(57)【要約】【課題】  半導体製造装置などの真空処理装置内を浮遊する微粒子を、光学窓の汚れの影響を受けることなく、長期に渡って精度よく測定することが可能な微粒子検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  レーザ光９０aの照射方向と同一の軸線上に配置され、真空処理装置８０の光学窓８１,８２を透過してくるレーザ光を取り込む照射光検出ユニット９２を設け、信号処理ユニット９４にて、照射光検出ユニット９２から出力される信号のレベルを基準値と比較し、光学窓８１,８２の汚損に起因する光量低下が許容範囲内であるか否かを判定することにより、微粒子検出装置２１０の健全性を診断できるようにした。【選択図】図１
2012251886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記レーザ光の照射方向と同一の軸線上に配置され、前記真空処理装置の投光側及び受光側の光学窓を透過してくるレーザ光を取り込む照射光検出ユニットを備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする微粒子検出装置。
【請求項２】
レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記真空処理装置の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダーと、入射端側が前記レーザ光源に接続され、出射端側が前記１のホルダーに接続された照射用光ファイバとからなり、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記検出領域に向けて照射する照射用光ユニットと、
前記真空処理装置の内部に前記照射用光ユニットと対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダーと、入射端が前記第２のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた光検出器に接続された第２の光ファイバとで構成された前記照射光検出ユニットと、
前記真空処理装置の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダーと、入射端が前記第３のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた散乱光検出器に接続された第３の光ファイバとで構成された前記散乱光検出ユニットと、を備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、
ことを特徴とする微粒子検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように、前記光学窓によるレーザ光の光量低下分に応じて前記レーザ光源の出力を増加させる制御を行う制御手段を備える、ことを特徴とする微粒子検出装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットの出力信号および前記散乱光検出ユニットの出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段と、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように当該照射光検出ユニットのゲイン調整を行った後、前記照射光検出ユニットに対する調整率と同じ比率で前記散乱光検出ユニットに対してゲインの変更を行う制御手段とを備える、ことを特徴とする微粒子検出装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットは、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を前記照射光検出ユニットから出力される信号で除する演算を実行する補正手段を備え、この補正手段による演算結果を微粒子検出信号として出力するようにした、ことを特徴とする微粒子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置やＬＣＤ製造装置などの真空処理装置内部における微粒子の数量及び大きさ（粒径）を計測する微粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微粒子検出装置としては、排気ラインと接続された検出器筐体内部を通流する流体にレーザ光を照射し、流体中に含まれる微粒子での散乱光を受光素子で捕捉して、受光素子から出力される電気信号を波高分析処理することにより微粒子の数量及び大きさを求めるものが知られている。
【０００３】
