(57)【要約】【課題】  光学系の設計の自由度を向上させて、微粒子の検出領域設定の自由度を向上させる。【解決手段】  この微粒子検出装置は、真空容器２内にレーザー光６を照射してその光路に存在する微粒子から散乱光２４を生じさせるレーザー光源４と、散乱光２４を検出する光検出器２６と、レーザー光６の光路の終端に設けられていてレーザー光６を吸収するレーザーダンプ１６とを備えている。レーザーダンプ１６は、真空容器２の内部に設けられており、かつレーザー光６を受け入れる穴であって先細の曲がった形状をした穴１８を有していて当該穴１８の内面で入射レーザー光６を多重反射させながら吸収する構造をしており、かつ部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内の空間に存在する微粒子を検出する微粒子検出装置であって、
前記真空容器内にレーザー光を照射してその光路に存在する前記微粒子から散乱光を生じさせるレーザー光源と、
前記散乱光を検出する光検出器と、
前記レーザー光源から出たレーザー光の光路の終端に設けられていて当該レーザー光を吸収するレーザーダンプとを備えており、
しかも前記レーザーダンプは、前記真空容器の内部に設けられており、かつ前記レーザー光を受け入れる穴であって先細の曲がった形状をした穴を有していて当該穴の内面で入射レーザー光を多重反射させながら吸収する構造をしており、かつ部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されている、ことを特徴とする微粒子検出装置。
【請求項２】
前記レーザーダンプはカーボン製である請求項１記載の微粒子検出装置。
【請求項３】
前記真空容器内に設けられていて、前記レーザー光源から出たレーザー光を拡張するレーザーエキスパンダーを更に備えている請求項１または２記載の微粒子検出装置。
【請求項４】
前記真空容器内に設けられていて、前記レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を１回以上反射させてレーザー光の光路を長くする１枚以上の反射鏡を更に備えている請求項３記載の微粒子検出装置。
【請求項５】
前記真空容器内であって前記レーザーエキスパンダーと前記１枚以上の反射鏡の内の最初にレーザー光を反射させる反射鏡との間に設けられていて、前記レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を平行化する平行化レンズを更に備えている請求項４記載の微粒子検出装置。
【請求項６】
前記光検出器はフォトダイオードであり、
当該フォトダイオードに対向する側の前記真空容器の内壁を覆うカーボン板を更に備えている請求項１から５のいずれか一項に記載の微粒子検出装置。
【請求項７】
それぞれ波長の異なるレーザー光を出力する前記レーザー光源を２台以上備えていて、
前記真空容器内において、各波長のレーザー光毎に位置の異なる光路を設定しており、
かつ前記光検出器として、前記各光路で生じた各光路の波長の散乱光をそれぞれ撮影する２台以上のカメラを備えている請求項１から５のいずれか一項に記載の微粒子検出装置。
【請求項８】
それぞれ波長の異なるレーザー光を出力する前記レーザー光源を２台以上備えていて、
前記真空容器内において、各波長のレーザー光毎に位置の異なる光路を設定しており、
かつ前記光検出器として、前記各光路で生じた各光路の波長の散乱光をそれぞれ検出するものであって、複数のフォトダイオードをそれぞれ有する二つ以上のフォトダイオードアレイを備えている請求項１から５のいずれか一項に記載の微粒子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばイオン注入装置のような半導体製造装置等を構成する真空容器内の空間に存在する微粒子（パーティクルとも呼ばれる。以下同様）をレーザー光を用いて検出する微粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置を構成する真空容器内の空間に微粒子が多く存在していると、それがコンタミネーション（不純物による汚染）等の原因となって、半導体製造の歩留まり低下等を引き起こす。しかもこの問題は、半導体構造の微細化が進むにつれてより深刻になる。このような問題発生を予防する等のための一手段として、真空容器内の空間に存在する微粒子を検出することが有効である。
【０００３】
