(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースカバー及び該ケースカバー内に配置された超音波発生装置を備えてなり、測定試料に空中で該超音波発生装置からの超音波を照射して、試料表面の微粒子を剥離する微粒子剥離手段と、
該微粒子剥離手段内に設けられ、該超音波を反射して該試料表面上に集束させる集束方向変換器と、
該微粒子剥離手段に設けられた空気導入手段と、
剥離された微粒子を導入空気により微粒子カウンターに導く空気導出手段と、
余剰空気を剥離手段外に排出する排気手段と、
からなることを特徴とする微粒子測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記微粒子剥離手段内が隔壁によって測定室とホーン設置室とに区画され、
該ホーン設置室内に超音波振動子とホーンとが設置され、該測定室内に振動板及び前記集束方向変換器が設置され、該ホーンと該振動板とが共振棒で接続されていることを特徴とする微粒子測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定試料の表面に付着している塵等の微粒子を測定（例えば計数）するための微粒子測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体等のウエハ、液晶製造用ガラス、それらを製造する際に使用する治具（例えばウェハキャリヤ、ガラス用型枠など）等はその表面を清浄に保つことが必要である。
【０００３】
これらの部品、部材、治具などの表面を清浄に保つために付着した微粒子を剥離する手段として空中超音波を利用する剥離手段が公知である。一方、例えばクリーンルームなどの空気中の微粒子を定量的に把握する手段として微粒子カウンターが公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらをもとにウエハ等に付着する微粒子数を計数し、清浄度合を定量化することが考えられる。しかし、空気中で超音波照射をおこなう微粒子剥離手段の場合、剥離した微粒子を単純に微粒子カウンターで計数するようにしても正確な計数は困難である。すなわち、微粒子剥離手段を構成する振動板や集束方向変換器等から発生した微粒子、あるいは手段外部から持ち込む空気中の微粒子が混入すると、計測誤差を生じる。また、導入したクリーンエアにより微粒子カウンターまで、試料から剥離した微粒子のみを効率良く導くことが困難である。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、試料表面に付着した微粒子を精度良く測定することができる微粒子測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の微粒子測定装置は、ケースカバー及び該ケースカバー内に配置された超音波発生装置を備えてなり、測定試料に空中で該超音波発生装置からの超音波を照射して、試料表面の微粒子を剥離する微粒子剥離手段と、該微粒子剥離手段内に設けられ、該超音波を反射して該試料表面上に集束させる集束方向変換器と、該微粒子剥離手段に設けられた空気導入手段と、剥離された微粒子を導入空気により微粒子カウンターに導く空気導出手段と、余剰空気を剥離手段外に排出する排気手段と、からなることを特徴とするものである。
【０００７】
かかる微粒子測定装置においては、微粒子剥離手段にエアー導入手段と微粒子カウンターへの導出手段を設け、加えて、排気手段を設けてある。
【０００８】
剥離手段は、内部のメンテナンスのために、ベース部にケースカバーがネジ止め等されており、着脱自在となっている。クリーンエアー導入に伴い外部からの空気が吸引され剥離手段内へ導かれ、この空気中の微粒子が測定されると誤差となるところから、この障害を防止することが重要となる。勿論、測定時には、予め振動板等のプレ洗浄をおこなうが、外部からの空気混入は防止困難である。なお、外部よりの空気混入を防ぐために、ベース部とケースカバーを密着させるとクリーンエアーと微粒子カウンターへの導入空気量とのバランスがとれにくくなる問題がある。
【０００９】
そこで、本発明では、排気手段を設けている。そして、例えば、クリーンエアーを５０Ｌ／ｍｉｎで導入し、排気手段から２０Ｌ／ｍｉｎを排気させ、剥離手段内部の圧力を常に高めておく。このようにすることにより、剥離手段内に周囲の空気が導入されることが防止される。カウンターへは３０Ｌ／ｍｉｎが導かれる。このクリーンエアーにより試料表面からの微粒子のみが効率良く微粒子カウンターに導かれる。なお、このクリーンエアー量は一例である。
【００１０】
また、超音波は集束方向変換器にて反射され、試料の表面上に集束する。その結果、集束点で強力な超音波音場が形成される。超音波が形成する疎密波効果によって表面上に残留する微粒子が剥離する。剥離した微粒子は装置上部より供給されているクリーンエアーの流れによって微粒子カウンターに導入される。
【００１１】