半導体製造プロセスにおいては、半導体製品を製造する装置（薄膜形成装置、エッチング装置）内で発生する微粒子が歩留まりに大きく影響する。微粒子が多い環境下で半導体製品を製造すると、ウエハ上への微粒子の付着が発生しやすくなり、ウエハ上の配線パターンの欠陥などによる不良率の増加で歩留まりが低下してしまう。
【０００４】
したがって、半導体製造装置などの真空処理装置においては、その内部が極めて高い清浄度であることが必要とされ、真空処理装置内部の発塵状況を把握することが歩留まり向上につながると言われている。例えば、真空処理装置内部に蓄積した微粒子を取り除くメンテナンスタイミングを微粒子の発生量から知るといった用途や、微粒子の発生源や発生条件を解明する用途などに、真空処理装置内部の発塵状況の把握が必要となる。
【０００５】
このような事情から、真空処理装置用の微粒子検出装置（パーティクル検出システム）として、例えば、特許文献１に記載の装置が提案されている。これを図６に基づいて説明する。図６（A）は従来装置の断面図、図６（B）は従来装置の斜視図である。
【０００６】
微粒子検出装置は、ビーム光Ｌをパイプ部材１内に照射するレーザ光源２、レンズ３１と絞り３２からなるコリメータ光学系３、ビーム光Ｌを受け止めるビームストッパー４、ビーム照射時の微粒子からの散乱光を集光レンズ５１を介して受光する光ファイバケーブル５、光ファイバケーブル５に接続されたフォトマルチプライヤー６、フォトマルチプライヤー用高圧電源６３、プリアンプ６４、フォトマルチプライヤー６の出力信号を処理する信号処理装置７とで構成される。
【０００７】
この微粒子検出装置では、パイプ部材１の一方のフランジ１４を真空処理装置（不図示）の排気ラインに接続すると共に、他方のフランジ１５を真空ポンプに接続するようにしている。これによって、真空処理装置内の微粒子がパイプ部材１の検出領域１６に導かれる。そして、ビーム光Lを照射された微粒子から散乱光が発せられ、点線で示す散乱光L’が光ファイバケーブル５を介してフォトマルチプライヤー６に入射すると、フォトマルチプライヤー６で電気信号に変換され、その電気信号が信号処理装置7で処理され、信号処理装置７の液晶パネル７１には微粒子数のカウント値と粒径が表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２８８６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、半導体製造装置やその排気ラインでは、製造過程で生じた反応生成物等が真空装置内部や排気ラインの内壁に付着、堆積することが知られている。そのような過酷な環境下に微粒子検出装置を配置した場合、レーザ光を導入、導出する部分に設けられる光学窓（窓ガラス）やレンズ等の光学系部品に、反応生成物等が付着、堆積し、微粒子の検出信号レベルを低下させてしまう。これは、反応生成物の付着、堆積により、特に光学窓やレンズ等の透過率が低下し、検出領域でのレーザ照射光量の低下、受光素子へ到達する散乱光量の低下が原因であると考えられる。その結果、検出性能の低下や粒子径把握の精度悪化を招くことになる。従来技術では検出性能の低下の程度を知る術がなかったために信頼性の高い測定ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、光学部品の汚損に起因する透過率低下の影響を受けることなく、真空処理装置内を浮遊する微粒子を精度よく測定することが可能な微粒子検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
請求項１の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記レーザ光の照射方向と同一の軸線上に配置され、前記真空処理装置の投光側及び受光側の光学窓を透過してくるレーザ光を取り込む照射光検出ユニットを備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光を真空処理装置内部の検出領域に向けて照射するレーザ光照射ユニットと、前記レーザ光の照射時に微粒子から発せられる散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を処理して微粒子の数量及び粒径を測定する信号処理ユニットとを備えた微粒子検出装置であって、
前記真空処理装置の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダーと、入射端側が前記レーザ光源に接続され、出射端側が前記１のホルダーに接続された照射用光ファイバとからなり、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記検出領域に向けて照射する照射用光ユニットと、
