(57)【要約】【課題】発光分光処理を行う装置において、発光中の各波長成分の強さを検知した後に採光部から発光分光処理装置内に実装されたＣＣＤまでの伝送光路間で、光量を調整する機能を有する光量調整器等にて自動で光量調整を行う装置を提供する。【解決手段】発光源の光量変化に対して発光分光処理装置内のＣＣＤに取込むデータを事前に光量調節機器により自動調整を行う事で状況に応じた（オーバーフロー及び過小にならないよう）光量にする。【選択図】図１
2005049105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＣＤ素子を用いた発光分光処理装置等への入力光が過大／過小しない様に予め光量を調整する機能を付加する手段として、採光部から発光分光処理装置間までの光伝送経路に光量を調整する機能を設けた事を特長とする光量調整機能。
【請求項２】
請求項１に示す光量調整機能において、採光部から発光分光処理装置間までの光伝送経路に光量を調整する手段として、「集光レンズを有する光量調節器に光ファイバ（コネクタ付）を接続する事により平行光の光軸束を作る手段」「アイリス（可動式マグネットの回転運動をスライド運動に変えて絞り羽根を開閉する機構等）の絞り開度での調整手段」「光伝送経路である光ファイバの光軸径の変更（複数の種類に取り替え等）手段」「発光分光処理装置内ＣＣＤのスリット幅の変更（複数の種類に取り替え等）手段」を行い状況に応じた光量で光を伝送する事ができ、光量調整範囲を広くする事が可能な光量調節器。
また、これらは発光分光処理装置への採光手段として単独でも組合せでも良く、アイリスの絞り開度の場合は複数個取付ける事も含め光量調整を可能とした事を特長とする光量調節器。
【請求項３】
請求項２に示す光量調節器として使用する該アイリス（可動式マグネットの回転運動をスライド運動に変えて絞り羽根を開閉する機構）において、磁場の影響を受けないようにするため、該アイリスを収納する筐体を強磁性体（例えば純鉄等）の材質にして、その中にドライブ回路（基板）と一緒に収納し、外部から制御回路電源及び指令信号を与える事により該アイリスの絞り開度を制御する事が可能な構成とした事を特長とする光量調節器。
【請求項４】
請求項２に示す光量調節器において、ドライブ回路（基板）の可変抵抗ボリューム（ゲイン，オフセット）を、開度が大きい点と小さい点の２点で調整する事により、各指令信号での該アイリス開度を再現性良く制御し、各固体差（開き始め［閉時］と全開時の差）のバラツキを抑える機能を付加する手段として、該アイリスのフィードバック信号（開度状態）からドライブ回路（基板）内部のオペアンプ間までの制御信号経路の抵抗値定数を変え、各個体差の影響を受けずに外部からの指令信号で同じ開度特性での動作が可能となり、該アイリスの各開度での特性を元に採光する発光強度を、該アイリスの絞り開度の設定により調整する事を特長とする光量調節器。
【請求項５】
請求項２に示す光量調節器において、該アイリスの絞り開度が初期設定開度で取込んだデータの発光強度を検知する事で、状況に応じて（例えば、データがオーバーフローまたは、ノイズレベルよりも小さい場合）アイリス絞り開度を使用可能な範囲内で自動調整させる事を特長とする光量調整システム。
【請求項６】
請求項１に示す光量調整機能または請求項２に示す光量調節器において、外部から（例えば、制御装置等）該アイリスへの絞り開度調整方法として、自動／手動の選択機能を付加し、光量の状況に応じて手動設定にて開度調整した絞り開度を上位指令として、自動調整させたり手動選択時に発光強度をモニタしながら該アイリスを任意の絞り開度に手動調整または、上位装置との通信を行い制御装置を介して該アイリスの絞り開度を自動制御にて光量を自動調整させる事を特長とした光量調整システム。
【請求項７】
請求項６に示す光量調整システムにおいて、制御装置で発光強度の上下限値の設定を行う事により、該アイリスの絞り開度を上位装置からの指令あるいは手動設定開度に調整した後、発光分光処理装置内で採光部の各波長成分の発光強度を検知または、発光分析の対象となる波長の発光強度を検知し、その発光強度を所定範囲内あるいは所定強度に調整するように該アイリスの絞り開度を自動で調整した後、絞り開度の設定を行う事を特長とした光量調整システム。
【請求項８】
請求項１に示す光量調整機能、請求項２に示す光量調節器及び請求項６，７に示す光量調整システムにおいて、採光部の各波長成分の発光強度を検知または、発光分析の対象となる波長の発光強度を検知し、該アイリスの絞り開度とＣＣＤ蓄積時間を組合せて光量の調整を行う事により、ＣＣＤへ入射される光量の調整を該アイリスの絞り開度のみで対応できない範囲を越えて光量調整範囲を広くする事を特長とした光量調整システム。
【請求項９】
