(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面上の粒子をカウントするための装置であって、
試料表面からの粒子を受け取るための第１の開口部と、１又は２以上の第２の開口部とを備えるスキャナプローブと、
内部を通る粒子を検出するための粒子検出器と、
内部を流れる空気を変調するための変調器と、
前記第１の開口部から前記粒子検出器を通って流れる第１の空気ストリームを生成し、前記変調器を通って前記１又は２以上の第２の開口部に流れる第２の空気ストリームを生成するためのポンプと、
前記変調器を制御して前記第２の空気ストリームの振幅を変調するための制御回路と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２の空気ストリームの前記振幅は、固定周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の空気ストリームの前記振幅は、時間と共に変化する周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の空気ストリームの前記振幅は、時間と共に一定範囲の周波数にわたって掃引する周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の空気ストリーム及び第２の空気ストリームは、第１の期間及び第２の期間中に生成され、前記変調器は、前記第２の空気ストリームが前記第１の期間中に前記１又は２以上の第２の開口部に到達するのを阻止し、前記第２の空気ストリームが前記第１の期間後の前記第２の期間中に前記１又は２以上の第２の開口部に到達するのを可能にする、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記粒子検出器及び前記ポンプは、粒子カウンタアセンブリ内に配置され、前記装置は、前記スキャナプローブに接続された第１の端部と、前記粒子カウンタアセンブリに接続された第２の端部とを有する導管をさらに備え、前記導管は、前記第１の空気ストリームが流れる第１の管と、前記第２の空気ストリームが流れる第２の管とを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記変調器は、前記粒子カウンタアセンブリ内に配置される、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記変調器は、前記スキャナプローブ内に配置される、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記変調器及び前記制御回路は、前記第１の空気ストリームの振幅を変調するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の空気ストリームの前記振幅は、固定周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の空気ストリームの前記振幅は、時間と共に変化する周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の空気ストリームの前記振幅は、時間と共に一定範囲の周波数にわたって掃引する周波数を有する一連のパルスとして変調される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御回路は、前記粒子検出器、前記変調器及び前記ポンプに接続された中央コントローラ内に全て配置される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記変調器は、加圧空気を蓄積し、この加圧空気を用いて前記第２の空気ストリームを変調するための空気タンクを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の空気ストリームから粒子を除去するためのフィルタをさらに備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の空気ストリームから粒子を除去するためのフィルタをさらに備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２の空気ストリームから湿気を除去するためのドライヤ装置をさらに備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
内部を流れる空気を変調するための第２の変調器をさらに備え、前記第１の空気ストリームは、前記第２の変調器を通過し、前記制御回路は、前記第２の変調器を制御して前記第１の空気ストリームの振幅を変調するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
