(57)【要約】【課題】パーティクルを広い範囲にわたって速やかに捕集してパーティクルの計測に供することができるパーティクル捕集治具を提供する。【解決手段】パーティクル計測部３００のサンプリングノズル５２に接続され、気体中のパーティクルを捕集してパーティクル計測部３００のパーティクルカウンタに導くパーティクル捕集治具は、全体形状が筒状をなしており、かつ、一方の端面を構成する天板１１と、他方の端面を構成する底板１２と、側面を構成するルーバー１３とを有する。天板１１にはパーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込む孔１４が形成され、底板１２にはパーティクルを含む気体をサンプリングノズル５２に導く排出口１５が形成され、ルーバー１３の複数のブレード１６は、それらの間の隙間１７から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込まれるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーティクル計測部のサンプリングノズルに接続され、気体中のパーティクルを捕集して前記パーティクル計測部のパーティクルカウンタに導くパーティクル捕集治具であって、
前記パーティクル捕集治具は、全体形状が筒状をなし、かつ、
一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有し、
前記第１の板部材には、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込む孔が形成され、
前記第２の板部材には、パーティクルを含む気体を前記サンプリングノズルに導く排出口が形成され、
前記ルーバーは、複数のブレードを有し、前記複数のブレードは、それらの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込まれるように配置されていることを特徴とするパーティクル捕集治具。
【請求項２】
前記パーティクル捕集治具は、全体形状が円筒状をなし、前記複数のブレードは、円周方向に対して斜めに配置されてい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治具。
【請求項３】
前記複数のブレードの円周方向に対する角度は、１５〜８０°であ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治具。
【請求項４】
前記パーティクル捕集治具は、縦に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のパーティクル捕集治具。
【請求項５】
パーティクル計測部のサンプリングノズルから気体中のパーティクルをサンプリングして前記パーティクル計測部のパーティクルカウンタに導く際に、気体中のパーティクルを捕集するパーティクル捕集方法であって、
全体形状が筒状をなし、かつ、一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有するパーティクル捕集治具を前記サンプリングノズルに接続し、
前記第１の板部材に形成された孔から、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込み、
前記ルーバーの複数のブレードの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込み、
内部空間に取り込んだパーティクルを含む気体を前記第２の板部材に形成された排出口から前記サンプリングノズルに導くことを特徴とするパーティクル捕集方法。
【請求項６】
前記パーティクル捕集治具は、全体形状が円筒状をなし、前記複数のブレードは、円周方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項５に記載のパーティクル捕集方法。
【請求項７】
前記複数のブレードの円周方向に対する角度は、１５〜８０°であることを特徴とする請求項６に記載のパーティクル捕集方法。
【請求項８】
前記パーティクル捕集治具は、縦に配置されていることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のパーティクル捕集方法。
【請求項９】
サンプリングノズルからパーティクルを含む気体をサンプリングしてパーティクルカウンタによりパーティクルの個数を計測するパーティクル計測部と、
前記サンプリングノズルに接続され、気体中のパーティクルを捕集するパーティクル捕集治具と
を具備し、
前記パーティクル捕集治具は、全体形状が筒状をなし、かつ、
一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有し、
前記第１の板部材には、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込む孔が形成され、
前記第２の板部材には、パーティクルを含む気体を前記サンプリングノズルに導く排出口が形成され、
前記ルーバーは、複数のブレードを有し、前記複数のブレードは、それらの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込まれるように配置されていることを特徴とするパーティクル計測装置。
【請求項１０】
