(57)【要約】【課題】１つの捕集部材で、空間から沈降するパーティクルの数等の時間的変化を計測することのできるパーティクル捕集装置を提供すること。【解決手段】パーティクル捕集装置１０は、パーティクル検出対象空間から沈降してくるパーティクルを捕捉する捕集部材１１を備えている。捕集部材１１の捕集面１１１は上ケース１３で覆われており、上ケース１３の開口部１３５から捕集面１１１の一部のみが露出している。このため、パーティクル検出対象空間のパーティクルは、捕集部材１１の捕集面１１１のうち、開口部１３５から露出している領域のみで捕集される。ここで、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域は、上ケース１３と捕集部材１１との相対移動により切り換えられるため、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。【選択図】図１
2014106108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーティクルを捕集する捕集面を備えた捕集部材を有するパーティクル捕集装置において、
前記捕集面を上向きにして前記捕集部材を保持する捕集部材保持部と、
前記捕集面を部分的に露出させる開口部を備えたカバーと、
を有し、
前記捕集部材と前記カバーとを相対移動させることにより、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とするパーティクル捕集装置。
【請求項２】
前記カバーと前記捕集部材とを相対移動させる駆動装置を備え、
前記駆動装置によって、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とする請求項１に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項３】
前記駆動装置は、前記捕集部材を移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項４】
前記駆動装置は、前記カバーを移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に回転移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に直線移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項７】
前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定時間毎に間欠的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項８】
前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定速度で連続的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項９】
前記捕集部材には、前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える際の原点位置を示す指標が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捕集部材を配置した空間に存在するパーティクルの数等を検出するのに用いるパーティクル捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塗装工程や光学機器の組み立て工程等を行う際、作業空間から沈降するパーティクルが製品に付着すると、品質が低下する。一方、パーティクルの数等を検出する装置としては、基板面に付着したパーティクルの数等を検出する装置が提案されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７３０３９号公報
【特許文献２】特開２０１２−７３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここに本願発明者は、特許文献１、２等に記載された方式により、作業空間から沈降するパーティクルの数等の時間的変化を計測することを提案するものである。具体的には、作業空間に捕集部材を配置しておき、捕集部材の捕集面に沈降して付着したパーティクルの数等を検出することにより、作業空間から沈降してくるパーティクルの濃度（密度、数）等の時間的変化を計測することを提案するものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２等に記載された方式を利用して作業空間のパーティクルの濃度等の時間的変化を計測するには、作業空間に配置する捕集部材を時間毎に交換する手間が必要であり、好ましくない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、１つの捕集部材で、空間から沈降するパーティクルの数等の時間的変化を計測することのできるパーティクル捕集装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、パーティクルを捕集する捕集面を備えた捕集部材を備えたパーティクル捕集装置において、前記捕集面を上向きにして前記捕集部材を保持する捕集部材保持部と、前記捕集面を部分的に露出させる開口部を備えたカバーと、を有し、前記捕集部材と前記カバーとを相対移動させることにより、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、捕集部材の捕集面はカバーで覆われており、カバーの開口部から捕集面の一部のみが露出している。このため、作業空間のパーティクルは、捕集部材の捕集面のうち、開口部から露出している領域のみで捕集される。ここで、捕集面の開口部からの露出領域は、カバーと捕集部材との相対移動により切り換えられるため、捕集面の開口部からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、１つの捕集部材で、空間から沈降するパーティクルの濃度（数／面積）等の時間的変化を計測することができる。