試料表面上の粒子をカウントするための装置であって、
試料表面からの粒子を受け取るための第１の開口部と、１又は２以上の第２の開口部とを備えるスキャナプローブと、
内部を通る粒子を検出するための粒子検出器と、
内部を流れる空気を変調するための変調器と、
前記第１の開口部から前記粒子検出器及び前記変調器を通って流れる第１の空気ストリームを生成し、前記１又は２以上の第２の開口部に流れる第２の空気ストリームを生成するためのポンプと、
前記変調器を制御して前記第１の空気ストリームの振幅を変調するための制御回路と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
内部を流れる空気を変調するための第２の変調器をさらに備え、前記第２の空気ストリームは、前記第２の変調器を通過し、前記制御回路は、前記第２の変調器を制御して前記第２の空気ストリームの振幅を変調するように構成される、
請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願〕
本出願は、２０１７年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／４５４６４９号、及び２０１８年１月１６日に出願された米国特許出願第１５／８７２８０３号の利益を主張するものであり、これらの文献は引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明は、一般にクリーンルーム用途のための粒子カウントに関し、具体的には、汚染レベルを確認するために表面から粒子カウンタ内に粒子を移動させる改善された装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
汚染の検出及び定量化の要件は、とりわけハイテク産業の急速な発展と共にますます重要になってきている。例えば、半導体産業は、マイクロ電子デバイスの精密生産技術を発展させた。このような製品を正確に生産するために、生産施設では非常に厳しい汚染基準を維持しなければならない。
【０００４】
生産工程の重要局面における汚染を制御して最小化するために、しばしば「クリーンルーム」が使用される。クリーンルームとは、浮遊微小粒子濃度を制御して適切な浮遊微小粒子清浄度等級を満たすように、空気濾過、空気分配、実用性、建設資材、設備及び操作手順が規定され管理された部屋のことである。
【０００５】
特にクリーンルーム表面の粒子を検出するには、クリーンルーム内の清浄度／汚染レベルをモニタすることが重要である。紫外光又は斜め白色光を用いた目視検査技術が使用されてきた。紫外光は、いくつかの有機粒子が蛍光を発するという事実を活用するために使用される。或いは、視覚化できる反射を生じるように、試験表面に向けて一定角度で白色光を当てる。白色光の方法は紫外線の方法よりもわずかに反応性が高いが、どちらの方法にも同じ限界がある。これらの目視検査技術は、表面状態を大まかにしか検査することができない。これらは、定量的データを提供しない。また、目視検査技術では、せいぜい２０ミクロンよりも大きな粒子しか検出されない。多くの場合、１ミクロン未満の粒子を検出することが望ましい。
【０００６】
別の検査技術は、例えば試験表面に一切れの粘着テープを貼り付けることによって試験表面から粒子を除去するものである。その後、このテープを顕微鏡下に置いて視覚的に粒子をカウントすることによって、テープ上の粒子を手動で定量化する。この方法では、約５ミクロン以上の粒子を検出することができる。この方法の主な不利点は、非常に時間が掛かるとともに、作業者間のばらつきが非常に大きくなりやすい点である。
【０００７】
第３の検査技術は、米国特許第５２５３５３８号に開示されている。’５３８号特許には、試料表面からの粒子を受け取るための少なくとも１つの開口部を有するスキャナプローブを含む装置が開示されている。このスキャナプローブは、第１及び第２の端部を有する管に接続される。管の第１の端部は、スキャナプローブに接続され、管の第２の端部は、光レーザー技術を使用する粒子カウンタに接続される。粒子カウンタは、試料表面からスキャナプローブ及び管を通じて粒子カウンタ内に空気が流れるようにする真空発生器を含み、この粒子カウンタにおいて、空気ストリームに含まれる粒子がカウントされる。’５３８号特許には、この粒子カウント装置を用いた検査方法も開示されている。最初に、クリーンルームの供給空気近くにスキャナプローブを保持して反復読み取りを行うことによって、或いは粒子カウント機内に任意のゼロカウントフィルタを取り付けることによって、ゼロの背景粒子レベルを設定する。次に、所定の試験期間にわたり、試料表面の上方に一定の速度でハンドヘルド式スキャナプローブを通す。この試験サイクルは、スキャナプローブ上の実行スイッチを押すことによって開始される。粒子カウンタがカウントを行い、単位面積当たりの平均粒子数に対応する数字を読み出す。通常は、隣接する表面領域に沿ってこの工程が複数回繰り返され、その都度「テスト読み取り値」がもたらされる。