前記パーティクル計測部は、凝縮核計測器であることを特徴とする請求項９に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、パーティクルを捕集するパーティクル捕集治具およびパーティクル捕集方法、ならびにそれを用いたパーティクル計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する際には、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング等の種々の処理が存在するが、これらの処理においては、半導体基板上にパーティクルが付着すると、形成されたデバイスの性能が低下したり不良が発生したりするため、処理装置をクリーンルーム内に設置し、極めてパーティクルの少ない清浄な雰囲気で処理を行う必要がある。
【０００３】
このため、クリーンルーム内や処理装置内のパーティクルの個数を計測器で計測し、発塵によるパーティクルの発生を速やかに検出し、クリーンルーム清浄度を保つことが求められている。
【０００４】
特許文献１には、クリーンルーム内で自走して、任意の箇所でノズルから空気を吸引し、計測器に導いてその箇所のパーティクルをリアルタイムで計測するクリーンルームの清浄度測定装置および方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、発塵箇所のおおよその見当をつけて計測位置を決め、測定のためのノズルをその位置に配置して浮遊パーティクルをサンプリングするが、ノズルの吸引力が及ぶ範囲はノズルの極近傍に限られるため、直近のパーティクルしか捉えられず、計測位置が発塵箇所から少し外れただけで、発塵の検出を逃すことがある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、パーティクルを広い範囲にわたって速やかに捕集してパーティクルの計測に供することができるパーティクル捕集治具およびパーティクル捕集方法を提供することを課題とする。
また、そのようなパーティクル捕集治具を用いたパーティクル計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、パーティクル計測部のサンプリングノズルに接続され、気体中のパーティクルを捕集して前記パーティクル計測部のパーティクルカウンタに導くパーティクル捕集治具であって、前記パーティクル捕集治具は、全体形状が筒状をなし、かつ、一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有し、前記第１の板部材には、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込む孔が形成され、前記第２の板部材には、パーティクルを含む気体を前記サンプリングノズルに導く排出口が形成され、前記ルーバーは、複数のブレードを有し、前記複数のブレードは、それらの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込まれるように配置されていることを特徴とするパーティクル捕集治具を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、パーティクル計測部のサンプリングノズルから気体中のパーティクルをサンプリングして前記パーティクル計測部のパーティクルカウンタに導く際に、気体中のパーティクルを捕集するパーティクル捕集方法であって、全体形状が筒状をなし、かつ、一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有するパーティクル捕集治具を前記サンプリングノズルに接続し、前記第１の板部材に形成された孔から、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込み、前記ルーバーの複数のブレードの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込み、内部空間に取り込んだパーティクルを含む気体を前記第２の板部材に形成された排出口から前記サンプリングノズルに導くことを特徴とするパーティクル捕集方法を提供する。
【００１０】
上記第１の観点および第２の観点において、前記パーティクル捕集治具は、全体形状が円筒状をなし、前記複数のブレードは、円周方向に対して斜めに配置されていることが好ましい。また、前記複数のブレードの円周方向に対する角度は、１５〜８０°であることが好ましい。また、前記パーティクル捕集治具は、縦に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の第３の観点では、サンプリングノズルからパーティクルを含む気体をサンプリングしてパーティクルカウンタによりパーティクルの個数を計測するパーティクル計測部と、前記サンプリングノズルに接続され、気体中のパーティクルを捕集するパーティクル捕集治具とを具備し、前記パーティクル捕集治具は、全体形状が筒状をなし、かつ、一方の端面を構成する第１の板部材と、他方の端面を構成する第２の板部材と、側面を構成するルーバーとを有し、前記第１の板部材には、パーティクルを含む周辺の気体を内部空間に取り込む孔が形成され、前記第２の板部材には、パーティクルを含む気体を前記サンプリングノズルに導く排出口が形成され、前記ルーバーは、複数のブレードを有し、前記複数のブレードは、それらの間の隙間から、パーティクルを含む周辺の気体を旋回させながら内部空間に取り込まれるように配置されていることを特徴とするパーティクル計測装置を提供する。
【００１２】