【０００９】
本発明において、前記カバーと前記捕集部材とを相対移動させる駆動装置を備え、前記駆動装置によって、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の開口部からの露出領域を自動的に切り換えることができる。
【００１０】
本発明において、前記駆動装置は、前記捕集部材を移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることが好ましい。かかる構成によれば、カバーを固定にしておけるので、駆動装置の構成を簡素化することができる。また、パーティクル検出装置で捕集面のパーティクルの数等を検出する際、捕集部材を含むパーティクル捕集装置全体をパーティクル検出装置にセットすれば、パーティクル捕集装置の駆動装置によって、パーティクル検出装置により捕集面に対する検出領域を自動的に切り換えることができる。
【００１１】
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーを移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。
【００１２】
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に回転移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることが好ましい。かかる構成によれば、小型の捕集部材であっても、捕集面を効率よく領域分割することができる。また、回転移動であれば、カバーあるいは捕集部材の移動領域が狭くてよいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に直線移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。
【００１４】
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定時間毎に間欠的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用することが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の各領域のパーティクルの数の検出結果に補正等の演算を行わなくても、各時間における作業環境のパーティクル濃度を把握することができる。
【００１５】
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定速度で連続的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。
【００１６】
本発明において、前記捕集部材には、前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える際の原点位置を示す指標が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の各領域と、各領域が開口部から露出していた時間との関係を容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、捕集部材の捕集面はカバーで覆われており、開口部からのみ露出している。このため、作業空間のパーティクルは、捕集部材の捕集面のうち、開口部から露出している領域で捕集される。ここで、捕集面の開口部からの露出領域は、カバーと捕集部材との相対移動により切り換えられるため、捕集面の開口部からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、１つの捕集部材で空間から沈降するパーティクルの濃度（数／面積）等の時間的変化を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置において、カバーの開口部を介してパーティクルが捕集部材の捕集面に捕集される様子を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置を用いて作業空間のパーティクルの数（濃度）を経時的に監視する方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るパーティクル捕集装置の平面構成を模式的に示す説明図である。
【図５】パーティクル検出装置の説明図である。
【図６】パーティクル検出用光学装置の要部を示す説明図である。
【図７】パーティクル検出用光学装置の査用光源部の説明図である。
【図８】パーティクル検出装置における制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明を適用したパーティクル捕集装置、および作業環境のパーティクル濃度の時間的変化の計測方法等を説明する。
【００２０】
［実施の形態１］
（パーティクル捕集装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は各々、パーティクル捕集装置の平面構成を示す説明図、および断面構成を示す説明図である。なお、図１（ａ）においてカバー１３１に相当する領域には右上がりの斜線を付してある。
【００２１】
図１において、本形態のパーティクル捕集装置１０は、後述するパーティクル検出装置等を用いて作業空間等のパーティクル検出対象空間におけるパーティクルの濃度（数）等を計測することを目的にパーティクル検出対象空間からパーティクルを捕集する装置である。このため、パーティクル捕集装置１０は、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルを捕集する捕集面１１１を備えた捕集部材１１と、捕集面１１１を上向きに捕集部材１１を保持するテーブル状の捕集部材保持部１２と、捕集面１１１の上方を覆うカバー１３１を備えた上ケース１３と、捕集部材１１の下方に設けられた下ケース１４とを有している。