前記真空処理装置の内部に前記照射用光ユニットと対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダーと、入射端が前記第２のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた光検出器に接続された第２の光ファイバとで構成された前記照射光検出ユニットと、
前記真空処理装置の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダーと、入射端が前記第３のホルダーに接続され、出射端側が前記真空処理装置の外部に設けられた散乱光検出器に接続された第３の光ファイバとで構成された前記散乱光検出ユニットと、を備え、
前記信号処理ユニットは、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルと基準値とを比較する比較手段を備え、前記光学窓によるレーザ光の光量低下が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲から外れる場合にはアラームを出力するようにした、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように、前記光学窓によるレーザ光の光量低下分に応じて前記レーザ光源の出力を増加させる制御を行う制御手段を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記照射光検出ユニットの出力信号および前記散乱光検出ユニットの出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段と、前記照射光検出ユニットから出力される信号のレベルが一定となるように当該照射光検出ユニットのゲイン調整を行った後、前記照射光検出ユニットに対する調整率と同じ比率で前記散乱光検出ユニットに対してゲインの変更を行う制御手段とを備える、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粒子検出装置において、
前記信号処理ユニットが、前記散乱光検出ユニットから出力される信号を前記照射光検出ユニットから出力される信号で除する演算を実行する補正手段を備え、この補正手段による演算結果を微粒子検出信号として出力するようにした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、真空処理装置内部で発生した反応生成物等の光学窓への付着によるレーザ光の光量低下を照射光検出ユニットからの信号の変化で捉えることにより、光学部品等の汚損に起因する検出性能の低下度合いを確実に検知することができる。また、光学窓の汚れの状態に応じ、レーザ光源の出力を調整したり、照射光検出信号を用いた補正演算を行うようにしたことにより、真空処理装置内を浮遊する微粒子の大きさや数量を長期間に渡って精度よく測定することが可能な微粒子検出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る微粒子検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る微粒子検出装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３、第４の実施形態に係る微粒子検出装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第５の実施形態に係る微粒子検出装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第６の実施形態に係る微粒子検出装置の構成を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は従来の微粒子検出装置の構成を示す断面図、図６（Ｂ）は従来の微粒子検出装置の概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１に示す微粒子検出装置２１０は、半導体製造装置のように装置内部が10-5Torrといった高真空状態になる真空処理装置８０を対象に、その内部を浮遊する微粒子１００の大きさ及び数量を測定するものである。
【００１９】
微粒子検出装置２１０は、レーザ光源９０、駆動回路と電源を内蔵したレーザ光源の駆動ユニット９１、照射光検出ユニット９２、散乱光検出ユニット９３、信号処理ユニット９４、表示部９５とを備える。これらの各構成要素は、真空処理装置８０の外部に設置されている。
【００２０】
レーザ光源９０から出射されたレーザ光（測定光）９０aは、真空処理装置８０の一方の側壁に設けられた投光側の光学窓８１を透過して検出領域８４へと導かれ、真空処理装置８０の他方の側壁に設けられた受光側の光学窓８２を透過し、レーザ光源９０と対向するようにレーザ光９０aの照射方向と同一の直線上に配置された照射光検出ユニット９２によって受光される。なお、照射光検出ユニット９２は、レーザ光９０aを集光する集光レンズと照射光検出素子とで構成される。