上記第３の観点において、前記パーティクル計測部としては、凝縮核計測器を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１の板部材の孔および側面を構成するルーバーのブレード間の隙間から周辺の気体を捕集するので、広範囲にわたってパーティクルをサンプリングすることができ、また、孔からの下降気流および隙間からの旋回気流が合わさることにより、パーティクルを速やかにパーティクル計測部のパーティクルカウンタに導くことができる。このため、発塵を効率的に検出することができ、発塵を検出するための計測位置の許容範囲を広げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るパーティクル捕集治具を備えたパーティクル計測装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパーティクル捕集治具を示す水平断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るパーティクル捕集治具に気体（空気）が取り込まれる際の気流を示す模式図である。
【図４】パーティクル捕集治具の熱流体シミュレーションを行う際のモデルを説明するための図である。
【図５】パーティクル捕集治具の熱流体シミュレーションを行う際のシミュレーション条件を説明するための図である。
【図６】気流の状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】パーティクル捕集治具を用いた場合と用いない場合について、サンプリングノズルの上方で発塵した場合のパーティクルの挙動をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】パーティクル捕集治具を用いた場合と用いない場合について、サンプリングノズルから離れた周囲部分で発塵した場合のパーティクルの挙動をシミュレーションした結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
以下の実施形態では、本発明を半導体デバイスの製造設備として用いるクリーンルームや処理装置内のパーティクルを計測するパーティクル計測装置に適用した例を示す。本実施形態のパーティクル計測装置は、クリーンルームの清浄空気の環境下や、所定の気体雰囲気に置かれる。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るパーティクル捕集治具を備えたパーティクル計測装置を示す斜視図、図２は、パーティクル捕集治具を示す水平断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のパーティクル計測装置１００は、パーティクル捕集治具２００と、パーティクル計測部３００とを有する。
【００１８】
パーティクル捕集治具２００は、パーティクル計測部３００のサンプリングノズルの先端に取り付けられるものであり、全体形状が円筒状をなしており、一方の端面を構成する天板１１と、他方の端面を構成する底板１２と、周面を構成するルーバー１３とを有する。パーティクル捕集治具２００は、縦に配置されている。
【００１９】
天板１１には、パーティクル捕集治具２００の内部空間にその上方からパーティクルを含む気体（空気）を取り込むための複数の孔１４が形成されている。孔１４の大きさや数は、適切に気体（空気）を取り込めるように適宜設定される。
【００２０】
また、底板１２の中央には、パーティクル計測部３００のサンプリングノズルにパーティクルを含む気体（空気）を導く排出口１５が設けられている。
【００２１】
ルーバー１３は、複数のブレード１６が間隔をおいて円周方向（接線方向）に対して斜めに配置されて構成されている。そして、複数のブレード１６の間の隙間１７からパーティクル捕集治具２００の内部空間に周囲の気体（空気）を旋回させた状態で取り込むようになっている。ブレード１６の円周方向（接線方向）に対する角度θ（図２参照）は、適切な旋回流が形成されるように適宜設定される。角度θは１５〜８０°の範囲が好ましく、３０°近傍が最も好ましい。また、気体（空気）の吸い込み量に応じて適切な旋回流に調節することができるように、ブレード１６の角度θを可変にすることも好ましい。
【００２２】
また、ルーバー１３のブレード１６の枚数や隙間１７の幅、さらにはルーバー１３の半径方向の長さ（深さ）等は、パーティクル捕集治具２００の径や形成しようとする旋回流の状態に応じて適宜設定することが好ましい。
【００２３】
なお、パーティクル捕集治具２００の大きさは特に限定されないが、直径が１０〜１００ｍｍ、高さが１０〜３００ｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
パーティクル計測部３００は、気中のパーティクルの個数を計測する計測部本体５１と、パーティクルを含む気体（空気）をサンプリングするサンプリングノズル５２と、吸引ポンプ５３とを有する。計測部本体５１は、パーティクルの個数をカウントするパーティクルカウンタを有している。パーティクルカウンタとしては一般的に用いる光学式のパーティクルカウンタ、例えばレーザーパーティクルカウンタを用いることが好ましい。レーザーパーティクルカウンタは、レーザー光を照射した際の粒子による光散乱を利用してパーティクルを計測するものである。
【００２５】
また、パーティクル計測部３００として、凝縮核計測器（ＣＮＣまたはＣＰＣ）を好適に用いることができる。凝縮核計測器の計測部本体５１は、微小パーティクルをアルコールや水等の過飽和蒸気中に通し、粒子を核として蒸気分子を凝縮させることにより、粒子を成長させ、パーティクルカウンタにて成長した粒子を検出するものである。光散乱による検出器の検出限界の粒径は通常１μｍ程度であるが、凝縮核計測器では粒子を成長させるため、数ｎｍの粒子も検出可能である。