【００２２】
捕集部材１１は、シリコンウエハー等の略円形の基板であり、その上面によって、空中から沈降してきたパーティクルを捕集する捕集面１１１が構成されている。本形態において、捕集部材１１は、シリコンウエハーであり、捕集面１１１は鏡面加工されている。本形態において、捕集部材１１には、周方向の１個所に、捕集部材１１の周方向の原点位置を示す指標１１９が形成されている。
【００２３】
上ケース１３は、捕集部材１１の捕集面１１１の上方を覆う略円形のカバー１３１と、カバー１３１の外縁から下方に屈曲した側板部１３２と、カバー１３１の外縁から径方向外側に突出した連結部１３３とを有しており、連結部１３３は、下ケース１４において捕集部材保持部１２より径方向外側で上方に突出した突出部１４１の上端部にヒンジ１４０を介して連結されている。このため、上ケース１３は、ヒンジ１４０を中心に回転可能であり、カバー１３１が捕集部材１１の捕集面１１１に上方で被った平伏状態と、カバー１３１が捕集部材１１の捕集面１１１の上方を開放した起立状態とに切り換え可能である。従って、平伏状態において、上ケース１３の側板部１３２は、下ケース１４の上面に当接して捕集部材１１の外周側を遮蔽可能である。また、起立状態においては、捕集部材保持部１２に捕集部材１１を設置することができるとともに、捕集部材保持部１２から捕集部材１１を回収することも可能である。
【００２４】
ここで、カバー１３１には、捕集部材１１の捕集面１１１に部分的に重なる位置に開口部１３５が形成されており、かかる開口部１３５は、捕集部材１１の捕集面１１１を部分的に露出させている。本形態において、開口部１３５は、捕集部材１１の捕集面１１１および捕集部材保持部１２の中心Ｏを中心に内側円弧１３５ａおよび外側円弧１３５ｂが所定の角度範囲で延在した扇形形状を有しており、内側円弧１３５ａの端部と外側円弧１３５ｂの端部とは径方向に延在する側面部１３５ｃ、１３５ｄで繋がっている。ここで、内側円弧１３５ａの半径をｒａとし、外側円弧１３５ｂの半径をｒｂとし、内側円弧１３５ａおよび外側円弧１３５ｂが延在している角度範囲をθa°とすると、開口部１３５の面積は、以下の式
（π（ｒｂ）2−π（ｒａ）2）・（θa／３６０）
で表される。
【００２５】
パーティクル捕集装置１０には、捕集部材１１を回転駆動する駆動装置１５が構成されている。より具体的には、駆動装置１５は、下ケース１４の内部にモータ等の駆動源、伝達機構、および制御部等を備えた駆動部（図示せず）と、下ケース１４から捕集部材１１の中心Ｏに向けて突出した回転軸１５１とを備えており、回転軸１５１の上端部は、回転軸１５１と一体に回転駆動されるテーブル状の捕集部材保持部１２に連結されている。本形態において、駆動装置１５は、捕集部材１１の中心Ｏを通る軸線Ｌ周り（回転軸１５１の軸線Ｌ周り）に回転軸１５１および捕集部材保持部１２を一定時間毎に間欠的に回転させることにより、捕集部材１１を一定時間毎に間欠的に回転移動させ、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を周方向に切り換える。かかる間欠回転時の回転速度や、停止時間等の制御は、外部からの設定に基づいて、駆動装置１５の制御部が行う。
【００２６】
このように、本形態のパーティクル捕集装置１０では、カバー１３１（上ケース１３）が固定であるのに対して、捕集部材１１は、駆動装置１５によって軸線Ｌ周りに回転駆動されるため、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域が周方向で切り換えられるようになっている。
【００２７】
（パーティクル捕集装置１０の使用方法）
図２は、本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置１０において、上ケース１３の開口部１３５を介してパーティクルが捕集部材１１の捕集面１１１に捕集される様子を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るパーティクル捕集装置１０を用いてパーティクル検出対象空間のパーティクルの数（濃度）を経時的に監視する方法を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、時間経過と捕集部材１１の捕集面１１１のうち、上ケース１３の開口部１３５から露出している領域の角度位置との関係を示す説明図、および時間経過とともに捕集面１１１で捕捉されたパーティクルの数（濃度）が変化する様子を示す説明図である。
【００２８】
図１に示すパーティクル捕集装置１０を用いてパーティクル検出対象空間のパーティクルの濃度を監視する場合、まず、パーティクル検出対象空間の所定位置にパーティクル捕集装置１０を配置し、駆動装置１５を動作させる。かかる初期状態において、捕集部材１１は、指標１１９を基準とした原点位置にあり、捕集面１１１のうち、指標１１９に最も近い領域が上ケース１３の開口部１３５から露出している。
【００２９】
この状態で、図２に示すように、パーティクル検出対象空間に浮遊しているパーティクルが沈降してくる。その際、上ケース１３の開口部１３５が位置する領域に沈降してきたパーティクルＰ1は、開口部１３５を通って捕集部材１１の捕集面１１１のうち、開口部１３５から露出している領域に沈降し、捕集される。かかるパーティクルＰ1の捕集量は、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度に比例する。これに対して、上ケース１３のカバー１３１のうち、開口部１３５が形成されていない領域に沈降してきたパーティクルＰ2は、カバー１３１の上面に捕捉されてしまい、開口部１３５を通らないので、捕集部材１１の捕集面１１１に捕集されない。
【００３０】