【００２１】
微粒子１００からの散乱光９０ｂは、照射光検出ユニット９２と隣接するように配置された散乱光検出ユニット９３によって受光される。この散乱光検出ユニット９３は、散乱光９０ｂを集光する集光レンズと散乱光検出素子とで構成される。
【００２２】
真空処理装置８０の内部が真空状態にあるとき、微粒子１００は重力やプロセスガスの流れにより処理装置内を移動する。そして、浮遊する微粒子１００が検出領域８４に到達し、微粒子１００にレーザ光９０aが照射されると、微粒子１００からは粒径およびレーザ光９０aの光量（光パワー密度）に応じた散乱光９０ｂが発生し、散乱光検出ユニット９３へ到達する。
【００２３】
散乱光検出ユニット９３は、この散乱光９０ｂの光量に応じた電気信号を後段の信号処理ユニット９４へ出力する。信号処理ユニット９４は、増幅手段９４１によって電気信号の増幅処理を行った後、演算制御手段９４５にて微粒子の数量及び大きさを演算し、出力手段９４４を介して測定結果を表示部９５に出力する。
【００２４】
ところで、前述したように微粒子１００からの散乱光９０ｂは、粒径およびレーザの光量に依存する。したがって、例えば、真空処理装置８０の内部で発生した反応生成物等により光学窓８１、８２が汚れ、レーザ光９０aの透過率が低下した場合には、検出領域８４でのレーザ光量も低下するために、散乱光検出ユニット９３で検出される信号のレベルも低下し、粒径および粒子数の正確な測定が困難となり、測定結果の信頼性が非常に低くなってしまう。  
【００２５】
本実施形態では、このような光学窓８１，８２の汚れに起因するレーザ光量の低下（光減衰分）に伴う微粒子の検出感度の低下量をモニタリングする手段として、照射光検出ユニット９２を設けている。
【００２６】
ここで、真空処理装置８０の光学窓８１、８２を透過してきたレーザ光９０aが照射光検出ユニット９２内の光検出素子へ到達すると、その光量に応じた電気信号が信号処理ユニット９４へ出力される。信号処理ユニット９４では、照射光検出ユニット９２から出力された電気信号を増幅処理した後、演算制御手段９４５によって照射光量の演算を行う。比較手段９４２は、演算で求めた照射光量の値と記憶手段９４３に予め格納されている基準値（例えば、光学窓８１、８２に汚れのない初期状態での受光光量）とを比較し、光量の低下率が一定の割合を超えているか否かを判定する。そして、光量の低下率が許容範囲から外れる場合には、出力手段９４４を介して表示部９５にメンテナンスが必要である旨のアラームを表示する。
【００２７】
真空処理装置８０の光学窓８１、８２の汚れに起因する光量の低下について、一例として透過率90%の窓ガラスを用いた場合で説明する。
投光側の光学窓８１に汚れがない場合、検出領域８４には光源に対して90%のレーザ光量が到達する。そして、微粒子１００からの散乱光９０ｂは、受光側の光学窓８２を通じてその90%が散乱光検出ユニット９３へ到達し、その光量に応じた電気信号が出力される。
【００２８】
ここで、製造過程での反応生成物等により真空処理装置８０の投光側の光学窓８１の透過率が80%に減少したとすると、検出領域８４に到達するレーザ光９０aの光量は汚れのない場合に比べ、「80/90×100≒89%」に減少する。同様に受光側の光学窓８２の透過率も80%に減少したとすると、微粒子１００からの散乱光９０ｂは、汚れのない場合に比べ同様に「80/90≒89%」に減少することになる。従って、散乱光検出ユニット９３から出力される電気信号のレベル（強度）は、２つの光学窓８１、８２に汚れのない状態に比べ、「0.89×0.89×100≒80%」まで減少する。
照射光検出ユニット９２からの出力も同様の計算により、光学窓８１、８２に汚れのない場合に比べ、汚れのある場合は80%まで減少することになるので、照射光検出ユニット９２の出力信号に基づいて微粒子検出の感度低下量を把握することができる。
したがって、記憶手段９４３に初期状態における光量を基準値として格納しておき、照射光検出ユニット９２の出力信号と基準値とを比較し、許容範囲を外れた場合、例えば、感度低下（光量低下率）が80%を下回った場合にアラームを出力するように設定しておくことにより、一定の信頼性を満たす微粒子測定データを得ることが可能となる。
【００２９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。
図２に、第２の実施の形態に係る微粒子検出装置２１０の構成を示す。なお、上述した第１の実施の形態（図１参照）と同一部分については同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００３０】
