互に固定されて同時に動く
ことを表す。実際には先づ第１端末５１に属する光ファ
イバーの先端６１１と７１３の前に夫々光源系と検出電
子管系が位置する状態で一定時間第１の測定したい場所
の塵埃数（密度）を測り、１回の測定が終了すれば光源
系と検出電子管系は移動し次の位置即ち６２１と”７２
３の前に至って停止する。そして第２端末５２での測定
が終われば再び移動して第３端末５３について測り、次
いで再び第１端末５１に戻ると云う具合に順次に連続的
に塵埃数を測って行く。此種に中実装置の場所（クリン
ルーム外の一つの場所）に居ながらにしてクリンルーム
の中３つの場所の塵埃の状況が分かる。同時にこの量を
用いて塵埃数の増減に伴って換気量を自動調節したり必
要な時に警報を出すことも可能である。ざらにこ−では
測定端末は３つの場合を説明したがこの数は多くても少
なくても全く同様に監視出来る。

つぎに本装置に使用する光ファイバーとはガラス状石英
又は光の透過度の良いプラスチック等を糸、状に細長く
延ばしたもので、光の全反射又は屈折を利用して光が常
に光ファイバーの中心に集まる様にし、軸方向の光伝送
効率を高くしたものを総称し、その種類、長さ、太さ等
は基本的には全く制限は無いが、本発明者の検討結果で
は長さは経済性より１００＋ａ以内が有利であり、種類
については石英コアで且つ光源側は伝゛送損失の成可く
少ないもの、検出電子管側は間口角が大きく且つ低損失
のものを使うのが有効である。実際には間口数で０．２
５乃至０．４５の範囲のものが有効である。勿論これ以
外の開口数の光ファイバーも使用出来るが間口数の小さ
いものは取り入れる光量が少なくなるので小さい粒径の
塵埃の測定に不利であり９間口数の大きいもの名よ伝送
損失の大きくなる傾向に利である。

【図面の簡単な説明】

第一図は従来の光散乱式塵埃計−の光学系の原理説明図
。第二図は第一図に示した岑学系との対応を明確にしな
がら光ファイバーを挿入した塵埃検出装置の光学系を説
明する原理図。第三図は本発明に懸かる塵埃検出装置の
光学系の原理説明図。 第四図は多点遠方集中監視装置として使う場合の本発明
に懸かる塵埃検出装置の光学系の原理図である。 ｌ・・光源ランプ　２ψ会コンデンサ・レンズ３．８・
・アパーチャ　４φ・結像レンズ５・・測定点　６・−
光トラップ ７◆・集束レンズ　９・・検出電子管 １０・・ターゲット １１．１２，６１，６２，６３，７１，７２，７３　・
・光ファイバー１３・・光源レーザー　１４．１５　・
・レンズ１８、１？　・・暗箱 ３１．３２，８２，８３　・争分割後のアパーチャ５１
．５２．５３・・測定端末 １１１．１１２，１２２，１２３，６１１，６２１，６
３１，７１３，７２３，７３３　Φ・光ファイバ一端面 篤−１−図・ 篤四図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透明な流体中に存在する極微小粒子を光怒乱法
   によって検出する為の光学系のうち、光散乱を起こさせ
   る散乱室（測定室）と之に隣接する光源側と検出電子管
   １例の各１組合計２ｍのレンズとを含む光学系部分（測
   定室ブロックと呼ぶ）を他の光学系部分と分離し、該光
   〒糸部分と残りの光学系部分のうち光源の属する光学系
   部分（光源ブロックと呼ぶ）との間に１本の光ファイバ
   ーを挿入結合し、また該光学系部分（測定室ブロック）
   と残りの光学系部分のうち検出電子管の属する光学系部
   分（検出電子管ブロックと呼ぶ）との間に別の１本の光
   ファイバーを挿入結合させることにより形成した光学系
   を有する光散乱方式による塵埃検出装置。
2. （２）　特許請求範囲第１項記載の塵埃検出装置のうち
   測定室ブロックと之と結合した２本の光ファイバーとよ
   り成る光学系部分の組を２組又はそれ以上の複数組を有
   し、光源ブロックと検出電子管ブロックとは、夫々１個
   を有す塵埃検出装置