(57)【要約】      （修正有）【課題】光源終端部からの迷光の影響による検出精度の低下を抑制した、パーティクル計測装置の構成を提供する。【解決手段】測定ヘッド１００は、パーティクル５０が通過する測定領域４０に取り付けられて、内部が真空側と大気側とに分離される。測定ヘッドは、測定領域４０に対して光を照射する光源１１０と、光路上をパーティクル５０が通過した際に発する散乱光を検知するように配置された受光素子１２０と、測定領域４０を挟んで光源１１０と対向配置される光源終端部１５０とを含む。光源１１０及び光源終端部１５０は、測定領域４０を通過した光が、真空側から大気側に進行するように配置される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーティクルが通過する測定領域に取り付けられて、内部が大気側と、前記測定領域を含む真空側とに分離される測定ヘッドを備え、
前記測定ヘッドは、
前記真空側に配置されて、前記測定領域に対して光を照射する光源と、
前記光の上を前記パーティクルが通過した際に発する散乱光を検知するように配置された受光素子と、
前記大気側において、前記測定領域を挟んで前記光源と対向配置される光源終端部とを含み、
前記光源及び前記光源終端部は、前記測定領域を通過した前記光が前記真空側から前記大気側へ進行するように配置される、パーティクル計測装置。
【請求項２】
前記測定ヘッドは、
前記光源終端部を前記測定ヘッドの筐体に対して着脱可能に取り付けるための装着機構をさらに含む、請求項１記載のパーティクル計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーティクル計測装置に関し、より特定的には、光源及び受光素子を有するパーティクル計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源から照射される光路に対して受光素子を配置することにより、光学的に当該光路の微小粒子（パーティクル）の通過を検出する機構が公知である。例えば、特開２０１３−１６０５１４号公報（特許文献１）には、レーザ光源による光路に配置された受光素子の出力から、パーティクルの粒径を測定する計測装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、パーティクル計測装置では、測定領域においてレーザ光の上をパーティクルが通過したときに生じる散乱光を受光素子によって検知することで、パーティクルの存在が検出される。レーザ光は、測定領域の通過後、光路の終端（以下、「光源終端部」とも称する）に到達すると、光源終端部において終端処理される。しかしながら、終端処理後の迷光が受光素子に入射されると、パーティクルからの散乱光が迷光に妨害されることによって、パーティクルの検出精度が低下することが懸念される。
【０００５】
パーティクル計測装置は、例えば、半導体製造プロセスに適用されるが、特許文献１の構成では、測定領域及び光源終端部の間の距離がどの程度確保できるかは、適用先のプロセスの事情、具体的には、測定領域から遠方側の奥行きスペースに左右される。このため、当該距離の確保が難しいプロセスに適用されたパーティクル計測装置では、光路終端部からの迷光による悪影響が大きくなることが懸念される。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、光源終端部からの迷光の影響による検出精度の低下を抑制した、パーティクル計測装置の構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面では、パーティクル計測装置は、パーティクルが通過する測定領域に取り付けられる測定ヘッドを備える。測定ヘッドの内部は、大気側と、測定領域を含む真空側とに分離される。測定ヘッドは、測定領域に対して光を照射する光源と、受光素子と、光源終端部とを含む。光源は、真空側に配置される。受光素子は、光の上をパーティクルが通過した際に発する散乱光を検知するように配置される。光源終端部は、大気側において、測定領域を挟んで光源と対向配置される。光源及び光源終端部は、測定領域を通過した光が真空側から大気側へ進行するように配置される。
【０００８】
上記パーティクル計測装置によれば、測定領域より遠方側の奥行きスペースが乏しい場合であっても、光源終端部及び受光素子の間の距離を制御ユニット側で確保することができる。従って、光源終端部からの迷光が受光素子に影響することによる検出精度の低下を抑制するように、測定ヘッドを構成することができる。
【０００９】
好ましくは、測定ヘッドは、光源終端部を測定ヘッドの筐体に対して着脱可能に取り付けるための装着機構をさらに含む。
【００１０】
このように構成すると、光源終端部を取り外した箇所に光の計測機器（パワーメータ又はフォトダイオード等）を取り付けることができるので、光源１１０の状態（具体的には、光の強度や形状等）をリアルタイムでモニタすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るパーティクル計測装置によれば、光源終端部からの迷光の影響による検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るパーティクル計測装置の全体構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２】図１に示された測定ヘッドの構成の比較例を説明するブロック図である。