この状態から、図３（ａ）に示すように、一定のサンプリング時間（停止時間ｔ1）が経過すると、駆動装置１５は、捕集部材１１の中心Ｏを通る軸線Ｌ周り（回転軸１５１の軸線周り）に回転軸１５１および捕集部材保持部１２を回転させることにより、捕集部材１１を所定の角度、回転移動させ、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を周方向に切り換える。以降、かかる駆動は、一定の停止時間ｔ1毎に実行される。このため、捕集部材１１の捕集面１１１では、時間の経過毎に、開口部１３５からの露出領域が周方向で移動していき、図３（ｂ）に示すように、かかる露出領域には、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度に比例したパーティクルが捕集されることになる。従って、後述するパーティクル検出装置等によって、捕集部材１１の捕集面１１１を周方向で分割した各領域でのパーティクルの数を検出すれば、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度の時間的変化を計測することができる。
【００３１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のパーティクル捕集装置１０において、捕集部材１１の捕集面１１１はカバー１３１で覆われており、カバー１３１の開口部１３５から捕集面１１１の一部のみが露出している。このため、パーティクル検出対象空間のパーティクルは、捕集部材１１の捕集面１１１のうち、開口部１３５から露出している領域のみで捕集される。ここで、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域は、カバー１３１と捕集部材１１との相対移動により切り換えられるため、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面１１１の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、１つの捕集部材１１で、パーティクル検出対象空間にから沈降するパーティクルの濃度（数／面積）等の時間的変化を監視することができる。
【００３２】
また、捕集部材１１には、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を切り換える際の原点位置を示す指標１１９が設けられているため、捕集面１１１の各領域と、各領域が開口部１３５から露出していた時間との関係を容易に把握することができる。
【００３３】
また、本形態のパーティクル捕集装置１０には、カバー１３１と捕集部材１１とを相対移動させる駆動装置１５が設けられており、駆動装置１５によって、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域が自動的に切り換えられる。このため、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルの各時間における捕集を自動的に行うことができ、パーティクルの濃度（数）等の時間的変化を容易に監視することができる。また、駆動装置１５は、捕集部材１１を移動させるため、カバー１３１を固定にしておける。それ故、駆動装置１５の構成を簡素化することができる。また、後述するパーティクル検出装置等で捕集面１１１のパーティクルの数等を検出する際、１回の検出処理で捕集面１１１全体のパーティクルの分布を計測できないような場合、捕集部材１１を含むパーティクル捕集装置１０全体をパーティクル検出装置にセットすれば、パーティクル捕集装置の駆動装置１５によって、パーティクル検出装置により捕集面１１１に対する検出領域を自動的に切り換えることができる。
【００３４】
また、駆動装置１５は、捕集部材１１を回転移動させるため、小型の捕集部材１１であっても、捕集面１１１を効率よく領域分割することができる。また、回転移動であれば、捕集部材１１の移動領域が狭くてよいという利点がある。
【００３５】
さらに、駆動装置１５は、上ケース１３と捕集部材１１とを一定時間毎に間欠的に相対移動させて捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を切り換える。このため、捕集面１１１の各領域のパーティクルの数の検出結果に補正等の演算を行わなくても、各時間における作業環境のパーティクル濃度を把握することができる。
【００３６】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係るパーティクル捕集装置の平面構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図４においてカバー１３１に相当する領域には右上がりの斜線を付してある。
【００３７】
図４において、本形態のパーティクル捕集装置１０も、実施の形態１と同様、沈降してきたパーティクルを捕集する捕集面１１１を備えた捕集部材１１と、捕集面１１１を上向きに捕集部材１１を保持するテーブル状の捕集部材保持部（図示せず）と、捕集面１１１の上方を覆う円形のカバー１３１を備えた上ケース１３と、捕集部材１１の下方に設けられた下ケース１４とを有しており、下ケース１４の内部等を利用して駆動装置（図示せず）が設けられている。カバー１３１には、捕集部材１１の捕集面１１１を部分的に露出させる開口部１３５が形成されている。
【００３８】
このように構成したパーティクル捕集装置１０に関して、実施の形態１では、カバー１３１（上ケース１３）が固定で、捕集部材１１が駆動装置１５によって回転駆動される形態であったが、本形態では、捕集部材１１および捕集部材保持部が固定である。そこで、本形態の上ケース１３において、円形のカバー１３１の周りには、カバー１３１を回転可能に支持する枠状の支持部１３７が設けられており、上ケース１３の連結部１３３には、駆動装置（図示せず）からの回転駆動力をカバー１３１に伝達して、捕集部材１１の中心Ｏを通る軸線Ｌ周りにカバー１３１を回転させる伝達機構が構成されている。このため、本形態のパーティクル捕集装置１０では、カバー１３１を駆動装置１５によって軸線Ｌ周りに回転駆動することにより、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域が周方向で切り換えられるようになっている。また、駆動装置は、上ケース１３のカバー１３１を一定時間毎に間欠的に相対移動させて捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を切り換えるようになっている。