【０００８】
米国特許第７０１０９９１号には、’５３８号特許に開示されている技術の改善案が開示されており、この文献は全ての目的で引用により本明細書に組み入れられる。'９９１号特許には、試料表面上の粒子をカウントする装置が記載されている。この装置は、試料表面からの粒子を受け取るための少なくとも１つの開口部を有するスキャナプローブと、内部を通る粒子をカウントするための粒子カウンタと、スキャナプローブに接続された第１の端部、及び粒子カウンタに接続された第２の端部を有し、第１及び第２の管を含む導管と、センサと、コントローラとを含む。粒子カウンタは、定量化のために粒子カウンタに粒子を運んで逆流する空気ストリームをスキャナプローブに送出するために、スキャナプローブの開口部から第１の管及び粒子カウンタを通って流れ、第２の管を介してスキャナプローブに戻る空気ストリームを生成するポンプを含む。センサは、空気ストリームの流動率を測定する。コントローラは、粒子カウンタが空気ストリーム内の粒子を計量している間に、測定された空気ストリームの流動率に応じてポンプの速度を制御して空気ストリームを一定流量に維持する。
【０００９】
'９９１号特許には、試料表面からの粒子を受け取るための少なくとも１つの開口部を有するスキャナプローブと、スキャナプローブに接続された第１の端部、及び第１のコネクタにおいて終端する第２の端部を有し、第１及び第２の管を含む導管と、粒子カウンタと、電子標識（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｎｄｉｃｉａ）と、コントローラとを含む装置がさらに記載されている。粒子カウンタは、内部を通過する粒子をカウントするとともに、第１のコネクタを受け取るためのポートと、定量化のために粒子カウンタに粒子を運んで逆流する空気ストリームをスキャナプローブに送出するために、スキャナプローブの開口部から第１の管及び粒子カウンタを通って流れ、第２の管を介してスキャナプローブに戻る空気ストリームを生成するポンプとを含む。電子標識は、第１のコネクタ、導管及びスキャナプローブのうちの少なくとも１つに配置されて、スキャナプローブの少なくとも１つの特性を識別する。コントローラは、ポート及び第１のコネクタを介して電子標識を検出し、検出された電子標識に応じて粒子カウンタを制御する。
【００１０】
’９９１号特許には、試料表面からの粒子を受け取るための少なくとも１つの開口部を有するスキャナプローブと、内部を通る粒子を分析するための粒子カウンタと、スキャナプローブに接続された第１の端部、及び粒子カウンタに接続された第２の端部を有する導管とを含む装置がさらに記載されている。導管は、第１及び第２の管を含む。粒子カウンタは、粒子カウンタに粒子を運んで逆流する空気ストリームをスキャナプローブに送出するために、スキャナプローブの開口部から第１の管及び粒子カウンタを通って流れ、第２の管を介してスキャナプローブに戻る空気ストリームを生成するポンプを含む。粒子カウンタは、スキャナプローブからの空気ストリーム内の粒子をカウントするための粒子検出器と、粒子検出器を通過した後に空気ストリームが流れるフィルタカートリッジポートと、粒子検出器によってカウントされた後に空気ストリーム内の粒子を捕捉するための、フィルタカートリッジポートに取り外し可能に接続されたフィルタカートリッジとをさらに含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国仮特許出願第６２／４５４６４９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第１５／８７２８０３号明細書
【特許文献３】米国特許第５２５３５３８号明細書
