JPS63311144A - 液体中の微粒子計測装置 - 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、集積回路の製造工程における洗浄用などに使
用される超純水その他の液体に混入した微粒子の計測装
置に関するものである。

（従来の技術） 集積回路の製造工程での洗浄用その他の用途に使用され
る水は、微粒子の混入量が極めて少ない超純水などが使
用されているが、このような超純水その他の液体に混入
した微粒子の計測装置として、例えば実開昭６１−１８
９．２５１号公報に開示されたものが知られている。

この液体の微粒子の計測装置は、円筒状のセルの軸線方
向の一端に、セル内に計測水を供給するノズルか設けら
れるとともに、他端に前記計測水の排出用パイプが配置
されている。そして、前記セルの径方向の相対した位置
のそれぞれに、光線透過用の窓が設けられ、かつ前記各
窓を結ぶ線に対しほぼ直角の位置に検出窓が設けられ、
この検出窓の外側に光学系を介して光検出器が配置され
ている。また、前記光線透過用の窓の外側に発光器が配
置されたものである。

この計測装置による微粒子の計測は、前記ノズルからセ
ル内に計測水を噴出させ、それを排出用パイプから排出
させる。そして、前記発光器からヘリウムネオンレーザ
などの光線を、相対して設けられた一対の光透過用の窓
によって、前記セルを通過させるが、このセルを通過す
る光線は、ノズルから噴出した計測水も透過する。

したがって、前記計測水に微粒子が混入していると、そ
れに前記光線が当なって散乱する。この微粒子に当たっ
て散乱し、検出窓を透過した光を光学系を介して光検出
器で検出する。この検出した光に基づいて、前記微粒子
の数及び粒度を計測するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来の微粒子の計測装置において、ノズルから噴出
した計測水を透過させるレーザ光のガウス分布は、その
径方向の中心部が強く、両側部になるに従って弱くなる
から、レーザ光の両側部を通過した微粒子からの散乱光
の強度は、その粒度に比例しない。しかも、前記微粒子
の散乱光の強度は、その微粒子の速度に反比例するが、
ノズルから噴出した計測水の流速は、ノズルの中心部に
比して周囲部の方が小さくなる。

そして、前記従来の計測装置は、計測水に混入した微粒
子に当たって散乱した光線を、ノズルから噴出した計測
水の側面位置で検出している。

したがって、光学系と相対した計測水の両側部を計測域
から除く、部分計測においても、光学系と相対した計測
水の前後両側部の微粒子の散乱光は検出されるから、粒
度の分解能が低下し、０．４μｍ程度以下の微粒子の粒
度を測定することは困難である問題がある。

したがって、計測した微粒子の粒度から、その微粒子の
種類や混入場所などを推定して、その微粒子の混入を阻
止するようなことに計測結果を活用することは困難であ
った。

本発明は、上記のような問題を解決するものであって、
計測液体に混入した微粒子の粒度分布も高精度で計測す
ることが可能な液体中の微粒子計測装置をうろことを口
碑〉するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の液体中の微粒子計測装置は、計測液体が供給さ
れるセルの一端に、このセル内に計測液体を噴出するノ
ズルが設けられ、かつこのノズルの軸線とほぼ直交する
位置において前記セルに設けられた入射窓を介し、前記
ノズルから噴出させた計測液体に光線が照射され、前記
計測液体に混入した微粒子に当たって散乱した光線を検
出して、前記微粒子を計測する計測装置において、前記
散乱光を透過させる検出窓が、ノズルの噴出口と相対し
てセルに設けられ、この検出窓の外側に光学系及び散乱
光のしぼりと光検出器が配置されたことを特徴とするも
のである。

（作用） この液体中の微粒子計測装置は、ノズルからセル内に計
測液体を噴出し、かつ入射窓からセル内にレーザなどの
光線を入射して、前記ノズルから噴出した計測液体を通
過させる。この計測液体を通過する光線が、計測液体に
混入した微粒子に当たると散乱光が生じる。この散乱光
を、前記ノズルの噴出口と相対して配置した検出窓を介
して光検出器で検出し、この検出した散乱光に基づいて
−へ　　− 微粒子の数と大きさを計測するものである。