このような微粒子を検出する微粒子検出装置の一例として、特許文献１には、半導体製造装置等を構成する真空容器内の所定領域にレーザー光を照射しておき、微粒子がこの領域を通過した際に発生する散乱光を受光器で検出して、微粒子の有無等を検出する微粒子検出装置（粒子計数器）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような微粒子検出装置においては、レーザー光源からのレーザー光が真空容器の内壁で反射して発生する光（即ち、本来検出しようとする散乱光以外の光。これを迷光と呼ぶ）がノイズとなるので、それを放置しておくと、本来の微粒子からの散乱光の検出が困難になる。特に、微粒子からの散乱光は弱いので当該散乱光を検出するためには検出感度を高めなければならず、それに伴って迷光対策は重要になる。
【０００６】
これの解決手段と一つとして、上記特許文献１には、真空容器（排気管）の壁面に窓板を設けておき、その窓板の外側に、レーザー光源からのレーザー光を内部で多重反射させながら吸収する光トラップを設ける技術が記載されている。
【０００７】
しかし、そのような技術では、光トラップを真空容器の窓部にしか設置できないので、光トラップの設置場所が限定されてしまう。その結果、光学系の設計の自由度が制限され、微粒子の検出領域設定の自由度が低い、という課題がある。
【０００８】
そこでこの発明は、光学系の設計の自由度を向上させて、微粒子の検出領域設定の自由度を向上させることを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る微粒子検出装置は、真空容器内の空間に存在する微粒子を検出する微粒子検出装置であって、前記真空容器内にレーザー光を照射してその光路に存在する前記微粒子から散乱光を生じさせるレーザー光源と、前記散乱光を検出する光検出器と、前記レーザー光源から出たレーザー光の光路の終端に設けられていて当該レーザー光を吸収するレーザーダンプとを備えており、しかも前記レーザーダンプは、前記真空容器の内部に設けられており、かつ前記レーザー光を受け入れる穴であって先細の曲がった形状をした穴を有していて当該穴の内面で入射レーザー光を多重反射させながら吸収する構造をしており、かつ部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されている、ことを特徴としている。
【００１０】
この微粒子検出装置によれば、レーザーダンプを真空容器の内部に設けているので、その配置場所が前述した従来技術のように窓部に限定されなくなり、当該レーザーダンプの配置の自由度が向上する。その結果、光学系の設計の自由度が向上し、微粒子の検出領域設定の自由度も向上する。
【００１１】
前記レーザー光源から出たレーザー光を拡張するレーザーエキスパンダー、当該レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を１回以上反射させてレーザー光の光路を長くする１枚以上の反射鏡、前記レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を平行化する平行化レンズ等を更に備えていても良い。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、レーザーダンプを真空容器の内部に設けているので、その配置場所が前述した従来技術のように窓部に限定されなくなり、当該レーザーダンプの配置の自由度が向上する。その結果、光学系の設計の自由度が向上し、微粒子の検出領域設定の自由度も向上する。
【００１３】
しかも、レーザーダンプは、部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されているので、当該レーザーダンプの穴の内面におけるレーザー光の反射を防止する効果が高く、入射レーザー光をより確実に吸収して、迷光をより確実に防止することができる。その結果、微粒子の検出精度が向上する。
【００１４】
