(57)【要約】【課題】従来の方法は、コンタミネーションの成分や量を測定することは有効であるが、コンタミネーションを含む雰囲気サンプルを採取し、そのサンプルを分析装置にかけコンタミネーションを測定する方法のため、コンタミネーションの有無や発生を即時に測定することが難しい。【解決手段】励振用電極が形成されており、この励振用電極から延設された引出電極が形成されている略円形平板状の圧電振動素子と、この引出電極が電気的に接続され且つ圧電振動素子を嵌め込むスリット部が形成されている２本の支持部と、この支持部を保持する支持部台と、圧電振動素子、支持部及び支持部台が内部に収納され且つ開口部が形成されており、この開口部付近にはシャッター手段が設けられている容器体と、シャッター手段の開閉形態を制御する制御部と、により構成されている測定端末体とこれを用いたコンタミネーションの測定方法。【選択図】図１
2008089348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形形状が円形の励振用電極が表裏両主面に形成されており、それぞれの前記励振用電極から表裏主面間で１８０°異なる方向の縁部へ向かって延設された引出電極が形成されている、前記励振用電極と同心の外形形状を有する略円形平板状の圧電振動素子と、
前記引出電極が電気的に接続され、且つ前記圧電振動素子の外周縁部の一部を嵌め込むことが可能なスリット部が形成されている、前記圧電振動素子を間に挟んで対向して設けられている２本の支持部と、
前記支持部を所定の位置で保持する支持部台と、
前記圧電振動素子、前記支持部及び前記支持部台が内部に収納され、又、収納された前記圧電振動素子の一方の主面が対向する一平面には、前記圧電振動素子と同心で且つ前記励振用電極とほぼ同じサイズの開口部が形成されており、前記開口部付近の内側面上には、前記開口部を塞ぐことで内外を気密に遮断するシャッター手段が設けられている略直方体の容器体と、
前記容器体に併設され、前記シャッター手段の開閉形態を制御する制御部と、
により構成されていることを特徴とする測定端末体。
【請求項２】
被測定雰囲気中のコンタミネーションの有無又は発生を測定する方法において、
被測定雰囲気中に、圧電振動素子を該被測定雰囲気よりも低い気圧で気密に密閉された容器内空間に搭載し、該圧電振動素子の表裏主面にそれぞれ形成した励振用電極と電気的に接続する外部接続用端子を形成し、且つ容器内外を遮断するシャッター手段と該シャッター手段の開閉形態を制御する制御部を有する測定端末体を用意する工程Ａと、
内部に圧電振動素子を搭載し且つシャッター手段を閉じ容器内空間を気密状態とした該測定端末体を被測定雰囲気中に少なくとも１つ以上配置し、該外部接続用端子及び該制御部の所定の端子を測定制御解析処理用の電子機器又は／及び電子計算機に電気的に接続する工程Ｂと、
接続した電子機器又は／及び電子計算機により、該測定端末体内の圧電振動素子から、基準となる圧電振動素子特性データ値を測定する工程Ｃと、
接続した電子機器又は／及び電子計算機から制御部に制御信号を入力し、シャッター手段を開き、被測定雰囲気を該測定端末体内に流入させる工程Ｄと、
所定の時間後に、接続した電子機器又は／及び電子計算機により、該測定端末体内の圧電振動素子から、比較対象となる圧電振動素子特性データ値を測定する工程Ｅと、
前記工程Ｃで取得した基準圧電振動素子特性データ値と該工程Ｅで取得した比較対象圧電振動素子特性データ値とを比較解析し、そのデータ値の差異から被測定雰囲気中に有形コンタミネーション物質の有無を判定する工程Ｆと
を具備することを特徴とするコンタミネーションの測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の圧電振動素子特性データ値が、圧電振動素子のドライブ電流値−クリスタルインピーダンス値間の特性データ値であることを特徴とする請求項２記載のコンタミネーションの測定方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクリーンルーム等の閉鎖空間内の雰囲気中に含有する塵埃等のコンタミネーションの有無又は発塵を測定するための測定端末体及びこれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体素子や精密機器の製造工程や医療現場では、空間内部の雰囲気中に含まれる微細な塵埃や、雰囲気中の酸や塩基分子に起因する汚染不純物などのコンタミネーションを強制的に除去して、雰囲気の清浄度を高くした所謂クリーンルームが多用されている。最近では清浄度を極限まで引き上げたスーパークリーンルームなども用いられるようになり、その空間内の雰囲気中に含まれるコンタミネーションの測定管理が重要視されるように成っている。
【０００３】
このような雰囲気中のコンタミネーションを測定する方法としては、従来から以下のような方法が用いられてきた。まずコンタミネーションの測定を所望する空間内雰囲気を一定量サンプリングし、そのサンプリングした雰囲気を各種フィルタを通し、各フィルタに対応するコンタミネーションを収集し、フィルタ内のコンタミネーションを溶液中に抽出させその成分を分析したり、パーティクルカウンタを用いて数量を計測したりする。