この検出窓を透過した散乱光において、光検出器に入射
する範囲をしぼりで設定するものてあり、しかも、ノズ
ルの噴出口と相対して前記検出窓が設けられているから
、ノズルから噴出した計測液体において、その径方向の
断面の中心側の流速差が小さい微粒子からの散乱光のみ
を検出することが可能である。しかも、前記散乱光とし
て、計測液体を通過させた光線の径方向の中心部のガウ
ス分布の差が小さい範囲を使用することが可能であって
、微粒子の大きさにほぼ比例した強度の散乱光を計測し
て、微粒子の粒度の計測精度を向上させることができる
。

（実施例） 本発明の液体中の微粒子計測装置の実施例を第１〜２図
について説明する。

第１〜２図において、１はアルミニウムなどの金属また
は遮光性のプラスチックで形成された計測水が供給され
るセルで、その一端に計測水を噴出させるノズル２が挿
入されている。３はセル１の他端部に設けられた計測水
の排出孔で、この排出孔３に排出用のパイプ４が接続さ
れている。

５はノズル２の軸線と直交する位置において、セル１に
設けられた光線の入射窓、６は入射窓５と相対してセル
１に設けられた透過窓で、入射窓５からセル１内に入射
した光線を透過窓６からセル１外に出すように構成され
ている。そして、入射窓５と透過窓６は、それらを透過
した光線がノズル２の噴出口２ａの近くを通逢する位置
に配置されている。

また、前記入射窓５と透過窓６のそれぞれの界面に水と
の屈折率の差によって生じる迷光が計測結果に影響する
ことを防ぐため、入射窓５と透過窓６のそれぞれとノズ
ル２との間隔がやや大きく設定されている。

７はノズル２の噴出口２ａと相対してセル１に取付けた
検出窓で、計測水の微粒子に当たって散乱した光線をこ
の検出窓７から検出する。８は検出窓７の外側に配置さ
れた光学系、９は光学系８を透過した光線を検出する光
検出器、１０は光学系８を透過して光検出器９に入る光
線の範囲を調節するために、光学系８と光検出器９との
間に配置されたしぼりで、その口径が任意に調節可能に
構成されている。１１はヘリウムネオンレーザなどの発
光器、１２はノズル２に供給する計測水の定流量装置で
ある。

この液体中の微粒子計測装置による微粒子の計測は、計
測水をノズル２からセル１内に噴出させる。この計測水
は、ノズル２から噴出後圧力が低下してセル１内の全体
に拡散して、排出孔３から順次排出されるが、ノズル２
の噴出口２ａの近くでは、ノズル２内の速度分布をほぼ
維持し、噴出口２ａの形状をほぼ保持して流動する。

そして、発光器１１の光線りを入射窓５からセル１内に
入射し透過窓６からセル１外に出すが、前記光線は、ノ
ズル２から噴出し、かつその噴出口２ａの近くでいまだ
噴出口２ａの形状をほぼ保持して流動する計測水を透過
するから、計測水に微粒子が混入していると、その微粒
子に前記光線が当たって散乱する。

この散乱光において、検出窓７を透過した光線を光学系
８を介し光検出器９で検出して、前記微粒子の数とその
径を計測するものであるが、検出窓７の外側にしぼり１
０が設けられているから、このしぼり１０を調節するこ
とによって、検出窓７を透過した散乱光において、光検
出器９に入る範囲を任意に設定することが可能である。

しかも、前記検出窓７は、ノズル２の噴出口２ａと相対
して配置されている。

したがって、しぼり１０の調節によって、第２図に例示
したように、ノズル２の噴出口２ａからほぼ棒状で噴出
する計測水Ａの径方向の断面の周囲部を流動する微粒子
の散乱光は、光検出器９に入射しないように、計測域Ｂ
から除外することが可能である。すなわち、ノズル２か
ら噴出した計測水において、流速の差が小さい中央側を
流動する微粒子からの散乱光のみが光検出器９に入射す
るようにすることができる。

しかも、第２図に例示したように、レーザ光線などの光
線りのガウス分布の差が小さい中央部の散乱光のみが計
測域Ｂに入るように、計測域Ｂを設定することが可能で
ある。このため、検出器９に入射される散乱光は、すべ
て各微粒子の大きさにほぼ正しく比例した強度になるか
ら、微粒子の径の計測精度を０，２１Ｊｍ程度まで向上
させることが可能である。