更に、前記レーザーダンプは、真空容器の内部に設けられているけれども、部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されているので、穴の内部での入射レーザー光の効果的な吸収だけでなく、レーザーダンプの外面での光の反射も少ない。従って、迷光防止効果が高く、微粒子からの微弱な散乱光の検出に有利である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記レーザーダンプはカーボン製であるので、当該レーザーダンプがイオンビームの近くに配置されていて当該レーザーダンプにイオンビームの周縁部等が当たってスパッタされたとしても、レーザーダンプから金属粒子は放出されない。従って、メタルコンタミネーション（金属粒子による汚染）の発生を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記真空容器内に設けられていて、前記レーザー光源から出たレーザー光を拡張するレーザーエキスパンダーを更に備えているので、微粒子の検出領域を拡張することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記真空容器内に設けられていて、前記レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を１回以上反射させてレーザー光の光路を長くする１枚以上の反射鏡を更に備えているので、微粒子の検出領域を更に拡張することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記真空容器内であって前記レーザーエキスパンダーと前記１枚以上の反射鏡の内の最初にレーザー光を反射させる反射鏡との間に設けられていて、前記レーザーエキスパンダーで拡張されたレーザー光を平行化する平行化レンズを更に備えているので、前記最初の反射鏡に入射するレーザー光の方向が揃って、反射鏡において所望の反射方向以外へ反射する反射光を減らすことができる。その結果、迷光を減らすことができると共に、微粒子の検出領域に照射されるレーザー光量の減少を抑えることができるので、微粒子の検出精度低下を防止することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記光検出器はフォトダイオードであり、当該フォトダイオードに対向する側の前記真空容器の内壁を覆うカーボン板を更に備えており、当該カーボン板は黒色をしていて反射光を防止する効果が高いので、フォトダイオードに対向する側の内壁部分からの迷光発生を防止することができる。その結果、フォトダイオードに入る迷光を減少させることができるので、微粒子の検出精度が向上する。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、波長および位置の異なる二つ以上の光路からの散乱光を、各光路の波長用のカメラでそれぞれ撮影することができるので、各光路上における散乱光の発生位置をそれぞれ検出することができる。それに基づいて、微粒子の移動方向を測定することもできる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、波長および位置の異なる二つ以上の光路からの散乱光を、各光路の波長用のフォトダイオードアレイでそれぞれ検出することができるので、各光路上における散乱光の発生位置をそれぞれ検出することができる。それに基づいて、微粒子の移動方向を測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係る微粒子検出装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１中の反射鏡からレーザーダンプまでを抜き出して示す斜視図である。
【図３】この発明に係る微粒子検出装置の他の実施形態を示す概略横断面図である。
【図４】図３の装置の線Ａ−Ａに沿う概略縦断面図である。
【図５】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す概略横断面図である。
【図６】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は正面から見た概略縦断面図、（Ｂ）はその右側面から見た概略縦断面図である。
【図７】図３に示す装置における迷光の例を示す図である。
【図８】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す概略横断面図である。
【図９】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は正面から見た概略縦断面図、（Ｂ）はその右側面から見た概略縦断面図である。
【図１０】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す概略斜視図である。