請求項１に示す光量調整機能、請求項２に示す光量調節器請求項８に示す光量調整システムにおいて、採光部の発光強度が強い場合や弱い場合にＣＣＤのスリット幅を狭くしたり、あるいは広くしたりハード単体を変更する事でＣＣＤへ入射される光量の調整を行う事が可能であり、また光伝送経路である光ファイバの光軸径を小さくしたり、大きくしたりハード単体を変更する事でもＣＣＤへ入射される光量の調整を行う事が可能であるとともに、ＣＣＤ蓄積時間や該アイリスの絞り開度との組合せにより採光部の発光強度の調整範囲を広くする事を特長とした光量調整システム。
【請求項１０】
請求項８に示す光量調整システムにおいて、採光する発光強度の調整方法として、ＣＣＤ蓄積時間を固定（例えば、初期設定または、前回使用した設定時間）し、該アイリスの絞り開度を調整、あるいは該アイリス絞り開度を固定（例えば、前回使用した設定開度または、５０％開度等）してＣＣＤ蓄積時間の調整を行い、ＣＣＤへ入射される光量の調整を行う事を特長とする光量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ等からの発光を分光解析する発光分光処理装置内のＣＣＤ（例えばソニー製ＩＬＸ５１１，２０４８画素ＣＣＤリニアセンサ）が飽和しないよう、ＣＣＤ蓄積時間をそのままにして採光部から発光分光処理装置間で光量の調節を行うステップあるいは、前記光量調節とＣＣＤ蓄積時間を変える事を併用して光量調整を行う調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光分光処理装置では、ＣＣＤの蓄積時間を変えて光量の調整を行っていたが、発光データのサンプリング周期によりその可変範囲が制限されてしまう。また、手動式の光量調節器があるが調整に時間がかかり、一度調整した開度から動かしてしまうと同じ開度に調整する事が困難である。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】
これらの方法において、該アイリスの絞り開度を自動調整する事により、再現性良く該アイリスの絞り開度の調整が行え、随時ＣＣＤへ取り入れる光量をオーバーフローまたは、ノイズレベルより小さくならないように調節し、発光データのサンプリング周期に影響なく光量の調整を行うという課題があった。
また、半導体製造装置のウエハ処理工程等のプラズマ発光を分光解析する場合は、処理するウエハの種類及びプロセス条件等で光量レベル差が大きくなり、アイリスの絞り開度では光量を調整する事が困難になると共に、磁場の影響により該アイリス自体が誤動作する恐れがあるという課題もあった。
発光源自体の光量が小さい場合、光量レベルが分かるのでＣＣＤ蓄積時間を長くしてから
該アイリスの絞り開度を調整する事が可能であるが、大きい場合はＣＣＤがオーバーフローしているため、光量レベルが不明であり光量調整が困難であるという課題もあった。
【０００４】
本発明の目的は、発光分光処理装置の光量調整機能及び方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためには、本発明の光量調整機能である光量調節機器及び光量調整方法において、発光源の変化に対して発光分光処理装置内のＣＣＤに取込むデータをオーバーフロー及び過小にならないようにする為、該アイリスの絞り開度やＣＣＤ蓄積時間等を変えて光量の調整を行うものである。
予め該アイリスの開度を絞った（例えば、中間開度：５０％）状態で光量の調整を行い、ＣＣＤ蓄積時間の設定を行なう事により光量が減少してきたら該アイリス絞り開度を大きくし、逆に増大してきたら開度を絞る。予めシミュレーション等で光量が判っている場合は、最初に該アイリス絞り開度を設定した後にＣＣＤ蓄積時間を設定し、光量の調整を行なった後に発光源の変化に対し、状況に応じたアイリス絞り開度に調整して光量調整を行う。
プラズマ発光の分光解析等で発光強度に大きな差がある場合（例えば、前回設定したアイリス絞り開度及びＣＣＤ蓄積時間で異なる発光を採取した際に、発光強度が異常に過大となった場合）採光部から発光分光処理装置間までの光伝送経路にアイリスを複数段（シリーズにｎ個）取り付け、光量の調整が可能なようにする。
また、該アイリス自体が磁場の影響で誤動作しないよう、強磁性体の材質のケース（防錆処理，クロムメッキ処理等を施したもの）にドライブ回路（基板）と一緒に収納する。
【０００６】
【作用】
上記のように光量調整機能である光量調節機器及び光量調整方法は、発光分光処理装置を用いたシステムにおいて必要な機能とされる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明である光量自動調節器の１実施例を示す。
発光源１（例えば、半導体製造装置のウエハ処理工程等のプラズマ発光）の発光は、光伝送経路である光ファイバー２を経由し、光量調整器３（本発明品であるオートアイリスユニット）を介して再び光ファイバー２により発光分光処理装置４へ入射される。