【図３】図２中の測定領域における概念的な側面図である。
【図４】本実施の形態に係るパーティクル計測装置の測定ヘッドの構成例を説明する第１のブロック図である。
【図５】本実施の形態に係るパーティクル計測装置の測定ヘッドの構成例を説明する第２のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分に同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るパーティクル計測装置の全体構成を説明するための概略ブロック図である。パーティクル計測装置は、例えば、半導体製造装置（エッチング装置、イオン注入装置、及び、有機ＥＬ（Electro  Luminescence）用成膜装置等）において、最終製品の品質、性能、及び、歩留りに影響を及ぼす、数十（ｎｍ）程度の微細なパーティクルを測定する目的で用いられる。
【００１５】
図１を参照して、本実施の形態に係るパーティクル計測装置は、光学式の測定ヘッド１００と、測定ヘッド１００の制御ユニット２００と、端末３００とを備える。測定ヘッド１００は、計測対象となる半導体製造装置に取り付けられる。測定ヘッド１００及び制御ユニット２００は、ケーブル等の有線接続、又は、無線接続によって相互に通信可能に構成される。同様に、制御ユニット２００及び端末３００は、ケーブル等の有線接続、又は、無線接続によって相互に通信可能に構成される。更に、端末３００は、モニタ画面３１０と接続される。
【００１６】
測定ヘッド１００は、検出対象のパーティクルが通過する測定領域に取り付けられる。測定ヘッド１００は、測定領域に対して光（代表的には、レーザ光）を照射する光源１１０、レーザ光による光路上をパーティクルが通過する際に発生する散乱光を検出するための受光素子１２０、センサ信号処理部１２５、センサを含む機器類１３０、及び、光源制御部１６０を含む。
【００１７】
受光素子１２０は、例えば、アレイ配置された光電子増倍管によって構成することができる。センサ信号処理部１２５は、受光強度に応じた受光素子１２０からの出力を、必要に応じて増幅して、電気信号に変換する。
【００１８】
光源１１０の制御に必要な制御パラメータは、測定ヘッド１００内に記憶されており、制御ユニット２００は、起動時に、測定ヘッド１００から当該パラメータ値を読み出す。そして、制御ユニット２００は、読み出した制御パラメータを測定ヘッド１００へ送出する。光源制御部１６０は、制御ユニット２００から送信された制御パラメータに従って、光源１１０を制御する。これにより、例えば、光源１１０から出力されるレーザ光の強度、角度、パターン等を制御することができる。
【００１９】
センサ信号処理部１２５が出力する電気信号は、パーティクルの検出結果を示すパーティクル信号として、制御ユニット２００へ入力される。又、測定ヘッド１００に配置された各種センサ（温度センサ、圧力センサ等）の検出値についても、制御ユニット２００で収集される。例えば、当該センサによる検出値を、測定ヘッド１００の異常監視に用いることができる。
【００２０】
制御ユニット２００は、測定ヘッド１００から伝送されたパーティクル信号に基づいて、測定空間に存在するパーティクルを計測する。例えば、受光素子が検出した散乱光の強度が電気信号に変換されたパーティクル信号の電圧レベルが、予め定められた閾値よりも大きいときに、パーティクルの通過が検出される。更に、制御ユニット２００は、測定ヘッド１００の各センサ（機器類１３０）による検出値に基づいて、測定ヘッド１００の異常を検出する機能を有する。
【００２１】
端末３００は、例えば、パーソナルコンピュータによって構成される。端末３００は、専用のソフトウェアをインストールすることで、制御ユニット２００と通信して、測定ヘッド１００や制御ユニット２００が取得した情報を獲得し、かつ、当該情報を用いた演算を実行する。さらに、演算結果として得られた、パーティクルの測定結果を示す情報について、モニタ画面３１０に表示したり、図示しないデータ記録部（例えば、ハードディスク等）にファイル等の形式で保存したりすることができる。
【００２２】
又、端末３００では、パーティクルの測定結果、又は、測定ヘッド１００のセンサ検出値に基づき、制御パラメータを最適値に変更することも可能である。変更後のパラメータ値は、端末３００から制御ユニット２００を経由して、測定ヘッド１００内に記憶することが可能である。このように、端末３００により、測定ヘッド１００及び制御ユニット２００の監視及び制御、並びに、パーティクル計測情報の収集及び管理を実現することができる。
【００２３】
次に、測定ヘッドの構成について詳細に説明する。まず、図２を用いて、測定ヘッドの構成の比較例を説明する。
【００２４】
図２を参照して、比較例に係る測定ヘッド１００では、制御ユニット２００側に配置された光源１１０は、光源制御部１６０によって制御されて、レーザ光２０を出力する。測定ヘッド１００の内部は、隔壁に相当する境界線１１６によって、大気側と、測定領域４０を含む真空側とに分けられる。レーザ光２０は、上記隔壁（図示せず）に設けられた真空窓１１５を通過して測定領域４０へ照射される。
【００２５】
レーザ光２０は、真空側において、測定領域４０の通過後、光源終端部１５０に到達すると、受光素子１２０へ入射しない方向への反射、及び、反射光の減衰等の終端処理を施される。光源終端部１５０からは終端処理後の迷光２２が出力される。即ち、光源１１０及び光源終端部１５０は、測定領域４０を挟んで対向配置されるが、比較例の構成では、光源１１０が大気側に配置されており、光源１１０及び光源終端部１５０は、レーザ光が大気側から真空側へ進行するように配置されている。