【図１１】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は概略横断面図、（Ｂ）はその線Ｂ−Ｂに沿う概略縦断面図である。
【図１２】この発明に係る微粒子検出装置の更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は概略横断面図、（Ｂ）はその線Ｂ−Ｂに沿う概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に、この発明に係る微粒子検出装置の一実施形態を示し、図２に、図１中の反射鏡８からレーザーダンプ１６までを抜き出して示す。
【００２４】
なお、各図がどの方向に見て示す例であるかを分かりやすくするために、各図中に、一点で互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を記載している。Ｚ方向は例えば垂直方向であるが、それに限られるものではない。例えば、Ｚ方向を水平方向と見ても良い。
【００２５】
この微粒子検出装置は、真空容器２内の空間に存在する微粒子を検出するものである。より具体的には、この実施形態では、イオン源２０から引き出されたイオンビーム２２に含まれている微粒子を検出するものである。
【００２６】
この微粒子検出装置は、真空容器２内にレーザー光６を照射してその光路に存在する微粒子から散乱光２４を生じさせるレーザー光源４と、当該散乱光２４を検出してそれを電気信号に変換する光検出器２６と、真空容器２内であってレーザー光源４から出たレーザー光６の終端に配置されていてレーザー光６を吸収するレーザーダンプ１６とを備えている。
【００２７】
更にこの実施形態では、レーザー光６の光路を折り曲げる反射鏡８と、反射鏡８で反射されたレーザー光６をシート状に拡張するレーザーエキスパンダー１０と、レーザーエキスパンダー１０とイオンビーム２２との間の光路に配置されたレーザースリット１２とを有していて、レーザースリット１２を通過したシート状のレーザー光６を、イオンビーム２２の断面に実質的に直角に照射するように構成している。従ってこの実施形態では、イオンビーム２２およびその周辺が、レーザー光６の照射による微粒子の検出領域である。
【００２８】
レーザー光源４は、例えば、半導体レーザー（換言すればレーザーダイオード）、固体レーザー、ガスレーザー等であるが、特定のものに限定されない。レーザー光６の波長は、例えば、４４５ｎｍ、５３２ｎｍ、６２５ｎｍ等であるが、特定のものに限定されない。これらは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００２９】
光検出器２６は、図１の例ではカメラであるが、その他、フォトダイオード、フォトマルチプライヤー、フォトダイオードアレイ等でも良い。光検出器２６の前方の破線２８は、光検出器２６の視野の例を示す。後述する他の実施形態においても同様である。この光検出器２６の視野を、微粒子の検出領域である、シート状のレーザー光６がイオンビーム２２と交差する領域に向けている。
【００３０】
光検出器２６によって、上記検出領域に存在する微粒子からのレーザー光６の散乱光２４を検出することができ、それによって微粒子を検出することができる。より具体的には、光検出器２６は散乱光２４の少なくとも強度を検出することができ、それによって微粒子の量を検出（測定）することができる。また、光検出器２６がカメラやフォトダイオードアレイの場合は、散乱光２４の発生位置をも検出することができ、それによって微粒子が存在する場所や、その中でも微粒子が特に濃く存在する場所等を検出（測定）することができる。後述する他の実施形態においても同様である。
【００３１】
光検出器２６は、真空容器２の内部に設けても良いし、図１に示す例のように真空容器２の外部に設けても良い。外部に設ける場合は、例えば図１に示す例のように、光検出器２６の前方の真空容器２の壁面に、透明なガラス窓３０を設けておけば良い。また、光検出器２６の前部には、レーザー光６の波長の光を選択して透過させるカラーフィルターを設けておいても良い。これらのことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００３２】