本実施形態においては、照射光検出ユニット９２からの出力信号に基づいてレーザ光源９０から出射されるレーザ光の光量を調整する機能を付加している。
具体的には、レーザ光源９０として、駆動ユニット９１に外部の信号処理装置ユニット９４から制御信号（電圧信号）を送出することにより、出射されるレーザ光の光量を200mW〜1000mWの範囲でコントロールできるものを用いている。なお、本実施形態に係る微粒子検出装置２２０では、光学窓８１、８２に汚れがない状態において、レーザ光源９０から出射されるレーザ光の光量200mWにて最小可測粒径の検出感度を満たす構成となっている。
【００３１】
そして、レーザ光源９０から出射される光量200mWのレーザ光９０aが、汚れのない光学窓８１、８２を透過して照射光検出ユニット９２で検出されるときの初期状態における信号出力を基準として、照射光検出ユニット９２の信号出力が許容範囲から外れた場合、すなわち、記憶手段９４３に格納されている許容値以下になった場合には、信号処理ユニット９４から駆動ユニット９１へ制御信号が送出され、レーザ光源９０の光量を増加させるように制御が行われる。
【００３２】
このように、信号処理ユニット９４にて、照射光検出ユニット９２の出力信号のレベルが常に一定となるようレーザ光源９０の光量制御を連続的に行うことにより、同一径の微粒子に対する散乱光検出信号は光学窓８１、８２の汚損状態によらず一定となる。
なお、レーザ光９０ａが照射された微粒子１００からの散乱光量に関係するのは、厳密には光量ではなくレーザ光の光パワー密度であるが、レンズなどの光学系の構成を変更しない限りレーザ光９０ａの断面積（ビーム径）は一定であるために、光量の変化のみを捉えてレーザ光源９０の制御を行うことで問題はない。
上述の制御により、同一の微粒子径に対して、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく、散乱光検出信号が一定となることを具体的に説明する。
まず、汚れのない状態における投光側の光学窓８１の透過率が90%である場合、レーザ光源９０の光量を200mWとすると、検出領域８４に到達するレーザ光９０aの光量は「200×0.9 = 180 mW」である。この光量が微粒子１００に照射された場合に、散乱光検出ユニット９３へ向かう微粒子による散乱光量は「180×x mW」となる。ここで、xはレンズなどの光学系が一定であるという条件下で、微粒子径のみに依存するパラメータである。
【００３３】
そして、散乱光検出ユニット９３前段の光学窓８２の透過率も90%であるとすると、最終的に散乱光検出ユニット９３に受光される光量は「162×x mW」となる。また、照射光検出ユニット９２に受光される光量についても、同様に考えて「162×y mW」となる。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１, 受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50％, 40%に減少したとする。従来装置のようにレーザ光源９０の光量制御を行わない場合、レーザ光源９０の光量は200 mWで一定のままであるので、散乱光検出ユニット９３に受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x mW」となり、汚れがない場合に比べて約25%に検出信号が減少し、感度低下を招いてしまうことになる。
【００３４】
一方、本実施形態によれば、レーザ光源９０の光量は、照射光検出ユニット９２の出力信号が一定のレベル、つまり、照射光検出ユニット９２に受光される光量が一定となるよう制御されているので、レーザ光源９０の光量をW1とすると、「W1×0.5×y×0.4 = 162×y」なる関係から、W1 = 810 mWとなる。このとき散乱光検出ユニット９３に受光される光量を計算すると、光学窓８１、８２に汚れがない場合と同一の粒子径に対しては、「810×0.5×x×0.4 = 162×x mW」の受光光量となる。すなわち、同一の粒子径に対しては、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく散乱光検出信号は一定となることが分かる。
【００３５】
また、本実施形態では、微粒子測定と併行して、光学窓８１、８２を透過してくるレーザ光の光量を照射光検出ユニット９２でモニタリングしながら、レーザ光源の光量調整を自動で連続的に行うことが可能である。したがって、真空処理装置８０の光学窓８１、８２の透過率が変化するような状況下であっても、長期に渡って微粒子を精度よく測定することのできる微粒子測定装置が実現可能となる。  