【００３９】
かかる構成のパーティクル捕集装置１０においても、実施の形態１と同様、捕集面１１１の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、１つの捕集部材１１で、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルの濃度（数／面積）等の時間的変化を監視することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００４０】
［実施の形態３］
上記実施の形態１、２において、駆動装置１５は、上ケース１３と捕集部材１１とを一定時間毎に間欠的に相対移動させたが、上ケース１３と捕集部材１１とを一定速度で連続的に相対移動させてもよい。かかる構成でも、捕集面１１１の各領域のパーティクルの数を検出すれば、各時間におけるパーティクル濃度の時間的変化を監視することができる。また、捕集面１１１の各領域のパーティクルの数の検出結果に対して演算を行えば、各時間におけるパーティクル濃度を把握することができる。
【００４１】
［実施の形態４］
上記実施の形態１、２において、捕集部材１１は、平面視で円形であり、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を周方向で移動させる構成であったが、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を捕集面１１１において螺旋状に移動させてもよい。かかる構成は、例えば、実施の形態１において、開口部１３５の径方向の寸法を小さくし、捕集部材１１の回転に連動して開口部１３５の径方向の位置を径方向で移動させることによって実現することができる。かかる構成によれば、小型の捕集部材１１であっても、捕集面１１１をより多くの領域に分割することができる。
【００４２】
［実施の形態５］
上記実施の形態１〜４において、捕集部材１１は、平面視で円形であったが、捕集部材１１が平面視で多角形等であってもよい。
【００４３】
［実施の形態６］
上記実施の形態１、２等において、捕集部材１１は、平面視で円形であり、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を周方向で移動させる構成であったが、捕集部材１１として、平面視で帯状のものを用い、捕集面１１１の開口部１３５からの露出領域を直線的に移動させる構成を採用してもよい。
【００４４】
［パーティクル検出装置の構成例］
上記のパーティクル捕集装置１０を用いて、捕集部材１１にパーティクルを捕集した後は、パーティクル検出装置によって、捕集面１１１におけるパーティクルの分布を測定し、捕集面１１１の各領域のパーティクルの数を計測する。従って、捕集面１１１の周方向の各領域に対応する時間におけるパーティクル検出対象空間のパーティクルの濃度を計測することができる。かかるパーティクル検出装置の検出方式については、顕微鏡方式を採用できる等、特に限定される性質のものではないが、本形態では、以下に説明するパーティクル検出装置を用いる。ここに例示するパーティクル検出装置は、特開２０１２−７３０３９号公報に記載されたものと同様であるため、その構成や原理を簡単に説明する。なお、以下の説明では、捕集部材１１として、平面視が円形のものを用いた場合を例示するが、実施の形態６で説明した帯状の捕集部材１１を用いた場合にも、基本的には、同一の原理によって、捕集面１１１の各領域のパーティクルの数を計測することができる。
【００４５】
（パーティクル検出装置の全体構成）
図５は、パーティクル検出装置の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は各々、パーティクル検出装置全体の構成を示す説明図、およびパーティクルの検査対象となる捕集部材１１の平面図である。図６はパーティクル検出用光学装置の要部を示す説明図である。図７は、パーティクル検出用光学装置の検査用光源部３１の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、検査用光源部３１の平面的なレイアウトを示す平面図、検査用光源部３１の光学的なレイアウトを示す説明図、および捕集面１１１に検査光Ｌが照射される様子を示す説明図である。なお、図７では反射鏡２６を取り外して示している。
【００４６】
図５に示すように、パーティクル検出装置１は、パーティクル検出用光学装置２と、表示部３ａおよびキーボードやマウス等の入力部３ｂを備えるコンピュータ３を有している。コンピュータ３はパーティクル検出用光学装置２に通信可能に接続されている。
【００４７】
パーティクル検出用光学装置２は、前側にスイッチ２１ａおよびランプ２１ｂが設けられた装置本体２１と、装置本体２１の後側で起立して上側部分が前方に張り出している光学系収納部２２とを有している。装置本体２１の上面部には、試料台２３が一段高く設けられている。試料台２３は、その上端面に円形の平面検査領域２４が設けられており、平面検査領域２４にはパーティクルＰの検査対象となる捕集部材１１が配置されており、捕集部材１１の捕集面１１１が平面検査領域２４上に位置している。試料台２３の側方には、照度基準部材２５が設けられている（図７参照）。試料台２３および照度基準部材２５の前方には、これら試料台２３および照度基準部材２５の前側部分を覆う反射鏡２６（反射部材）が取り付けられている。反射鏡２６の前方には、装置本体２１と光学系収納部２２との間で試料台２３を囲んだ状態および開放した状態に切り換える二重の回転ドア２７が設けられている。回転ドア２７は遮光性を有しており、回転ドア２７を閉状態にした状態で回転ドア２７の内側は、外部から光が遮断された測定室２８となる。本形態において、反射鏡２６は反射面として鏡面を備えるものである。
【００４８】