レーザーダンプ１６は、真空容器２の内部に配置されている。例えば、ボルト等で取り付けられている。このレーザーダンプ１６は、レーザー光６を受け入れる穴であって先細の曲がった形状をした穴１８を有していて、当該穴１８の内面で入射レーザー光６を多重反射させながら吸収する構造をしている。穴１８の入口部の高さおよび幅は、そこに入射するシート状のレーザー光６の高さおよび幅よりもそれぞれ大きくしている。しかもこのレーザーダンプ１６は、部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されている。このレーザーダンプ１６は、一つの上記黒色部材から成る、いわゆる一体物でも良いし、複数の上記黒色部材を組み合わせて構成したものでも良い。これらのことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００３３】
上記黒色部材は、例えば、カーボン、黒色アルマイト（アルミニウムの表面に酸化処理を施したもの）等である。
【００３４】
上記のように、この微粒子検出装置は、レーザーダンプ１６を真空容器２の内部に設けているので、その配置場所が前述した従来技術のように窓部に限定されなくなり、当該レーザーダンプ１６の配置の自由度が向上する。その結果、光学系の設計の自由度が向上し、微粒子の検出領域設定の自由度も向上する。
【００３５】
しかも、レーザーダンプ１６は、部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されているので、当該レーザーダンプ１６の穴１８の内面におけるレーザー光６の反射を防止する効果が高く、入射レーザー光６をより確実に吸収して、迷光をより確実に防止することができる。その結果、微粒子の検出精度が向上する。
【００３６】
更に、レーザーダンプ１６は、真空容器２の内部に設けられているけれども、部材の少なくとも表面が黒色である黒色部材で構成されているので、穴１８の内部での入射レーザー光６の効果的な吸収だけでなく、レーザーダンプ１６の外面での光の反射も少ない。従って、迷光防止効果が高く、微粒子からの微弱な散乱光の検出に有利である。
【００３７】
また、レーザーダンプ１６をカーボン製にしても良く、そのようにすると、当該レーザーダンプ１６がイオンビーム２２の近くに配置されていて当該レーザーダンプ１６に何らかの原因でイオンビーム２２の周縁部等が当たってスパッタされたとしても、レーザーダンプ１６から金属粒子は放出されない。従って、メタルコンタミネーション（金属粒子による汚染）の発生を防止することができる。後述する他の実施形態においても同様である。
【００３８】
また、この実施形態のように、レーザー光源４からのレーザー光６を拡張するレーザーエキスパンダー１０を設けておいても良く、そのようにすると、微粒子の検出領域を拡張することができる。レーザーエキスパンダー１０は、例えば、半円柱状のシリンドリカルレンズであり、それによってレーザー光６を１次元においてシート状に拡張することができる（図２参照）。もっとも、レーザーエキスパンダー１０は、レーザー光６を２次元において拡張するものでも良い。後述する他の実施形態においても同様である。
【００３９】
またこの実施形態のように、微粒子の検出領域の近くのレーザー光６が通過する光路を囲むレーザースリット１２を設けておいても良い。このレーザースリット１２は、箱状のものであり、レーザー光６の入口には大きい開口１３を有しており、レーザー光６の出口にはスリット状の開口１４を有している。このようなレーザースリット１２を設けておくと、目的とする検出領域以外からの散乱光が光検出器２６に入るのを防止することができるので、目的とする検出領域からの散乱光２４の検出精度低下を防止することができる。
【００４０】
反射鏡８は、レーザーエキスパンダー１０に入射するまでのレーザー光６の所望の光路を構成する上で必要に応じて設けられるものであり、必須のものではない。
【００４１】
次に、微粒子検出装置の他の実施形態を説明する。図１および図２に示した実施形態と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該実施形態との相違点を主体に説明する。また、以下の図面は、当該相違点を主体に説明するために、簡略化して図示している。
【００４２】
図３に示す実施形態は、上述したようなレーザーエキスパンダー１０で拡張されたレーザー光６を１回以上（図３の例は２回）反射させて、レーザー光６の光路を長くする１枚以上の（図３の例は２枚の）反射鏡３２を備えている。これによって、レーザー光６の光路を長くすることができるので、微粒子の検出領域を更に拡張することができる。真空容器２内であってレーザー光６の終端には、上記レーザーダンプ１６を配置している。