【特許文献４】米国特許第７０１０９９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した粒子カウント装置の効率は、試料表面から抽出されて装置によって捕捉／カウントされた粒子の数を、試料表面上の粒子の総数で除算したものとして区分することができる。粒子が抽出されるようにするには、スキャナプローブによって生成された試料表面を横切る空気流が、粒子と試料表面との間の付着力に打ち勝つほど十分なものでなければならない。しかしながら、従来のスキャナプローブの１つの周知の問題点は、より多くの粒子の付着力に上手く打ち勝とうとして空気ストリームの空気ストリーム速度を高めると、さらに多くの遊離した粒子がスキャナプローブから吹き飛ばされる恐れがあり、この場合、これらの粒子が装置によって捕捉されカウントされることは決してないという点である。この問題は粒子放出と呼ばれ、この場合、スキャナプローブによって遊離した粒子がスキャナプローブの下方の領域から放出され、これらの粒子を捕捉して検出することができない。従って、単にスキャナプローブ内への空気ストリームの速度を増加させるだけでは、粒子放出によって効率が低下する恐れがあり、従って単に空気ストリームの速度を高めることによってスキャナプローブの効率を十分に最大化することはできない。これらの装置の効率には、粒子放出に起因して限界がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した問題点及びニーズは、試料表面上の粒子をカウントするための装置であって、試料表面からの粒子を受け取るための第１の開口部と１又は２以上の第２の開口部とを有するスキャナプローブと、内部を通る粒子を検出するための粒子検出器と、内部を流れる空気を変調するための変調器と、第１の開口部から粒子検出器を通って流れる第１の空気ストリームを生成し、変調器を通って１又は２以上の第２の開口部に流れる第２の空気ストリームを生成するためのポンプと、変調器を制御して第２の空気ストリームの振幅を変調するための制御回路と、を含む装置によって対処される。
【００１４】
試料表面上の粒子をカウントする装置は、試料表面からの粒子を受け取るための第１の開口部と１又は２以上の第２の開口部とを有するスキャナプローブと、内部を通る粒子を検出するための粒子検出器と、内部を流れる空気を変調するための変調器と、第１の開口部から粒子検出器及び変調器を通って流れる第１の空気ストリームを生成し、１又は２以上の第２の開口部に流れる第２の空気ストリームを生成するためのポンプと、変調器を制御して第１の空気ストリームの振幅を変調するための制御回路とを含む。
【００１５】
本発明のその他の目的及び特徴は、明細書、特許請求の範囲及び添付図を検討することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】粒子カウンタアセンブリを示す図である。
【図２Ａ】スキャナプローブの上面斜視図である。
【図２Ｂ】スキャナプローブの底面斜視図である。
【図３Ａ】粒子検出前のスキャナプローブ及び試験表面の側面断面図である。
【図３Ｂ】非変調空気流を用いた粒子検出後のスキャナプローブ及び試験表面の側面断面図である。
【図４Ａ】粒子検出前のスキャナプローブ及び試験表面の側面断面図である。
【図４Ｂ】変調空気流を用いた粒子検出後のスキャナプローブ及び試験表面の側面断面図である。
【図５】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図６】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図７】粒子検出器の動作のタイミング図である。
【図８】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図９】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図１０】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図１１】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図１２】粒子検出器のユーザインターフェイス画面の図である。
【図１３】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【図１４】粒子カウンタアセンブリ及びスキャナプローブの概略的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、上述したスキャナプローブ装置の改善である。本発明者らは、スキャナプローブ内への空気流速度を変調させると、試験表面を横切るピーク空気速度が高くなってさらに多くの粒子が遊離するようになる一方で、スキャナプローブから離れて吹き飛ばされることによって失われる粒子も少なくなる（すなわち、粒子放出が低下する）ことを発見した。空気流変調の周波数がシステムの効率に影響を与えることも発見した。この周波数は、粒子変位のために表面剪断を最大化し、スキャナプローブ面による粒子発生を避けるためにスキャナプローブ面の固有共振周波数を避け（好ましくはこれを超過し）、粒子を探針面（ｐｒｏｂｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）から離れるように共振させる（すなわち、粒子の固有周波数又はそれに近い空気流周波数を使用する）ことによって探針面からの粒子遊離（「再懸濁」とも呼ばれる）を最大化するように選択されることが好ましい。変調空気ストリームは、粒子を粗面から離れるように効果的に揺動させ又は刺激することが分かった。