図６および図７に示すように、試料台２３は中央に円形凹部２３１を備えており、捕集部材１１は円形凹部２３１に配置されている。円形凹部２３１は、捕集部材１１の外径と対応する内径を備えており、円形凹部２３１の内側に捕集部材１１を配置すると、捕集部材１１は径方向で位置決めされ、捕集部材１１の中心Ｏと平面検査領域２４の中心２４ａが一致する。また、円形凹部２３１は捕集部材１１の厚さと対応する深さを備えており、円形凹部２３１の内側に捕集部材１１を配置された状態では、捕集面１１１と試料台２３の上端面２３ａが高さ方向で一致する。円形凹部２３１の上端開口が平面検査領域２４を規定している。
【００４９】
光学系収納部２２（図５参照）内は、試料台２３の上方に撮像部２９と照明装置３０を備えている。撮像部２９は、複数の画素がマトリクス状に配置されたＣＣＤカメラを備えており、平面検査領域２４の中心２４ａに対して対向するように下向きに配置されている。照明装置３０は平面検査領域２４に対向するように下向きに配置されており、平面検査領域２４の全体を照射可能な発散光を照射する。また、光学系収納部２２は、試料台２３の後方に、平面検査領域２４および照度基準部材２５に検査光Ｌ（図７参照）を照射する検査用光源部３１を備えている。
【００５０】
捕集部材１１に付着したパーティクルＰを検出する際には、パーティクル検出用光学装置２において、試料台２３に捕集部材１１をセットして回転ドア２７を閉状態とする。次に、検査用光源部３１から平面検査領域２４に検査光Ｌを照射して、捕集面１１１に付着しているパーティクルＰによって散乱された検査光Ｌの散乱光を撮像部２９によって撮影する。これにより画像データが取得されると、パーティクル検出用光学装置２は画像データをコンピュータ３に送信する。コンピュータ３では、受信した画像データに基づいて捕集部材１１上のパーティクルＰの数および大きさを検出する。また、コンピュータ３では、受信した画像データと共に、パーティクルＰの検出結果を表示部３ａに表示する。
【００５１】
捕集部材１１に付着したパーティクルＰを観察する際には、パーティクル検出用光学装置２において、試料台２３に捕集部材１１をセットして回転ドア２７を開状態とする。次に、照明装置３０によって平面検査領域２４を照らすとともに、検査用光源部３１から平面検査領域２４に検査光Ｌを照射して、捕集面１１１のパーティクルＰによって散乱された検査光Ｌの散乱光を撮像部２９によって撮影する。これにより画像データが取得されると、パーティクル検出用光学装置２は画像データをコンピュータ３に送信する。コンピュータ３では、受信した画像データを表示部３ａに表示する。
【００５２】
（検査用光源部３１の構成）
図５、図６および図７に示すように、検査用光源部３１は、光源としての発光ダイオード４１と、発光ダイオード４１を保持するホルダ４２と、検査光Ｌを平面検査領域２４に向けて出射するとともに、平面検査領域２４に沿って走査させるための走査装置４３を備えている。
【００５３】
発光ダイオード４１は緑色の発散光を出射するものである。走査装置４３は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、走査ミラー４３２と、この走査ミラー４３２をその中心軸線４３１回りに回転させる駆動装置（図示せず）を備えている。走査ミラー４３２は、平面検査領域２４に対して垂直な方向に中心軸線４３１を向ける正八角柱状のポリゴンミラーであり、平面検査領域２４よりもわずかに上方に位置している。
【００５４】
ホルダ４２内には、凸レンズ４４（収束レンズ）が収納されており、発光ダイオード４１から射出された発散光は凸レンズ４４によって収束光に変換される。この収束光は、図７（ｃ）に示すように、走査ミラー４３２で反射した後も収束光として進行し、検査光Ｌとして、平面検査領域２４に向って照射される。検査光Ｌは、平面検査領域２４において光学的に光源からの距離が最も遠いところで焦点Ｆを結んでいる。また、検査光Ｌは、中心軸線４３１周りに回転している走査ミラー４３２によって反射されることにより、図７（ｂ）に矢印Ｓで示すように、平面検査領域２４に沿って捕集面１１１の面内方向で走査され、捕集面１１１全体を、その側方斜め上方から照射する。
【００５５】
（照度基準部材の構成）
照度基準部材２５は、表面２５ａに細かな凹凸を備えたガラス板等であり、表面２５ａは光散乱性を備えている。照度基準部材２５は、平面検査領域２４から外れた位置において、照度基準部材２５の表面が平面検査領域２４に配置された捕集面１１１よりも低くなるように配置されている。従って、検査用光源部３１からの検査光Ｌは、平面検査領域２４より低い照度で照度基準部材２５に照射される。
【００５６】
反射鏡２６は、平面検査領域２４の中心２４ａを挟んで走査ミラー４３２とは反対側に配置されており、平面検査領域２４の前側部分を前方斜め上方から覆っている。反射鏡２６において平面検査領域２４の側を向いている内側の反射面２６ａは、平面検査領域２４の中心２４ａを中心として規定された円弧面となっている。反射鏡２６は、平面検査領域２４に配置された捕集部材１１の捕集面１１１によって反射された検査光Ｌの反射光を、反射面２６ａで捕集面１１１の側に反射する。
【００５７】
（制御系の構成）
図８は、パーティクル検出装置１における制御系を示すブロック図である。図８において、パーティクル検出装置１では、コンピュータ３が予めメモリに格納されたプログラムに基づいて動作しており、入力部３ｂからの命令に基づいてパーティクル検出用光学装置２を制御する光学装置制御部５１、パーティクル検出用光学装置２から送信された画像データを受信する受信部５２、画像データに基づいてパーティクルＰを検出する画像処理部５３、および、画像データおよび画像データに基づいて検出されたパーティクルＰの検出結果を表示部３ａに表示する表示制御部５４を備えている。光学装置制御部５１は、入力部３ｂから入力された命令に基づいて、撮像部２９、照明装置３０および検査用光源部３１を制御する。
【００５８】