【００４３】
光検出器２６は、この実施形態ではフォトダイオードであり、上記のように複数回反射したレーザー光６の光路の大部分を視野に入れる位置に設けられている。図３はそれを概念的に図示したものである。なお、図３では、光検出器２６の視野の例を説明しやすくするために、光検出器２６を真空容器２から大きく離して図示しているけれども、実際は、例えば図４に示す例のように、光検出器２６は、真空容器２の壁面、または真空容器２の外部の近く、または真空容器２の内部に設けられている。後述する図５〜図９等に示す実施形態においても同様である。
【００４４】
図４に示す例は、図１および図２に示した例と同様に、イオン源２０から引き出されたイオンビーム２２に含まれている微粒子を検出するものであり、レーザー光６をイオンビーム２２に実質的に直角に照射し、その照射領域すなわち微粒子の検出領域全体を上から視野に入れるように、光検出器２６を真空容器２の天井部に配置して、当該光検出器２６によって上記検出領域からの散乱光２４を検出するようにしている。
【００４５】
図５に示す実施形態は、反射鏡３２を４枚設けて、レーザー光６を多重反射（具体的には４回反射）させて、レーザー光６の光路をより長くしたものである。これによって、微粒子の検出領域をより拡張することができる。レーザーダンプ１６は前述したとおりである。
【００４６】
なお、レーザー光６の光路を長くして微粒子の検出領域を拡張するための反射鏡３２の数は、上記実施形態のように２枚、４枚に限られるものではなく、１枚以上であれば何枚でも良い。
【００４７】
図６に示す実施形態は、反射鏡３２が１枚の例である。この実施形態では、レーザー光源４を真空容器２の上部に設け、反射鏡３２を真空容器２内の下部に設けて、レーザー光源４から出たレーザー光６をレーザーエキスパンダー１０で拡張した後、反射鏡３２で上に反射させることによって、レーザー光６の光路を長くして、微粒子の検出領域を拡張している。真空容器２内であってレーザー光６の光路の終端には、上記レーザーダンプ１６を配置している。
【００４８】
この実施形態において、イオンビーム２２に含まれる微粒子を検出する場合は、例えば図６（Ｂ）に示す例のように、往復するレーザー光６とイオンビーム２２とが交差するように配置すれば良い。光検出器２６は、例えば、図示例のように、上記交差領域をイオンビーム２２の幅方向から見るように配置するのが好ましい。そのようにすれば、検出領域からの散乱光を広くとらえることができる。そのために、図６の例では、光検出器２６を真空容器２の側面に配置している。
【００４９】
例えば図３に示した実施形態のように、レーザーエキスパンダー１０によって拡張したレーザー光６が反射鏡３２に入射すると、例えば図７に示す例のように、当該反射鏡３２において所望の反射方向以外への反射光が生じて、それが例えば真空容器２の内壁に照射されるなどして、迷光３６が生じる。かつ、本来の微粒子検出領域に照射されるレーザー光６の光量が減少する。これらはいずれも、微粒子の検出精度を低下させる原因となる。
【００５０】
そこで、図８に示す実施形態のように、レーザーエキスパンダー１０と最初にレーザー光６を反射させる反射鏡３２との間に、レーザーエキスパンダー１０で拡張されたレーザー光６を平行化する平行化レンズ３８を設けても良い。この平行化レンズ３８は、コリメーターと呼ばれることもある。このような平行化レンズ３８を設けておくと、最初の反射鏡３２に入射するレーザー光６の方向が揃うので、反射鏡３２において所望の反射方向以外へ反射する反射光を減らすことができる。その結果、迷光を減らすことができると共に、微粒子の検出領域に照射されるレーザー光６の光量の減少を抑えることができるので、微粒子の検出精度低下を防止することができる。
【００５１】
上記いずれの実施形態においても、光検出器２６がフォトダイオードである場合、カメラと違って視野や焦点の調節が通常は自由にできないので、フォトダイオードに対向する側の真空容器２の内壁を覆うカーボン板を設けておくのが好ましい。その一例を図９に示す。これは、図６に示す実施形態において、その光検出器２６（フォトダイオード）に対向する側の真空容器２の内壁を覆うカーボン板４０を設けた例である。カーボン板４０は、光検出器２６に対向する内壁の必ずしも全部を覆う必要はないけれども、できるだけ広い領域を覆うのが好ましい。他の実施形態においても同様である。
【００５２】