【００１８】
本発明は、（捕捉されて検出器に送られた粒子を、試験の開始時におけるスキャナプローブヘッドの下方の表面上の全粒子で除算したものに等しい）粒子効率ＰＥを改善する。例えば、スキャナプローブの下方の表面上に１０個の粒子が存在し、標準的に６個の粒子が捕捉され、一定の流量を用いて真空管内で検出器に輸送された場合、粒子効率ＰＥは６０％である。変調空気表面粒子検出器では、プローブヘッドの下方に１０個の粒子が存在する場合に粒子放出が最小限に抑えられ、すなわち１つのさらなる粒子が放出されずに捕捉され、さらに２つのさらなる粒子が探針面上に留まらずに遊離して捕捉され、粒子効率ＰＥが１０個の粒子のうちの９個に、すなわち９０％に上昇する。空気流を変調すると、放出の減少と、一定の空気流では打ち勝つことができない特定の粒子の付着力を打ち破るためのエネルギーの増加とが同時に達成される。このエネルギーの増加は、粒子をその共振周波数近くで振動させることによって、及び／又は粒子の上方の空気流の乱れを大きくして再懸濁の変化を高めることによって粒子を励振して動かす空力抵抗を高めることができる高い空気剪断（ａｉｒ  ｓｈｅａｒ）を通じて達成される。従って、スキャナプローブに流れる、従ってスキャナプローブヘッドを横切って流れる空気を変調して粒子を共振させ又はかき乱し、表面に対する粒子の付着力に打ち勝つことによって粒子を除去できるようにすることにより、粒子効率が改善される。
【００１９】
図１に、試料表面上の粒子を分析する粒子検出器１の主要コンポーネントを示す。主な検出器コンポーネントとしては、粒子カウンタアセンブリ８、スキャナプローブ１０、及び粒子カウンタアセンブリ８とプローブ１０との間に接続された導管２２が挙げられる。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂに、実質的に平坦なベース１２を含むスキャナプローブ１０を示す。スキャナベース１２は、試料表面に接触する底部側１４を有する。スキャナベース１２は、粒子検出器を作動させるための実行スイッチ２０を有する制御部１８と、粒子カウントが進行中であることを示すＬＥＤライト４８とを含むスキャナハンドル１６に垂直に接続される。導管２２は、それぞれが第１及び第２の端部を有する１対の管２４及び２６（それぞれ供給ホース及び戻りホース）を含む。管２４／２６の第１の端部は、スキャナハンドル１６に接続され、第２の端部は、粒子カウンタアセンブリ８のポート又はコネクタに接続される。導管２２は、スキャナプローブ１０を粒子カウンタアセンブリ８に電気的に接続する電気配線２８も含む。
【００２１】
スキャナプローブ１０のベース部分１２は、ねじ３４によって互いに締結された２つのコイン型部分３０及び３２を有する。図２Ａ及び図２Ｂに示すスキャナの実施形態は、主として実質的に平坦な表面からの粒子を捕捉するように設計される。しかしながら、平坦でない試料表面に適合するように特別に設計された他の形状のスキャナを使用することもできる。スキャナベース１２のコイン型部分３０はフェイスプレートとも呼ばれ、例えば硬質黒色のテフロン（登録商標）含浸陽極酸化アルミニウム（ＭＩＬ規格Ａ８６２５Ｄ、クラス２、タイプ３）などの、非粒子状摩擦抑制物質を含浸させた材料で形成されることが好ましい。スキャナハンドル１６は、供給管２４及び戻り管２６を受け取るための２つのボア３６及び３８を有する。ハンドル１６には、導管２２からの電気配線２８を受け取るための別の穴４０も設けられる。
【００２２】
スキャナベースの底部側１４は、試料表面に接するように設計される。この実施形態では、底部側１４が、ベースプレートの底部側１４の概ね中心に位置する穴４２（すなわち、第１の開口部）を有する。穴４２は、導管２２の戻り管２６に接続されるスキャナハンドル１６のボア３６につながる。試料表面からの粒子は、粒子カウンタアセンブリ８において粒子をカウントするためにフェイスプレートの穴４２を通じて吸い込まれる。ベースプレートの底部側１４は、導管２２の空気供給管２４に接続されるスキャナハンドルボア３８内に集結する複数のさらに小さな穴４４（すなわち、第２の開口部）も有する。粒子カウンタアセンブリ８から、粒子を遊離させて流動化させる空気を供給し、フェイスプレートの穴４４を通じて試料表面上に送出することにより、フェイスプレート穴４２を通じてこれらの粒子を吸い込んでカウントできるようになる。フェイスプレートの底部側１４は、遊離した粒子をフェイスプレート穴４２に導くための交差する溝４６も有する。