このため、計測結果から、水などの液体に混入した微粒
子の種類などを推定して、その微粒子の混入を防ぐこと
も可能になり、計測結果を有効に活用することができる
。

また、計測水に混入した微粒子の径よりも、混入した微
粒子の全数を計測したいときは、計測水の全体の微粒子
からの散乱光が光検出器９に入射されるように、しぼり
１０を開くことによって、全微粒子に当たって散乱した
光のすべてが、光検出器９に入射されるから、微粒子の
全数が計測できる。

この実施例のしぼり１０は、その口径を調整可能として
、計測水の微粒子の計測の目的に対応することを可能に
しているが、しぼり１０は、その口径−１〇　− が一定のものを使用することも可能である。

第３図は別実施例を示すものである。

この実施例の計測装置は、前記第１図に示した実施例の
計測装置における入射窓と透過窓による迷光の影響を一
層少なくするものである。

第３図において、１はセル、２はノズル、１５はノズル
２を配置したセル１の端部に設けられた注水孔で、これ
からセル１内に清浄なシースフロー水が注入される。１
６はセル１内にほぼ同軸に、かつそれと間隔をおいて配
置された整流筒で、前記注水孔１５及び排出孔３のそれ
ぞれに連通している。

この整流筒１６は、遮光性があるプラスチックやゴムま
たは黒アルマイト処理されたアルミニウムなどの任意の
材料で形成することが可能であるが、黒色などの光線の
反射が少ない色にすることが適当である。

１７ａ、１７ｂは入射窓５と透過窓６のそれぞれと相対
して整流筒１６に形成された通過孔で、入射窓５から入
射された光線がこの通過孔１７ａ、　１７ｂを通過して
透過窓６からセル１外にでるように構成されている。１
８は整流筒１６に適当に設けられた通水孔である。１９
は注水孔１５に接続されたパイプである。

他の構成は、第１図に示した実施例と同じであるから、
同符号を付して詳細な説明を省略しな。

この計測装置は、注水孔１５からセル１内に消浄なシー
スフロー水を注入し、かつノズル２から計測水を整流筒
１６内に噴出させるものであって、ノズル２の噴出口２
ａの近くでは計測水は、シースフロー水で包囲された状
態で直進し、その圧力の低下にしたがってシースフロー
水と混合して排出孔３から排出される。

そして、入射窓５と透道窓６のそれぞれの界面で屈折し
て生じた迷光が、検出窓７に達することを整流筒１６が
防ぎ、かつシースフロー水と計測水との界面では、光線
は直進し、屈折による迷光が生じないから、計測結果に
対する迷光の影響を最低限にすることができ、微粒子の
径の計測精度を一層向上させることかで毒る。

（発明の効果） 本発明の液体中の微粒子計測装置は上記のように、液体
に混入した微粒子に当たって散乱した光線を、ノズルの
噴出口と相対して配置された検出窓を介して検出するも
のであり、かつ前記検出窓を透過して光検出器に入射さ
れる散乱光の範囲をしぼりで設定するものである。

したがって、ノズルから噴出した計測液体において、そ
の径方向の断面の中心側の流速の差が小さい範囲の微粒
子からの散乱光のみを光検出器に入射することが可能で
あり、かつ計測液体を透過する光線において、その径方
向の中心側のガウス分布の差が小さくて、散乱強度が微
粒子の径にほぼ比例する範囲を、散乱光として使用する
ことが可能であるから、微粒子の径も高い精度で計測す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は断正面図、第２
図はノズルの噴出口部の拡大平面図、第３図は別実施例
の断正面図である。 １：セル、２：ノズル、５：入射窓、７：検出窓、８：
光学系、９：光検出器、１０ニジぼり。 ＝　１２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 計測液体が供給されるセルの一端に、このセル内に計測
   液体を噴出するノズルが設けられ、かつこのノズルの軸
   線とほぼ直交する位置において前記セルに設けられた入
   射窓を介し、前記ノズルから噴出させた計測液体に光線
   が照射され、前記計測液体に混入した微粒子に当たって
   散乱した光線を検出して、前記微粒子を計測する計測装
   置において、前記散乱光を透過させる検出窓が、ノズル
   の噴出口と相対してセルに設けられ、この検出窓の外側
   に光学系及び散乱光のしぼりと光検出器が配置されたこ
   とを特徴とする液体中の微粒子計測装置。