上記のようなカーボン板４０を設けておくと、当該カーボン板は黒色をしていて反射光を防止する効果が高いので、フォトダイオード２６に対向する側の内壁部分からの迷光発生を防止することができる。その結果、フォトダイオード２６に入る迷光を減少させることができるので、微粒子の検出精度が向上する。
【００５３】
また、万一何らかの原因で当該カーボン板４０にイオンビームが当たってスパッタされたとしても、当該カーボン板から金属粒子は放出されないので、メタルコンタミネーションの発生を防止することができる。
【００５４】
上記レーザー光源４、レーザーエキスパンダー１０、反射鏡３２およびレーザーダンプ１６を、一組のアセンブリ（組立体）にして、真空容器２内に設置できるようにしても良い。その一例を図１０に示す。これは、図６に示した上記構成要素一式を、一つの支持体（例えば支持板）４２に支持アーム４４〜４７を用いて所定の配置で取り付けた例である。このように構成しておくと、汎用性が増し、特定の真空容器２にではなく、様々な真空容器２内に上記アセンブリを容易に設置することができる。なお、光検出器２６は、別途、所定位置に取り付けるものとする。
【００５５】
微粒子検出装置の他の実施形態として、それぞれ波長の異なるレーザー光６を出力するレーザー光源４を２台以上備えていて、真空容器２内において、各波長のレーザー光毎に位置の異なる光路を設定しており、かつ光検出器２６として、上記各光路で生じた各光路の波長の散乱光をそれぞれ撮影する２台以上のカメラを備えている、という構成を採用しても良い。その一例を図１１に示す。
【００５６】
図１１に示す実施形態は、互いに波長の異なるレーザー光６ａ、６ｂをそれぞれ出力する２台のレーザー光源４ａ、４ｂを備えていて、真空容器２内において、各波長のレーザー光６ａ、６ｂごとに位置の異なる光路を設定している。レーザーエキスパンダー１０およびレーザーダンプ１６は、前述したとおりである。レーザー光６ａの波長は例えば５３２ｎｍ、レーザー光６ｂの波長は例えば６２５ｎｍであるが、これらに限られるものではない。例えば、この例とは逆の関係の波長等でも良い。
【００５７】
更に、光検出器として、この実施形態では、上記各光路で生じた各光路の波長の散乱光をそれぞれ撮影する２台のカメラ５０ａ、５０ｂを備えている。即ち、カメラ５０ａは、レーザー光６ａによる上記波長（上記例では５３２ｎｍ）の散乱光を撮影し、カメラ５０ｂは、レーザー光６ｂによる上記波長（上記例では６２５ｎｍ）の散乱光を撮影する。そのために、各カメラ５０ａ、５０ｂは、その前部に、撮影する波長の光を選択して透過させるカラーフィルター５２ａ、５２ｂ（カラーフィルター５２ｂのみ図１１（Ｂ）に表れている）をそれぞれ有している。
【００５８】
この実施形態によれば、各波長のレーザー光６ａ、６ｂの光路上における散乱光の発生位置をそれぞれ検出することができる。例えば、図１１に示す例のように、イオン源２０から引き出したイオンビーム２２の経路上に上記レーザー光６ａ、６ｂの光路をそれぞれ設定しておくことによって、イオンビーム２２に含まれている微粒子による散乱光の発生位置を、各波長のレーザー光６ａ、６ｂの光路上においてそれぞれ測定することができる。各レーザー光６ａ、６ｂの光路上における散乱光の特定の位置、例えば最も輝度の高い位置を、その散乱光の発生位置にすれば良い。上記のようにして測定された、各レーザー光６ａ、６ｂの光路上における散乱光の発生位置の例を、図１１中にＰ1 、Ｐ2 で示す。
【００５９】
上記のようにして散乱光の発生位置Ｐ1 、Ｐ2 を測定することによって、両者Ｐ1 、Ｐ2 の位置関係から、イオンビーム２２に含まれている微粒子の移動方向を測定することができる。例えば、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 を結ぶ線が、微粒子の移動方向を結ぶ線であり、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 が明るく光るタイミングの前後関係によって、上記線上における微粒子の移動方向を測定することができる。カメラ５０ａ、５０ｂの場合は、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 の移動方向を直接撮影することもできるので、これによって微粒子の移動方向を測定することもできる。また、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 が明るく光るタイミングの時間差Δｔを測定することによって、微粒子の移動速度を測定することもできる。上記両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 から両者間の距離が分かり、それを上記時間差Δｔで割れば速度を算出することができるからである。図１２に示す実施形態においても同様である。