【００２３】
図３Ａ〜図３Ｂ及び図４Ａ〜図４Ｂに、粒子検出器１の一定振幅空気システムと対比させた、変調空気システムの粒子効率の上昇を示す。図３Ａには、スキャナプローブ１０の下方の試験表面５２上に配置された１０個の粒子５０を示す。図３Ｂには、粒子の抽出及び検出のために一定の空気流を用いてスキャナプローブ１０に供給した後の表面５２の状態を示す。最初の１０個の粒子のうち、２つの粒子が未抽出粒子としてスキャナプローブ１０の下方に残り、２つの粒子が放出粒子としてスキャナプローブ１０の下方領域から遊離している。従って、最初の１０個の粒子のうちの６個が上手くスキャナプローブ内に抽出され、粒子カウンタアセンブリ８に送られてカウントされたことになる。１０個の粒子のうちの６個をカウントするので、粒子効率ＰＥは６０％になる。
【００２４】
図４Ａには、スキャナプローブ１０の下方の試験表面５２上に配置された同じ１０個の粒子５０を示す。図４Ｂには、粒子の抽出及び検出のために変調空気流を用いてスキャナプローブ１０に供給した後の表面５２の状態を示す。最初の１０個の粒子のうち、１つの粒子のみが未抽出粒子としてスキャナプローブ１０の下方に残り、スキャナプローブ１０の下方の領域から放出粒子として遊離する粒子は存在しない。従って、最初の１０個の粒子のうちの９個が上手くスキャナプローブ内に抽出され、粒子カウンタアセンブリ８に送られてカウントされたことになる。１０個の粒子のうちの９個をカウントするので、粒子効率ＰＥは９０％になる。
【００２５】
粒子に作用する乱流及び／又は空気剪断を高める変調空気流は、異なる方法で提供することができる。例えば、一時的空気タンクに空気を圧送し、これを解放してピーク空気流を高め、表面上の粒子の付着力に打ち勝つことによって粒子を除去することができる。スキャナプローブへの空気供給管は、真空管のみが粒子を引き込むようにして、プローブの下方から粒子が吹き飛ぶのを避けるように、定期的に遮断することができる。空気流は、システム内、プローブ面内、又はスキャナプローブの空気供給管内の圧電変調器を使用して変調することができる。変調周波数は、スキャナプローブ１０が表面上で振動しないように、プローブの共振及び高調波を避けるように設定されることが好ましい。スキャナプローブの振動は、プローブ１０と試験中の表面との間に配置されたガスケット又はＯリングを用いて減衰させることができる。ポンプは、空気流を変調するようにオン及びオフに切り替えることができる。試験中又は試験の合間には、タンク（すなわち、ガス貯蔵器）を用いて圧力及び／又は真空を高め、その後に圧力を解放して空気剪断及び変調を高めることができる。空気を変調して空気剪断及び変調を高めるために弁を使用することもできる。
【００２６】
粒子の抽出を増進するために、試験表面上に存在し得る異なる粒子サイズ及び材料に対処するように（すなわち、異なる共振周波数及び／又は付着力を有する異なるタイプの粒子を遊離させるように）一定範囲の周波数にわたって（例えば、何らかの低周波から高周波まで）変調周波数を掃引し、及び／又は複数の離散周波数間で変化させることもできる。粒子カウンタアセンブリ８は、スキャナプローブ１０に供給される空気から湿気を除去することによって、表面張力に起因する粒子と表面との間の付着力を減少できるように、インラインドライヤ又は乾燥剤ドライヤをさらに含むことができる。粒子カウンタアセンブリ８とスキャナプローブ１０との間の接続は、表面走査のために取り付けられて使用されている特定のスキャナプローブ１０の共振周波数を粒子カウンタアセンブリ８の制御回路及び／又はソフトウェアが認識できるように、どのタイプのスキャナプローブ１０が取り付けられているかに関する情報を粒子カウンタアセンブリ８に伝えることが好ましい。
【００２７】
図５に、変調空気流を供給する粒子カウンタアセンブリ８の第１の実施形態を示す。粒子カウンタアセンブリ８は、粒子カウンタアセンブリ８に異なるタイプのスキャナプローブ１０を容易に接続できるように、導管２２に取り外し可能に接続するためのコネクタ５４を含むことが好ましい。図５には、送気管５６を矢印によって示す。スキャナプローブ８からの空気ストリームは、コネクタ５４を通過して、空気ストリーム内の粒子を検出してカウントできるいずれかの適切な検出器とすることができる粒子検出器５８に至る。粒子検出器５８は、当業で周知の、従って本明細書ではさらに説明しないレーザーベースの粒子検出器であることが好ましい。空気ストリームは、内部の粒子がカウントされた後に、スキャナプローブに戻る準備として空気ストリームから粒子を除去するために粒子フィルタ６０を通過する。