本発明では、剥離手段内に隔壁を設け、測定室とホーン設置室とに区画するのが好ましい。この隔壁を設けるのは、清浄に保つ空間の容積の縮小のためである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は実施の形態に係る微粒子測定装置の構成図である。微粒子剥離手段１は、ベース部２とケースカバー３とからなり、両者は例えばネジ留めにて連結されている。このケースカバー３の上部の流入口４からクリーンエアー（例えば大気をフィルターで濾過したエアー）が例えば５０Ｌ／ｍｉｎの割合で導入される。
【００１３】
剥離手段１の測定室２１内には、湾曲したアクリル等のプレートよりなる超音波集束方向変換器１３が設置されている。この集束方向変換器１３は、試料当接口８の上方に該当接口８に対面するように配置され、且つ該試料当接口８に対峙する面が凹面となるように湾曲している。
【００１４】
この試料当接口８の中心の上方に振動板１４が設置されている。この振動板１４には共振棒１５及びホーン１６を介して振動子１７が接続されている。なお、振動板、共振棒、ホーンは例えばチタンやジュラルミン製とされる。ホーン１６及び振動子１７はホーン設置室２２内に設置されている。
【００１５】
ベース部２には開口５が設けられ、この開口５の周縁部から、下方に向って狭まる形状のホッパ６が設けられている。このホッパ６の下端に短い円筒部７が設けられ、この円筒部７の下端が試料当接口８となっている。この試料当接口８の下端面にはＯリング（図示略）が装着されており、剥離手段１を、固定された試料Ｓに押圧して該試料Ｓの表面に密着させると共に、試料Ｓの表面に傷を付けないように構成されている。
【００１６】
前記ホッパ６から配管１０を介してエアーが例えば３０Ｌ／ｍｉｎの割合で導入される微粒子カウンター１１が設置されている。この微粒子カウンター１１としては、例えば光散乱式のものなど各種のものを用いることができる。
【００１７】
剥離手段１には、余剰エアーの流出弁１２が設けられており、エアーが例えば２０Ｌ／ｍｉｎの割合で流出する。
【００１８】
次に、この試料Ｓの表面に超音波を照射するための機構について説明する。
【００１９】
信号発生器（ファンクションシンセサイザ）１９より発信された単一周波数（２０ｋＨｚ前後）の信号が高周波用アンプ１８で増幅されて超音波振動子１７（例えばボルト締めランジュバン型振動子）に入力される。３０はオシロスコープ、３１は電力計である。なお、オシロスコープ３０は、超音波の波形を見るためのものであり、必ずしも必要ではない。
【００２０】
振動子１７の振動はさらにホーン１６にて増幅され、共振棒１５を介して振動板１４に伝わり、振動板１４より超音波が発生する。この超音波は音圧レベルで１６０ｄＢ以上のものである。超音波は集束方向変換器１３にて反射され、試料Ｓの表面上の１点で集束する。その結果、集束点で強力な超音波音場が形成される。超音波が形成する疎密波効果によって表面上に残留する微粒子が剥離する。剥離した微粒子は装置上部より供給されているクリーンエアーの流れによって微粒子カウンター１１に導入される。微粒子カウンタ−１１では例えば粒子径０．３〜５μｍφの粒子が分級計測され、粒子数が粒子径毎（例えば、０．３μｍ以下、０．３〜０．５μｍ、０．５〜１μｍ、１〜２μｍ、２〜５μｍ、５μｍ以上）に計数される。
【００２１】
このように、この実施の形態の装置によると、剥離手段１内の圧力が常に高められるため、外部からの空気の導入が防止され試料Ｓ表面の付着微粒子を手軽に精度良く計測できる。なお、必要に応じ、剥離手段１と試料Ｓとを相互にあるいは、どちらか一方を移動させることにより、試料Ｓの表面の所要範囲の付着粒子数を計数することができる。このようにすることにより、試料Ｓが大きくても、これをカットする必要は無く、作業性、計測精度が優れたものとなる。
【００２２】
なお、この実施の形態にあっては、剥離手段１内が隔壁２０によって測定室２１とホーン設置室２２とに区画されており、両室は通気口２３によって流通している。前記共振棒１５は隔壁２０に設けられた開口２４に挿通されている。また、ホーン１６は、ホーン設置室２２内に設けられたＬ字形の止め板２５で支持されている。
【００２３】
このように隔壁２０によって測定室２１の容積をケーシング１内の全体容積よりも小さくすることにより、剥離手段１内に流入させて測定室２１内の雰囲気を所要清浄度に維持するのに必要とされるクリーンエアー流入量を減らすことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の微粒子測定装置によると、超音波を照射するものであるから、非接触で微粒子のみを剥離できるので試料表面をきずつけることがなく、効率良く剥離できるとともに、試料表面に付着した微粒子を精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態に係る微粒子測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１  微粒子剥離手段
２  ベース部
３  ケースカバー
６  ホッパ
７  円筒部
８  試料当接口
１１  微粒子カウンター
１３  集束方向変換器
１４  振動板
１５  共振棒
１６  ホーン
１７  超音波振動子
【図１】
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