【００６０】
光検出器として、上記カメラの代わりに、各波長のレーザー光の各光路で生じた各光路の波長の散乱光をそれぞれ検出するものであって、複数のフォトダイオードをそれぞれ有する二つ以上のフォトダイオードアレイを備えていても良い。その一例を図１２に示す。
【００６１】
図１２に示す実施形態は、上記カメラ５０ａ、５０ｂの代わりに、レーザー光６ａによる上記波長（上記例では５３２ｎｍ）の散乱光を検出するフォトダイオードアレイ５６ａと、レーザー光６ｂによる上記波長（上記例では６２５ｎｍ）の散乱光を検出するフォトダイオードアレイ５６ｂとを備えている。
【００６２】
フォトダイオードアレイ５６ｂを例に説明すると、図１２（Ｂ）に示す例のように、フォトダイオードアレイ５６ｂは、複数のフォトダイオード５８と、その前部に設けられていて検出する波長（上記例では６２５ｎｍ）の散乱光を選択して透過させるカラーフィルター６０ｂとを有している。複数のフォトダイオード５８は、レーザー光６ｂの光路に沿う方向の１次元配置でも良いし、レーザー光６ｂの光路に沿う方向およびその直角方向の２次元配置でも良い。フォトダイオードアレイ５６ａもこのフォトダイオードアレイ５６ｂと同様の構造をしているが、そのカラーフィルターは、レーザー光６ａの波長（上記例では５３２ｎｍ）の散乱光を選択して透過させるものである。
【００６３】
この図１２に示す実施形態も、図１１に示した実施形態の場合とほぼ同様に、各波長のレーザー光６ａ、６ｂの光路上における散乱光の発生位置をそれぞれ検出することができる。例えば、図１２に示す例のように、イオンビーム２２に含まれている微粒子による散乱光の発生位置Ｐ1 、Ｐ2 をそれぞれ測定することができる。それに基づいて、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 の位置関係から、イオンビーム２２に含まれている微粒子の移動方向を測定することができる。また、両発生位置Ｐ1 、Ｐ2 が明るく光るタイミングの時間差Δｔを測定することによって、微粒子の移動速度を測定することもできる。
【００６４】
以上においては、イオンビーム２２に含まれている微粒子の検出を主な例として説明したけれども、微粒子の検出場所はそれに限られるものではない。例えば、ウェーハのような基板を処理する処理室を構成する真空容器内に浮遊する微粒子を検出することができる。そのような処理室に隣接する真空予備室（ロードロック室とも呼ばれる）を構成する真空容器内に浮遊する微粒子を検出することもできる。
【００６５】
また、前述したカーボン板４０を設ける以外の手段として、またはそれと併用して、真空容器２の内壁で反射光が発生し得る場所にカーボン板を配置しても良いし、真空容器２の内壁そのものを黒色に塗装しておいても良い。そのようにすることによって、迷光をより低減することができる。
【００６６】
また、真空容器２の外部に反射鏡を設けておいて、真空容器２外のレーザー光源４から出たレーザー光６を、当該反射鏡で反射させて真空容器２内に照射するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
この発明は、例えば、イオン注入装置のイオンビームに含まれている微粒子、イオン注入装置を構成する注入室、真空予備室等の真空容器内の空間に浮遊する微粒子、半導体製造装置を構成する真空容器内の空間に存在する微粒子、その他の機器を構成する真空容器内の空間に存在する微粒子を検出することに用いることができる。
【符号の説明】
【００６８】
２  真空容器
４  レーザー光源
６  レーザー光
１０  レーザーエキスパンダー
１６  レーザーダンプ
１８  穴
２２  イオンビーム
２４  散乱光
２６  光検出器
３２  反射鏡
３８  平行化レンズ
４０  カーボン板
５０ａ、５０ｂ  カメラ
５６ａ、５６ｂ  フォトダイオードアレイ
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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