本例では、試料台２３に捕集部材１１をセットして回転ドア２７を閉状態とした後に入力部３ｂから「パーティクル検出命令」が入力されると、検査用光源部３１および撮像部２９を駆動制御して、検査用光源部３１から平面検査領域２４に検査光Ｌを照射し、撮像部２９によって捕集面１１１のパーティクルＰによって散乱された検査光Ｌの散乱光を撮影する。そして、取得した画像データを撮像部２９からコンピュータ３に送信させる。「パーティクル検出命令」では照明装置３０は点灯されず、撮像部２９による撮影は「暗視野状態」で行なわれる。暗視野状態とは、検査光Ｌ以外の光が、測定室２８に照射されていない状態を意味する。
【００５９】
また、試料台２３に捕集部材１１をセットして回転ドア２７を閉状態とした後に入力部３ｂから「パーティクル観察命令」が入力されると、照明装置３０、および検査用光源部３１および撮像部２９を駆動制御して、照明装置３０によって平面検査領域２４を照らし、かつ、検査用光源部３１から平面検査領域２４に検査光Ｌを照射し、撮像部２９によって捕集面１１１のパーティクルＰによって散乱された検査光Ｌの散乱光を撮影する。そして、取得した画像データを撮像部２９からコンピュータ３に送信させる。「パーティクル観察命令」では照明装置３０が点灯され、撮像部２９による撮影は「明視野状態」で行なわれる。明視野状態とは検査光Ｌ以外の光が、平面検査領域２４に照射されている状態を意味する。なお、「パーティクル観察命令」が入力されている場合に、検査用光源部３１を駆動せずに、撮影を行うようにしてもよい。すなわち、検査光Ｌを検査用光源部３１から平面検査領域２４に検査光Ｌを照射せず、捕集面１１１のパーティクルＰによって散乱された照明装置３０の発散光の散乱光を撮像部２９によって撮影してもよい。
【００６０】
ここで、パーティクル検出用光学装置２からコンピュータ３に送信される画像データは、２次元の画像データであり、画素の位置を示す座標と、各画素の輝度値が対応付けられたものである。受信部５２は、パーティクル検出用光学装置２からの画像データを受信して、記憶装置５５に記憶保持する。また、画像データを、画像処理部５３および表示制御部５４に出力する。
【００６１】
画像処理部５３は、パーティクル検出用光学装置２から受信した画像データから散乱光の領域を抽出する領域抽出部５３１、領域抽出部５３１によって抽出された領域に基づいてパーティクルＰの大きさを特定するパーティクル特定部５３２、パーティクル特定部５３２により特定されたパーティクルＰの数を計数する計数部５３３を備えている。ここで、領域抽出部５３１、パーティクル特定部５３２、計数部５３３は、「パーティクル検出命令」が入力されている場合に動作するものであり、「パーティクル観察命令」が入力されている場合には、動作しない。
【００６２】
領域抽出部５３１は、各種メモリ等を備えており、入力部３ｂから予め入力されているしきい値を記憶している。しきい値は、パーティクルＰに照射された検査光Ｌの散乱光の強度が、パーティクルＰが存在すると認識するための下限値である。また、領域抽出部５３１は、撮像部２９から入力された画像データとしきい値を用いて画像データを処理し、しきい値以上の輝度値を持つ画素がひとまとまりとなった高輝度画素領域を求めるとともに、かかる高輝度画素領域の位置、および高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度値を高輝度画素情報として抽出して、パーティクル特定部５３２に出力する。領域抽出部５３１で抽出される高輝度画素領域は、パーティクルＰに対して１対１で対応するものとなる。
【００６３】
ここで、領域抽出部５３１は、照度基準部材２５に照射された検査光Ｌの散乱光の強度に基づいて、各画素の輝度やしきい値を補正する。すなわち、光源として用いた発光ダイオード４１での出射光量が変動して各画素の輝度に影響を与える場合があるので、各画素の輝度やしきい値を補正する。本例では、各画素の実際の輝度を照度基準部材２５での散乱光の検出値で除した値を画素の輝度として扱う。このため、しきい値についても、各画素の実際の輝度を照度基準部材２５での散乱光の検出値で除した値に対応する値に設定されている。
【００６４】
パーティクル特定部５３２は、高輝度画素情報に含まれる、高輝度画素領域の位置、高輝度画素領域に含まれる各画素の画総数および輝度値に基づいて、捕集面１１１に付着している各パーティクルＰの位置および大きさを特定する。すなわち、パーティクルＰのサイズが大きければ、高輝度画素領域に存在する画素数が多く、かつ、輝度が高いので、高輝度画素領域に存在する画素数および輝度に基づいてパーティクルＰのサイズを特定することができる。
【００６５】
また、パーティクル特定部５３２は、特定された各パーティクルＰを大きさによって分級する。本例では、例えば、３０μｍ以上かつ６０μｍ未満、６０μｍ以上かつ９０μｍ未満、９０μｍ以上に分級する。さらに、パーティクル特定部５３２は、パーティクルＰの位置および大きさ並びに分級結果を、パーティクル特定情報として計数部５３３に出力する。
【００６６】
計数部５３３は複数のカウンタを備えており、パーティクル特定情報を受信する毎にカウンタの値を１増加させて、パーティクルＰの数を計数する。また、パーティクル特定情報に含まれている分級結果に基づいて、各分級のパーティクルＰの数を計数する。また、パーティクル特定情報と、計数されたパーティクルＰの総数および各分級のパーティクルＰの数を表示制御部５４に出力する。
【００６７】
なお、領域抽出部５３１が高輝度画素領域を検出できなかった場合には、領域抽出部５３１からパーティクル特定部５３２に、高輝度画素領域が存在しないことを示すゼロ情報が出力される。この場合には、パーティクル特定部５３２からパーティクル特定情報が出力されないので、計数部５３３によるパーティクルＰの計数は行われない。
【００６８】
表示制御部５４は、「パーティクル検出命令」が入力されている場合には、受信部５２からの画像データを表示部３ａに表示すると共に、各パーティクルＰの位置、大きさ、分級結果を含むパーティクル特定情報、パーティクルＰの総数、各分級のパーティクルＰの数を表示部３ａに表示する。ここで表示部３ａに表示される画像データは、暗視野状態において取得されたものである。
【００６９】