【００２６】
図３には、図２中の測定領域４０及び光源終端部１５０の概念的な側面図が示される。
図３に示されるように、測定領域４０を通過するパーティクル５０が、レーザ光２０の光路上を通過すると、散乱光２１が受光素子１２０へ入力される。これに応じて、受光強度に応じた受光素子１２０の出力が、センサ信号処理部１２５（図１）によって電気信号（パーティクル信号）に変換される。従って、光源終端部１５０からの迷光２２が受光素子１２０に入射されると、パーティクル５０からの散乱光２１が迷光２２に妨害される等の悪影響によって、パーティクルの検出精度が低下する虞がある。
【００２７】
再び図２を参照して、光源終端部１５０及び受光素子１２０の間の距離Ｌ１を確保することによって、迷光２２による上述の悪影響は抑制されることが理解される。一方で、測定ヘッド１００が取り付けられる機器（測定領域４０を含む）によっては、半導体製造プロセスの余裕スペース等の影響で、Ｌ１を十分確保できないケースも十分に有り得る。このようなケースでは、光源終端部１５０からの迷光２２の悪影響、例えば、粒子径の小さいパーティクルの検出精度が低下することが懸念される。
【００２８】
又、比較例の構成では、レーザ光２０は、光源１１０から測定領域４０側に向かって照射されて、光源終端部１５０で終端処理されるため，制御ユニット２００側で光源１１０の状態をリアルタイムに把握することができない。
【００２９】
図４は、本実施の形態に係るパーティクル計測装置の測定ヘッドの構成例を説明する第１のブロック図である。
【００３０】
図４を参照して、本実施の形態に係るパーティクル計測装置の測定ヘッドでは、測定領域４０を挟んで配置される光源１１０及び光源終端部１５０の配置位置が、図２の比較例と異なる。図４においても、測定ヘッド１００の内部は、比較例と同様に、隔壁に相当する境界線１１６によって、大気側と、測定領域４０を含む真空側とに分けられる。
【００３１】
図４の構成では、図２の比較例とは反対に、光源終端部１５０は大気側に配置されており、光源１１０は、真空側において、真空窓１１５から見て測定領域４０よりも遠方に配置される。即ち、光源１１０及び光源終端部１５０は、測定領域４０を通過したレーザ光が真空側から大気側へ進行するように配置される。
【００３２】
これにより、レーザ光２０は、測定領域４０の通過後、真空窓１１５を通過して、大気側に配置された光源終端部１５０へ到達する。光源１１０を制御する光源制御部１６０と、光源１１０とは、信号線（有線）又は無線によって通信接続される。
【００３３】
一般的に、測定領域４０より遠方側の奥行きスペースが乏しく、図２での距離Ｌ１相当が確保困難であっても、制御ユニット２００側では比較的スペースが確保可能である。従って、図４の構成では、光源終端部１５０を制御ユニット２００側に配置することにより、受光素子１２０及び光源終端部１５０の間の距離Ｌ２を、図２の距離Ｌ１と比較して、十分に確保することができる。この結果、本実施の形態に係るパーティクル計測装置では、光源終端部１５０からの迷光２２の影響による検出精度の低下を抑制するように、測定ヘッド１００を構成することが可能となる。
【００３４】
更に、本実施の形態に係るパーティクル計測装置では、光源終端部１５０は、測定ヘッド１００の筐体１０１から取り外し可能に構成される。例えば、筐体１０１への光源終端部１５０の装着機構１４０を、筐体１０１に対する光源終端部１５０のネジ止め機構、又は、金具等での固定を含む取り付け機構とすることで、光源終端部１５０を、測定ヘッド１００の筐体１０１から取り外し可能とすることができる。
【００３５】
図５は、本実施の形態に係るパーティクル計測装置の測定ヘッドの構成例を説明する第２のブロック図である。
【００３６】
図５に示されるように、光源終端部１５０を取り外した後に、パワーメータ又はフォトダイオード等のレーザ光２０の計測機器４００を取り付けることができる。これにより、計測機器４００の出力に基づいて、光源１１０の状態（具体的には、レーザ光２０の強度や形状等）をリアルタイムでモニタすることが可能となる。例えば、計測機器４００の出力を制御ユニット２００に取り込むことにより、光源１１０の状態をオンラインで監視して、異常発生時には、端末３００に報知することも可能となる。
【００３７】
尚、本実施の形態では、レーザ光を照射する光源１１０の配置について代表的に説明したが、光源からの光を用いた光学的なパーティクル計測装置であれば、光源が発生する光の種類を問わず、本発明を適用することが可能である。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
２０  レーザ光、２１  散乱光、２２  迷光、４０  測定領域、５０  パーティクル、１００  測定ヘッド、１０１  筐体、１１０  光源、１１５  真空窓、１２０  受光素子、１２５  センサ信号処理部、１３０  機器類、１４０  装着機構、１５０  光源終端部、１６０  光源制御部、２００  制御ユニット、３００  端末、３１０  モニタ画面、４００  計測機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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