【０００４】
又、他の測定方法としては、レーザー光を使用し、レーザー光でサンプル雰囲気中を走査することで、雰囲気中に塵埃等のコンタミネーションが存在した場合、そのコンタミネーションにレーザー光が当たり散乱光を発生する。その散乱光をＣＣＤカメラにより検出し、そのサンプルから検出した散乱光の発生数により、被測定空間中のコンタミネーションの総量を計算により導出する方法も用いられている。
【０００５】
上述したようなコンタミネーションの測定方法については、以下のような先行技術文献に開示がある。
【特許文献１】特開２０００−１８０３４８号公報
【特許文献２】特開平７−２０９１４６号公報
【特許文献３】特開平７−２２９８２６号公報
【０００６】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したようなコンタミネーションの測定方法は、コンタミネーションの成分や量を測定することには有効であるが、コンタミネーションを含む雰囲気サンプルを採取し、そのサンプルを分析装置にかけコンタミネーションを測定する手法のため、測定結果を得るまでに時間がかかり、コンタミネーションの有無や発生を即時に測定することが難しい。又、レーザを用いた測定方法では、測定システム自体を前もってクリーンルーム等に組み込んでいる必要が有り又測定システムが大規模になってしまうので、測定自体のコスト高、複雑化を招く虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、
外形形状が円形の励振用電極が表裏両主面に形成されており、それぞれの励振用電極から表裏主面間で１８０°異なる方向の縁部へ向かって延設された引出電極が形成されている、励振用電極と同心の外形形状を有する略円形平板状の圧電振動素子と、
この引出電極が電気的に接続され、且つ圧電振動素子の外周縁部の一部を嵌め込むことが可能なスリット部が形成されている、圧電振動素子を間に挟んで対向して設けられている２本の支持部と、
この支持部を所定の位置で保持する支持部台と、
圧電振動素子、支持部及び支持部台が内部に収納され、又、収納された圧電振動素子の一方の主面が対向する一平面には、圧電振動素子と同心で且つ前記励振用電極とほぼ同じサイズの開口部が形成されており、この開口部付近の内側面上には、開口部を塞ぐことで内外を気密に遮断するシャッター手段が設けられている略直方体の容器体と、
容器体に併設され、シャッター手段の開閉形態を制御する制御部と、により構成されていることを特徴とする測定端末体である。
【０００９】
又、ある雰囲気中のコンタミネーションの有無又は発生を測定する方法において、
被測定雰囲気中に、圧電振動素子をこの被測定雰囲気よりも低い気圧で気密に密閉された容器内空間に搭載した上述した形態の測定端末体を用意する工程Ａと、
内部に圧電振動素子を搭載し且つシャッター手段を閉じ容器内空間を気密状態とした測定端末体を被測定雰囲気中に少なくとも１つ以上配置し、外部接続用端子及び制御部の所定の端子を測定制御解析処理用の電子機器又は／及び電子計算機に電気的に接続する工程Ｂと、
接続した電子機器又は／及び電子計算機により、測定端末体内の圧電振動素子から、基準となる圧電振動素子特性データ値を測定する工程Ｃと、
接続した電子機器又は／及び電子計算機から制御部に制御信号を入力し、シャッター手段を開き、被測定雰囲気を測定端末体内に流入させる工程Ｄと、
所定の時間後に、接続した電子機器又は／及び電子計算機により、測定端末体内の圧電振動素子から、比較対象となる圧電振動素子特性データ値を測定する工程Ｅと、
工程Ｃで取得した基準圧電振動素子特性データ値と工程Ｅで取得した比較対象圧電振動素子特性データ値とを比較解析し、そのデータ値の差異から被測定雰囲気中にコンタミネーション物質の有無又は発生を判定する工程Ｆとを具備することを特徴とするコンタミネーションの測定方法である。
【００１０】
更に、上記記載の圧電振動素子特性データ値が、圧電振動素子の励振ドライブ電流値−クリスタルインピーダンス値間の特性データ値であることを特徴とする上記記載のコンタミネーションの測定方法でもある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明におけるコンタミネーションの測定方法では、表面に物質が付着した場合に共振周波数やクリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）値などの特性が変化する圧電振動素子の作用により、測定端末体を配置した被測定雰囲気中の塵埃や、雰囲気中の酸や塩基分子に起因する汚染不純物などのコンタミネーションが、測定端末体内の圧電振動素子表面に付着したときの特性変化を即時に検出することが可能となるので、コンタミネーションの有無や発生をリアルタイムで測定できる。
【００１２】
又、測定端末体の大きさは数センチ角の概略直方体の大きさであり、複数個の測定端末体を測定空間内に後配置も可能のため、測定構成として従来に比べ小規模に構成できるので、測定自体のコストを低く抑え、簡易化を図ることができ、更に測定端末体が小型であるため、半導体素子等の製造装置内の狭小空間内雰囲気中のコンタミネーションの測定も可能となる。