なお、許容できる光学窓８１、８２の汚れの度合いは、基本的にレーザ光源９０の出力可能範囲に依存する。本実施形態では、光学窓８１、８２に汚れのない初期状態に比べ、２枚の光学窓８１、８２を合わせた透過光量の減少率が「200mW/1000mW×100 = 20 %」まで許容できる。
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。図３は、第３の実施形態による微粒子検出装置２３０の構成を示す図である。なお、上述の第１の実施形態に係る装置と同一の部分については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、第１の実施形態の構成に、照射光検出ユニット９２の信号出力が一定となるように感度調整を行い、これと同一の調整率にて散乱光検出ユニット９３に対する感度調整を行う機能を付加している。本実施形態においては、レーザ光の光量を可変とする必要はなく、従って、レーザ光源９０として、例えば、出力200mWの一定出力の光源を用いることでも良い。
【００３７】
照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３と接続される後段の信号処理ユニット９４は、照射光検出ユニット９２の出力信号、 散乱光検出ユニット９３の出力信号を、それぞれに設定されたゲインで増幅する増幅手段９４１を備えている。
【００３８】
演算制御手段９４５は、所定の時間間隔で、光学窓８１、８２を透過してくるレーザ光の光量を照射光検出ユニット９２にて検出し、照射光検出ユニット９２から出力される信号のレベルが一定となるように増幅手段９４１に設定されている照射光検出ユニット用のゲイン（Ｇ１）の調整を行う。次いで、演算制御手段９４５は、照射光検出ユニット９２に対する調整率と同じ比率で散乱光検出ユニット用のゲイン（Ｇ２）を変更して保持する。
【００３９】
上述の実施形態と同様、初期状態において透過率が90%の光学窓８１、８２を使用した場合を例にして、感度調整について説明する。
光学窓８１、８２に汚れがない初期状態においては、上述したように、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「162×x mW」であり、また、照射光検出ユニット９２にて受光される光量は「162×y mW」である。各検出ユニットのゲインは、その受光光量に比例して設定されており、散乱光検出ユニット９３から出力される出力信号を「162×x×α mV」、照射光検出ユニット９２から出力される出力信号を「162×y×βmV」とする。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１、受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50%、40%に減少したとする。照射光検出ユニット９２の感度調整とこの調整結果に基づく散乱光検出ユニット９３の感度調整を行わなかった場合、つまり、散乱光検出ユニット９３の出力信号のみで微粒子測定を行った場合には、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x  mW」となり、光学窓８１、８２に汚れがない初期状態に比べ約25%に検出信号が減少してしまうことになる。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、まず、照射光検出ユニット９２の出力信号が一定となるように感度調整が行われる。その調整倍率Gは「200×0.5×y×0.4×G = 162×y」なる関係より、G = 4.05となる。次いで、散乱光検出ユニット９３に関し、照射光検出ユニット９２と同一の調整倍率にて感度調整が行われる。従って、散乱光検出ユニット９３からの出力信号は「200×0.5×x×0.4×G(=4.05)＝162×x mW」となり、同一の粒子径をもつ微粒子１００であれば、光学窓８１、８２の汚れの影響を受けることなく微粒子検出信号は一定となる。
【００４１】
なお、第３の実施形態では、信号処理ユニット９４にゲイン調整可能な増幅手段９４１を設けるようにしているが、例えば、照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３に組み込む検出素子としてフォトマルチプライヤーを用い、フォトマルチプライヤーへ印加する外部電圧の変更により感度を調整するような構成としても良い。
本実施形態によれば、照射光検出ユニット９２の出力に基づき、光学窓８１、８２の汚れの状態に応じ、散乱光検出ユニット９３の感度が好適な値に自動的に調整されるので、真空処理装置内の微粒子１００を精度よく測定することができる。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施形態による微粒子検出装置２４０は、信号処理ユニットに格納される演算プログラムを除き、第３の実施形態と同様の構成であるので、図３を用いて説明を行う。