また、表示制御部５４は、「パーティクル観察命令」が入力されている場合には、受信部５２からの画像データをのみを表示部３ａに表示する。ここで表示部３ａに表示される画像データは明視野状態において取得されたものである。
【００７０】
（パーティクル検出動作）
パーティクル検出装置１は、捕集部材１１が配置されていたエリアにおけるパーティクルＰの監視に用いられる。より具体的には、捕集部材１１を所定のエリアに配置した後、回収し、捕集部材１１上に付着したパーティクルＰを監視することにより、捕集部材１１が配置されていたエリアに存在するパーティクルＰの数や大きさが求められる。また、捕集部材１１に付された指標１１９を原点位置にして、捕集部材１１上の領域毎のパーティクルＰの数等を検出する。かかる領域毎のパーティクルＰの数は、パーティクル検出対象空間の各時間におけるパーティクル濃度に対応する。
【００７１】
パーティクルＰを検出する際には、まず、試料台２３に捕集部材１１をセットし、すなわち、平面検査領域２４上に捕集部材１１の捕集面１１１を配置し、回転ドア２７を閉状態とする。しかる後に入力部３ｂから「パーティクル検出命令」を入力する。これにより、検査用光源部３１から平面検査領域２４への検査光Ｌの照射が開始され、撮像部２９による撮像が始まる。その際に、照明装置３０は消灯した状態となっている（暗視野撮像工程）。
【００７２】
暗視野撮像工程において、パーティクルＰにより発生した散乱光を撮像部２９が画像データとして取得してコンピュータ３に送信すると、受信部５２はこの画像データを記憶装置５５に記憶保持する。また、受信部５２はこの画像データを表示制御部５４に出力するとともに、領域抽出部５３１に出力する。領域抽出部５３１は高輝度画素領域を求めるとともに、かかる高輝度画素領域の位置、および高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度を高輝度画素情報として抽出してパーティクル特定部５３２に出力する。
【００７３】
高輝度画素情報が入力されたパーティクル特定部５３２では、高輝度画素領域の位置、高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度に基づいて、捕集面１１１に付着している各パーティクルＰの位置および大きさを特定する。また、各パーティクルＰを大きさによって分級する。そして、各パーティクルＰの位置および大きさ並びに分級結果をパーティクル特定情報として測定部に出力する。
【００７４】
パーティクル特定情報が入力された計数部５３３では、パーティクルＰの総数および各分級のパーティクルＰの数を計数し、パーティクル特定情報と共に表示制御部５４に出力するので、表示制御部５４は、画像データと共に、各パーティクルＰの位置および大きさ並びに分級結果を含むパーティクル特定情報、パーティクルＰの総数、および各分級のパーティクルＰの数を表示部３ａに表示する。
【００７５】
次に、パーティクル検出装置１の使用者がコンピュータ３の入力部３ｂに「パーティクル観察命令」を入力すると、照明装置３０が点灯し、撮像部２９は明視野状態で捕集面１１１を撮像する。その際に、検査用光源部３１からの検査光Ｌは平面検査領域２４を走査する状態となっている。（明視野撮像工程）。
【００７６】
明視野撮像工程において、パーティクルＰにより発生した散乱光を撮像部２９が画像データとして取得してコンピュータ３に送信すると、受信部５２はこの画像データを記憶装置５５に記憶保持する。また、受信部５２はこの画像データを表示制御部５４に出力し、表示制御部５４は、画像データを表示部３ａに表示する。すなわち、明視野撮像工程では、パーティクルＰの特定は行われないので、表示制御部５４よって画像データのみが表示部３ａに表示される。
【００７７】
ここで、明視野撮像工程では、サイズの大きなパーティクルＰの像が表示部３ａに表示されるので、かかるサイズの大きなパーティクルＰの外形を観察することができる。従って、サイズの大きなパーティクルＰが何に由来しているかを判別することができる。また、明視野撮像工程の間も、発光ダイオード４１は点灯し続けているので、サイズの小さなパーティクルＰについては、外形は観察できないものの、サイズの小さいパーティクルＰでの散乱光が表示部３ａに表示される。
【００７８】
このようなパーティクル検出動作では、散乱光の輝度が低いパーティクルＰに対応させて検査光Ｌの強度や撮像部２９の感度を設定しておけば、暗視野撮像工程において、小さなパーティクルＰの数やサイズを検出することができる。この場合、大きなパーティクルＰでの散乱光の輝度レベルでは検出感度が飽和してしまい、大きなパーティクルＰについては外形を検出できないが、大きなパーティクルＰの外形については明視野撮像工程で検出することができる。従って、簡素な構成で、サイズが小さいパーティクルＰを検出することができるとともに、サイズが大きいパーティクルＰについても外形を検出することができる。
【００７９】
なお、図５〜図８を参照して説明したパーティクル検出装置１では、捕集部材１１の捕集面１１１全面のパーティクルを一括して測定する方式であったが、捕集部材１１の捕集面１１１を複数の領域に分割して、各領域毎のパーティクルを順次測定するパーティクル検出装置１を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  パーティクル検出装置
１０  パーティクル捕集装置
１１  捕集部材
１２  捕集部材保持部
１３  上ケース
１４  下ケース
１５  駆動装置
１１１  捕集面
１１９  指標
１３１  カバー
１３５  開口部
Ｐ、Ｐ1、Ｐ2  パーティクル
【図１】
2014106108.tif 000003
【図２】
2014106108.tif 000004
【図３】
2014106108.tif 000005
【図４】
2014106108.tif 000006
【図５】
2014106108.tif 000007
【図６】
2014106108.tif 000008
【図７】
2014106108.tif 000009
【図８】
2014106108.tif 000010