次に、この空気ストリームは、スキャナプローブ１０から空気ストリームを引き込む真空を生じるポンプ６２を通過する。空気ストリームは、別のフィルタ６４を通過することにより、空気ストリーム内にポンプからの汚染物が残っていないことを確実にする。その後、空気ストリームは、空気ストリームの流動率（すなわち、振幅）を変調する変調器６６を通過する。変調器６６は、単純に、スキャナプローブ１０に戻る空気ストリームを変調する弁又は圧電膜とすることができる。変調器は、スキャナプローブに戻る空気ストリームを真空によって引き込まれるスキャナプローブ１０からの空気ストリームとは無関係に操作できるように（すなわち、スキャナプローブに向かう第２の空気ストリームを粒子カウンタアセンブリに向かう第１の空気ストリームとは無関係に操作できるように）、空気ストリームの一部又は全部を排気口６８に分流するように構成することができる。例えば、粒子カウント動作の開始時には、緩く結合した粒子が放出されないようにスキャナプローブに真空のみを適用し、粒子カウント動作の後期には、試験表面にしっかりと付着した粒子を除去するようにスキャナプローブに空気ストリームを付与することができる。排気口６８は、環境へのあらゆる戻り汚染（ｒｅｔｕｒｎ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を防ぐために別の空気フィルタを含むことができる。空気ストリームは、コネクタ５４及びスキャナプローブ１０に戻る前に、表面に対する粒子の付着力を低下させるために、空気ストリームから湿気を除去する任意のドライヤ６９を通過することができる。
【００２８】
粒子検出器１を動作させる制御回路は、コンポーネント間に分散させて、動作中に様々なコンポーネントが互いに通信することによって協調動作が存在するようにすることができる（図５を参照）。或いは、図６に示すように、様々なコンポーネントの動作を協調的に制御する、制御回路の大部分又は全部を含む中央コントローラが存在することもできる。
【００２９】
図７は、粒子検出器１の粒子カウント動作を示すタイミング図である。時点＝１において、ユーザが（押しボタンとすることができる）実行スイッチ２０を作動させ、これによって粒子検出器５８及びポンプ６２が作動して、スキャナプローブ１０から粒子検出器５８に空気を引き込む真空を発生させる。この初期期間（例えば、時点＝１〜時点＝５）中、変調器６６は、スキャナプローブ１０に空気を戻すように作動しない（すなわち、スキャナプローブ１０への空気ストリームは発生せず、代わりに空気ストリームは排気口に分流される）。この時間中には、真空によって環境、及び試験表面とスキャナプローブの底部側１４との間から空気が引き込まれることにより、この空気ストリームが低付着粒子を遊離させて捕捉し、これらの粒子が真空によって生じた空気ストリームと共にスキャナプローブ１０及び導管２２を通じて粒子検出器に移動する。その後の時点（例えば、時点＝５）において、変調器６６が作動して、スキャナプローブ１０に戻る空気ストリームの振幅を変調する（すなわち、空気ストリームの振幅パルスを形成する）。図７の概略図に示すように、スキャナプローブ１０に流出する空気ストリームの振幅は、高ピーク値と低い又はゼロの値との間で一定の周波数で振動する。この変調された空気ストリームによってスキャナプローブ１０の底面１４における空気速度が変調され、この変調された空気速度がピーク振幅において高付着粒子を遊離させて捕捉し、これらの粒子が空気ストリームと共にスキャナプローブ１０内に移動し、導管２２を通じて粒子検出器に至る。所定の時間後、又は所定数の振動／パルス後には、ポンプ、粒子カウンタアセンブリ及び変調器が停止し（例えば時点＝１０）、これによってスキャナプローブ１０に出入りする空気ストリームが停止する。なお、図７にはスキャナプローブ１０に流出する空気ストリームのパルスを３つしか示していないが、１回の粒子カウント動作で使用されるこれらのパルスは、数十、数百又はそれを上回る数が存在することができる。
【００３０】
図７に示す変調周波数は、粒子カウント動作期間にわたって一定であるが、粒子カウント動作中に変化させることもできる。例えば、変調周波数は、１回の粒子カウント動作中に一定範囲の変調周波数にわたって連続的に掃引することができる。或いは、変調周波数は、１回の粒子カウント動作中に所定の周波数変調値間でステップ又は変化することもできる。或いは、それぞれ異なる変調周波数を用いて複数の粒子カウント動作を実行することもできる。
【００３１】