発光分光処理装置４内では、スリットを通った光を、波長毎に異なる角度に分光する。分光された光は、複数個（通常数百個から数千個。以下の説明では、簡単化のため２０４８個を仮定する。）の光の検知器を内蔵するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）５に入力され、このＣＣＤ５中の特定位置の検知器により入射光中の特定波長成分の強さが検知される。
発光分光処理装置４内の制御回路６では、専用の制御装置７（ここでは、例としてパソコンを仮定する。）からの指令信号８により、ＣＣＤ５のアナログデータ９を専用の制御装置７へ送信する。専用の制御装置７内では、このデータをＡ／Ｄ変換器１０でデジタル信号１１に変換し、データの光量レベルの確認を行う。この結果により、アイリス絞り開度指定指令であるデジタル信号１２を専用の制御装置６内のＤ／Ａ変換器１３を介してアナログ信号１４にて光量調整器３へ送信し、ドライブ回路１５を介してアイリスの絞り開度を調整して光量調整を行う。アイリスの絞り開度だけで調整しきれない場合、ＣＣＤ蓄積時間の調整を行うデジタル信号１６がＡ／Ｄ変換器９から発光分光処理装置４内の制御回路６へ送信され、その指令に従い発光データをＣＣＤ５に取り込み、その結果を専用の制御装置７内で光量レベルの確認を行う。
また、発光源１の光量レベル差が大きく、光量調整器３が１個では対応できない場合、光量調整器３をｎ個取付けてアイリスの絞り開度を調整し、光量調整を行う。
【００８】
図２に本発明である光量調整方法の１実施例を示す。
発光源１（例えば、半導体製造装置のウエハ処理工程等のプラズマ発光）の発光は、光伝送経路である光ファイバー２を経由し、光量調整器３（本発明品であるオートアイリスユニット）を介して再び光ファイバー２によりＣＣＤ５へ入射され、アナログデータ９として専用の制御装置７へ入力される。専用の制御装置７内では、このデータをＡ／Ｄ変換器１０でデジタル信号１１に変換し、制御ソフト１８からの指令で発光データ処理１９を行い発光データの確認を行う。また、上位装置２０との通信２１により、その通信内容２２（指令）に従ってアイリス制御部２３が光量を自動調整させるか、または、固定開度（例えば、前回使用した設定開度等）に設定するかを判断した結果により、アイリス絞り開度指定指令であるデジタル信号１２を専用の制御装置６内のＤ／Ａ変換器１３を介してアナログ信号１４にて光量調整器３へ送信し、ドライブ回路１５を介して該アイリス１６の絞り開度を調整して光量調整を行う。この結果、該アイリスの絞り開度だけで調整しきれない場合、制御ソフト１８からの指令でＣＣＤ蓄積時間の調整を行うデジタル信号１６がＡ／Ｄ変換器９から発光分光処理装置４内の制御回路６へ送信され光量の自動調整を行う。
アイリス動作の制御は、光量調整時間を考慮した動作とする。（例えば、光量が大きかった場合、アイリス開度を１００％開度→５０％［１／２］→７５％開度［３／４］または、２５％開度［１／４］→３５％開度［１／３］または、１２．５％開度［１／８］というような動作を行い、光量がオーバーフローまたは、ノイズレベルよりも小さくならないような開度にアイリスの絞りを設定する。）
【００９】
【発明の効果】
本発明は、以上で説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００１０】
本発明の光量調整機能である光量調節機器及び光量調整方法においては、発光中の各波長成分の発光強度を検知し、発光分光処理装置内のＣＣＤへ入射される光量を自動で調整が行え、安定した発光データ収集及び分光分析ができるという効果を奏する。
【００１１】
また、発光源自体の経時変化に影響されること無く、発光データ収集及び分光分析ができるという効果を奏する。
【００１２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である光量調整機能の説明図
【図２】本発明である光量調整のシステム制御の説明図
【図３】本発明である光量調節機器の概略の説明図
【符号の説明】
１．  発光源
２．  光ファイバー
３．  光量調整器
４．  発光分光処理装置
５．  ＣＣＤ
６．  制御回路
７．  制御装置
８．  指令信号
９．  アナログデータ（ＣＣＤデータ）
１０．  Ａ／Ｄ変換器
１１．  デジタル信号（ＣＣＤデータ）
１２．  デジタル信号（アイリス開度指令）
１３．  Ｄ／Ａ変換器
１４．  アナログ信号（アイリス開度指令）
１５．  ドライブ回路
１６．  該アイリス
１７．  デジタル信号（ＣＣＤ蓄積時間指令）
１８．  制御ソフト
１９．  発光データ処理
２０．  上位装置
２１．  通信
２２．  通信内容
２３．  アイリス制御部
【図１】
2005049105.tif 000003
【図２】
2005049105.tif 000004
【図３】
2005049105.tif 000005