【００２６】
サンプリングノズル５２には、パーティクル捕集治具２００の排出口１５が接続され、パーティクル計測部３００の吸引ポンプ５３を作動させた際に、天板１１の孔１４およびルーバー１３の隙間１７からパーティクルを含む周辺の気体（空気）がパーティクル捕集治具２００の内部空間に取り込まれ、底板１２の排出口１５およびサンプリングノズル５２を経て計測部本体５１へ供給される。
【００２７】
次に、以上のように構成されたパーティクル計測装置１００の動作について説明する。
まず、排出口１５をサンプリングノズル５２に接続することにより、パーティクル捕集治具２００をパーティクル計測部３００に取り付けて、パーティクル計測装置１００を構成し、パーティクル計測装置１００をクリーンルームや処理装置の所定の位置に配置する。
【００２８】
この状態で、パーティクル計測部３００の吸引ポンプ５３を作動させる。そうすると、パーティクルを含む周辺の気体（空気）が、サンプリングノズル５２に接続されたパーティクル捕集治具２００を介して計測部本体５１へ供給される。
【００２９】
このとき、パーティクル捕集治具２００においては、天板１１の孔１４およびルーバー１３におけるブレード１６の隙間１７からパーティクルを含む周辺の気体（空気）がパーティクル捕集治具２００の内部空間に取り込まれる。具体的には、図３（ａ）に概略を示すように、パーティクル捕集治具２００の上面および周面から内部空間に気体（空気）が取り込まれる。また、ルーバー１３の複数のブレード１６が円周方向（接線方向）に対して斜めに配置されているので、パーティクル捕集治具２００の周面の隙間１７から内部空間に取り込まれる気流は、上から見た図３（ｂ）に示すように旋回流となる。
【００３０】
このように、天板１１の孔１４および側面を構成するルーバー１３のブレード１６間の隙間１７から周辺の気体（空気）を捕集するので、広範囲にわたってパーティクルをサンプリングすることができ、また、孔１４からの下降気流および隙間１７からの旋回気流が合わさることにより、パーティクルを速やかに計測部本体５１に導くことができる。このため、発塵を効率的に検出することができ、発塵を検出するための計測位置の許容範囲を広げることもできる。
【００３１】
次に、本実施形態のパーティクル捕集治具の熱流体シミュレーション結果について説明する。
ここでは、図４（ａ），（ｂ）に示すようなモデルの捕集治具を用い、図５に示すシミュレーション条件で、熱流体ソフトウェアのＦＬＵＥＮＴを用いて、三次元定常流れ場におけるパーティクルの動きを解析した。周囲の環境は大気圧（空気）とし、排出口の直径は４ｍｍ、排出口からの吸引量は約２．８Ｌ／ｍｉｎとした。
【００３２】
まず、気流の状態をシミュレーションした結果を図６に示す。（ａ）は上部からの流線を示し、（ｂ）は周囲からの流線を示す。図６に示すように、本実施形態のパーティクル捕集治具を用いることにより、周辺の空気を広範囲に取り込みながら、捕集治具の内部空間に竜巻状の旋回流が形成されることがわかる。
【００３３】
次に、パーティクル計測部のサンプリングノズルの先端から５０ｍｍ上方で発塵した場合のパーティクルの挙動をシミュレーションした結果を、パーティクル捕集治具を用いない従来の場合と比較して図７に示す。図７に示すように、パーティクル捕集治具を用いない従来の場合は、１０秒後でもほとんどパーティクルが捕集されていないが、本実施形態のパーティクル捕集治具を用いることにより、サンプリングノズルの上方に存在するパーティクルを速やかに捕集することができることが確認された。
【００３４】
次に、パーティクル計測部のサンプリングノズルから離れた周囲部分で発塵した場合のパーティクルの挙動をシミュレーションした結果を、パーティクル捕集治具を用いない従来の場合と比較して図８に示す。図８に示すように、パーティクル捕集治具を用いない従来の場合は、１０秒後でもほとんどパーティクルが捕集されていないが、本実施形態のパーティクル捕集治具を用いることにより、サンプリングノズルの周囲に存在するパーティクルを速やかに捕集することができることが確認された。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、パーティクル捕集治具として、全体形状が円筒状のものを用いたが、角筒状のものであってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、パーティクル捕集治具を縦に配置し、天板に給気用の孔を設け底板に排出口を設けた例を示したが、これに限らず、パーティクル捕集治具を横に配置してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１；天板
１２；底板
１３；ルーバー
１４；孔
１５；排出口
１６；ブレード
１７；隙間
５１；計測部本体
５２；サンプリングノズル
５３；吸引ポンプ
１００；パーティクル計測装置
２００；パーティクル捕集治具
３００；パーティクル計測部
【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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【図７】
2015072238.tif 000008
【図８】
2015072238.tif 000009
【図６】
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