図８に、変調空気ストリームを供給する粒子カウンタアセンブリ８の別の実施形態を示す。変調器６６は、スキャナプローブ１０への空気ストリームパルスの前及びその合間に空気圧を高める空気タンク７２を含む。変調器６６は、タンク７２内の加圧空気を解放して、スキャナプローブ１０への変調空気ストリームのパルスを形成する。図９には、中央コントローラ７０の形の集中制御回路を含むこと除いて同じ構成を示す。
【００３２】
図１０に、空気変調器６６を粒子カウンタアセンブリ８ではなくスキャナプローブ１０の一部として構成した別の実施形態を示す。スキャナプローブ１０の内部であってベース１２の底部側１４の近くに変調器６６を配置することにより、粒子カウンタアセンブリ８とスキャナプローブ１０との間で発生し得る空気流変調又はピーク空気剪断の減衰を避けることができる。図１１には、中央コントローラ７０の形の集中制御回路を含むこと除いて同じ構成を示す。
【００３３】
図１２に、ユーザが空気ストリームの振幅、変調周波数、変調時間、及び真空／検出の開始とスキャナプローブ１０への変調空気ストリームの開始との間の遅延を設定できるようにする、粒子カウンタアセンブリ８又はスキャナプローブ１０の一部とすることができるユーザインターフェイス画面７４を示す。これらのパラメータは、コネクタ５４に接続されたスキャナプローブのタイプを検出した時点で自動的に設定又は変更することができる。
【００３４】
上述した動作は、スキャナプローブ１０への空気ストリームの振幅を変調するものである。しかしながら、これとは別に、又はこれに加えて、（ポンプ６２からの真空によって生じる）スキャナプローブ１０から粒子カウンタアセンブリ８への空気ストリームを変調することもできる。具体的に言えば、走査面を横切る空気流変調は、スキャナプローブ１０への空気ストリームを変調することによって、及び／又はスキャナプローブ１０からの空気ストリームを変調することによって達成することができる。スキャナプローブ１０への空気ストリームとスキャナプローブ１０からの空気ストリームを両方とも変調する場合、これらの空気ストリームは、粒子効率を最大化するように互いに同相で、又は異相で変調することができる。スキャナプローブ１０からの空気ストリームの変調は、ポンプ６２の動作を変調することによって、ローブヘッド内の既存の変調器６６を使用することによって、或いは図１３及び図１４に示すようにスキャナプローブ１０からの空気ストリームのための別個の変調器６６を含めることによって行うことができる。
【００３５】
本発明は、上述した本明細書に示す（単複の）実施形態に限定されるものではなく、いずれかの請求項の範囲に収まるありとあらゆる変形例を含むと理解されたい。例えば、本明細書における本発明についての言及は、いずれかの請求項の範囲又は請求項の用語の範囲を限定するものではなく、１又は２以上の請求項の対象となり得る１又は２以上の特徴を参照するものにすぎない。上述した材料、工程及び数値の例は例示的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものとして見なすべきではない。粒子カウンタアセンブリとスキャナプローブとを組み合わせて１つのハウジングにし、これによって導管２２を省略することもできる。複数の穴４４の代わりに単一の穴４４を使用することもできる。図１３及び図１４の２つの変調器６６を組み合わせて１つの装置にすることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
８  粒子カウンタアセンブリ
１０  スキャナプローブ
２２  導管
５４  コネクタ
５６  送気管
５８  粒子検出器
６０  粒子フィルタ
６２  ポンプ
６４  別のフィルタ
６６  変調器
６８  排気口
６９  ドライヤ
７０  中央コントローラ
【図１】
0006733064.tif 000002
【図２Ａ】
0006733064.tif 000003
【図２Ｂ】
0006733064.tif 000004
【図３Ａ】
0006733064.tif 000005
【図３Ｂ】
0006733064.tif 000006
【図４Ａ】
0006733064.tif 000007
【図４Ｂ】
0006733064.tif 000008
【図５】
0006733064.tif 000009
【図６】
0006733064.tif 000010
【図７】
0006733064.tif 000011
【図８】
0006733064.tif 000012
【図９】
0006733064.tif 000013
【図１０】
0006733064.tif 000014
【図１１】
0006733064.tif 000015
【図１２】
0006733064.tif 000016
【図１３】
0006733064.tif 000017
【図１４】
0006733064.tif 000018