【００１３】
又、コンタミネーションの検出をする圧電振動素子は、素子自体が機械的に振動しているので、振動レベルを高くすることで、圧電振動素子表面に付着したコンタミネーションをより高い振動により除去することも可能となるので、測定端末体の再利用も可能となる。
【００１４】
因って、本発明により、測定を所望する空間内雰囲気中のコンタミネーションの有無又は発生を即時に測定でき、且つその測定の構成も小規模且つ安価簡易に形成できるコンタミネーションの測定方法を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明におけるコンタミネーションの測定方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明におけるコンタミネーションの測定方法に使用する測定システムの構成図である。図２は、図１記載の測定端末体を図示したものであり、（ａ）は開口部形成面側から見た半分は平面図であり残りの半分は内部構造図であり、（ｂ）は（ａ）記載の仮想切断線Ａ−Ａ′間で切断した場合の断面図である。図３は、測定端末体内の圧電振動素子にコンタミネーションが付着した際に圧電振動素子の特性の変化を示した、ドライブ電流−ＣＩ値間の特性グラフであり、その変化の形態を（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示したグラフである。
尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
【００１６】
まず、本発明におけるコンタミネーションの測定方法に使用する測定端末体２０を説明する。測定端末体２０を構成する容器体２２内は、測定前の状態では被測定空間１０内の被測定雰囲気よりも低い気圧で気密に密閉されており、その容器体２２内空間に概略円形の主面外形形状を有する平板状の圧電振動素子２１が搭載されている。本実施例においては、圧電振動素子を構成する圧電材として水晶を用いたものを例示する。
【００１７】
この圧電振動素子２１の表裏主面には、圧電振動素子２１と同心の外形形状が円形の励振用電極２３が形成されており、それぞれの励振用電極２３から表裏主面間で１８０°異なる方向の圧電振動素子２１の縁部へ向かって延設された引出電極２４が形成されており、この引出電極２４は圧電振動素子２１を間に介して対向して設けられている金属製の２本の支持部２５にそれぞれで電気的に接続されるのと同時に、それぞれの支持部２５に設けたスリット部２６に圧電振動素子２１の外周縁部の一部を嵌め込むことで、圧電振動素子２１を容器体２２内の所定の位置で保持している。又、支持部２５は容器体２２内の支持部台２７を介して容器体２２外へ導出され素子接続用電極端子と接続されている。
【００１８】
この圧電振動素子２１は、例えば圧電材として水晶を用いた場合では、所謂ＡＴカットアングルで水晶結晶体よりカット研磨した円形平板状の水晶片の両主面に、上述したような一対の励振用電極２３を被着形成してなり、外部からの交番電圧が一対の励振用電極２３を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動モードを主振動とする振動を起こす。
【００１９】
上述するような圧電振動素子２１が内部に搭載されている容器体２２において、圧電振動素子２１の一方の主面が対向する容器体２２の一平面には、圧電振動素子２１と同心で且つ励振用電極２３とほぼ同じサイズの開口部２８が形成されており、この開口部２８付近の容器体２２内面上には、開口部２８を塞ぐことで容器体２２内外を気密に遮断するシャッター手段２９が設けられている。又、容器体２２には、このシャッター手段２９の開閉形態を制御する制御部３０が併設されている。尚、上述した素子接続用電極端子とシャッター手段２９を制御する制御信号を入出力するための制御部３０に設けられた制御信号用電極端子は、容器体２２に設けられた電極端子ユニット３１として一組にまとめられた形態となっている。
【００２０】
以下に、上述した測定端末体２０を用いたコンタミネーションの測定方法を説明する。
まず、工程Ａとして複数個の測定端末体２０を用意する。
次に、工程Ｂとして、上述したような形態の測定端末体２０を複数個、クリーンルーム等のコンタミネーションの発生が懸念されるような被測定空間１０内の被測定雰囲気中に、シャッター手段２９を密閉して測定端末体２０の容器体２２内空間を気密状態とした状態で配置し、電極端子ユニット３１を被測定空間１０外に設けた測定制御解析処理用の電子計算機４０に電気的に接続する。尚、本実施例では被測定空間１０内に配置した複数個の測定端末体２０の各電極端子ユニットと接続した信号コードは、被測定空間１０内に設けた中継ユニット１１にすべて接続し、その中継ユニット１１から被測定空間１０外へは別の信号コードで接続した形態を用いている。
【００２１】
次に、工程Ｃとして、接続した電子計算機４０により、各々の測定端末体２０内の圧電振動素子２１の、圧電振動素子２１に印加する励振ドライブ電流値を１０μＡから１ｍＡへスイープし、更に１ｍＡから１０μＡへスイープしたときのＣＩ値データを測定する。このとき取得した特性データは、コンタミネーションが圧電振動素子に付着していないときの基準特性データ値となる。
【００２２】
次に、工程Ｄとして、接続した電子計算機４０から各測定端末体２０の制御部３０に制御信号を入力し、シャッター手段２９を開き、被測定空間１０内の被測定雰囲気を測定端末体２０の容器体２２内に流入させる。シャッター手段２９の開口前の容器体内気圧は、容器体外の被測定空間１０内の気圧より僅かに低く設定してあるので、シャッター手段２９が開くと同時に被測定空間１０内の被測定雰囲気が各測定端末体２０の容器体２２内に自動的に流入し、仮に被測定雰囲気中にコンタミネーションが含まれていた場合、流入する気体と一緒に容器体２２内に進入し、容器体２２内に搭載されている圧電振動素子２１の表面に付着することとなる。
【００２３】
次に、工程Ｅとして、シャッター手段２９を開口後に、接続した電子計算機４０により、被測定空間１０内の各所に配置した各測定端末体２０内の圧電振動素子２１の、圧電振動素子２１に印加する励振ドライブ電流値を１０μＡから１ｍＡへスイープし、更に１ｍＡから１０μＡへスイープしたときのＣＩ値データを随時測定する。
【００２４】
次に、工程Ｆとして、上記工程Ｅで取得した測定特性データとシャッター手段２９閉口時に測定した基準特性データとをリアルタイムで比較解析する。このとき、測定特性データと基準特性データとの間に差異が無ければ、被測定空間１０内の被測定雰囲気中にはコンタミネーションが存在しないこととなる。しかし被測定空間１０内の被測定雰囲気中にはコンタミネーションが存在し、測定端末体２０内の圧電振動素子２１に付着した場合は、付着したコンタミネーションが圧電振動素子２１の振動を阻害する作用を及ぼし、図３の各グラフに記載のような特性データ間に差異が生じる。このような特性データ間に差異が生じたことにより、被測定空間１０内の被測定雰囲気中にコンタミネーションが存在していることを判定する。
【００２５】
又、シャッター手段２９が開口した状態の測定端末体２０を被測定空間１０内に配置しておき、常時上記のような特性データを取得し続けることにより、何らかの原因により被測定空間１０内でコンタミネーションが発生してしまった場合に、そのコンタミネーションが測定端末体２０内の圧電振動素子２１に付着することで、取得していた特性データに変化が生じ、電子計算機４０上にコンタミネーションの発生をリアルタイムで通告することができる。
【００２６】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、例えば、上述した実施形態においては、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた測定端末体を説明したが、圧電素材としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを用いたものでも構わない。又、圧電振動素子から取得する特性データとして、励振ドライブ電流値−クリスタルインピーダンス値間の特性データを用いたが、他に、励振ドライブ電流値−共振周波数値間の特性データや、共振周波数値−等価リアクタンス値間の特性データ用いても、本発明と同様な効果を奏することができる。更に、上記実施形態では各測定端末体の特性データを測定解析する装置として電子計算機を用いた形態を開示したが、他に電子計算機の代わりにインピーダンスアナライザやネットワークアナライザ等の電子機器を用いた場合や、これら電子機器と電子計算機を組み合わせて構築した測定システムを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明におけるコンタミネーションの測定方法に使用する測定システムの構成図である。
【図２】図２は、図１記載の測定端末体を図示したものであり、（ａ）は開口部形成面側から見た半分は平面図であり残りの半分は内部構造図であり、（ｂ）は（ａ）記載の仮想切断線Ａ−Ａ′間で切断した場合の断面図である。
【図３】図３は、測定端末体内の圧電振動素子にコンタミネーションが付着した際に圧電振動素子の特性の変化を示した、ドライブ電流−ＣＩ値間の特性グラフであり、その変化の形態を（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示したグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１０・・・被測定空間
２０・・・測定端末体
２１・・・圧電振動素子
２２・・・容器体
２３・・・励振用電極
２４・・・引出電極
２５・・・支持部
２６・・・スリット部
２７・・・支持部台
２８・・・開口部
２９・・・シャッター手段
３０・・・制御部
３１・・・電極端子ユニット
４０・・・電子計算機
【図１】
2008089348.tif 000003
【図２】
2008089348.tif 000004
【図３】
2008089348.tif 000005