【００４２】
本実施形態では、特に、照射光検出ユニット９２からの出力信号と、散乱光検出ユニット９３からの出力信号とに基づいて、微粒子検出信号の補正演算を行う機能を持たせるようにしている。なお、本実施形態においても、レーザ光源９０として、例えば、出力200mWの一定出力の光源を用いることで良い。
【００４３】
照射光検出ユニット９２及び散乱光検出ユニット９３と接続される信号処理ユニット９４の演算制御手段９４５は、記憶手段９４３に格納されている演算プログラムに基づいて光学窓８１、８２の汚れに起因する誤差を低減するための補正演算を実行する。具体的には、散乱光検出ユニット９３からの出力信号を照射光検出ユニット９２からの出力信号で除することにより、光学窓８１、８２の汚れに起因する光量の低下を補正し、その演算結果を微粒子検出信号として出力する。
上述の第１〜第３の実施形態と同様、初期状態において透過率が90%の光学窓８１、８２を使用した場合を例に、補正演算の内容について説明する。
光学窓８１、８２に汚れがない初期状態においては、上述したように、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「162×x mW」であり、照射光検出ユニット９２にて受光される光量は「162×y mW」である。また、散乱光検出ユニット９３から出力される出力信号を「162×x×α mV」、照射光検出ユニット９２から出力される出力信号を「162×y×β mV」とする。
【００４４】
本実施形態よれば、演算制御手段９４５から「162×x×α÷（162×y×β）=x×α/（y×β）」が補正演算の結果として出力され、この補正演算結果をもとに微粒子１００の大きさ及び数量の測定が行われることになる。
ここで、製造過程で生じる反応生成物等の付着に起因して、投光側の光学窓８１、受光側の光学窓８２の透過率が、それぞれ、50%、40%に減少したとする。
【００４５】
照射光検出ユニット９２の出力信号に基づいて補正演算を行わなかった場合、つまり、従来装置のように散乱光検出ユニット９３の出力信号のみで微粒子測定を行った場合には、散乱光検出ユニット９３で受光される光量は「200×0.5×x×0.4 = 40×x  mW」となり、光学窓８１、８２に汚れがない初期状態に比べ、約25%に検出信号が減少してしまうことになる。
【００４６】
一方、本実施形態においては、光学窓８１、８２に汚れがある場合の散乱光検出ユニット９３からの出力信号は「200×0.5×x×0.4×α＝40×x×α mV」であり、また、照射光検出ユニット９２からの出力信号は「200×0.5×y×0.4×β=40×y×β mV」である。したがって、補正演算の結果として出力される微粒子検出信号は「40×x×α÷（40×y×β）＝x×α/（y×β）」となり、光学窓８１、８２の汚れによらず微粒子検出信号が一定となることがわかる。このように、散乱光検出ユニット９３からの出力信号を照射光検出ユニット９２からの出力信号で除する補正演算を実行することにより、真空処理装置８０内の微粒子１００を精度よく測定することができる。
〔第５の実施の形態〕
図４は、第５の実施形態に係る微粒子検出装置２５０の構成を示す図である。
【００４７】
本実施形態では、第１乃至第４の実施形態とは異なり、複数本の光ファイバを用い、外部に設置されたレーザ光源９０から出射されるレーザ光を真空処理装置８０内部へ導光するとともに、レーザ光９０aおよび散乱光９０ｂを装置内から装置外へと導光するようにしている。
【００４８】
図示のように、照射用光ユニット８５は、真空処理装置８０の内部に配置され、投光側の光学窓及びコリメータレンズ系を保持する第１のホルダー８５１と、集光レンズ系８５２を有する入射端側がレーザ光源９０に接続され、出射端側が第１のホルダー８５１に接続された照射用光ファイバ８５３とから構成されている。
【００４９】
また、照射光検出ユニット８６は、真空処理装置８０の内部に照射用光ユニット８５と対向するように配置され、照射光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第２のホルダー８６１と、入射端が第２のホルダー８６１に接続され、出射端側が真空処理装置８０の外部に設けられた光検出器８６２に接続された第２の光ファイバ８６３とで構成されている。
【００５０】
そして、散乱光検出ユニット８７は、真空処理装置８０の内部に配置され、散乱光受光用の光学窓及び集光レンズ系を保持する第３のホルダー８７１と、入射端が第３のホルダー８７１に接続され、出射端側が真空処理装置８０の外部に設けられた散乱光検出器８７２に接続された第３の光ファイバ８７３とで構成されている。
【００５１】
一般的な真空処理装置８０では装置形状に制約があり、好適な位置に観測用の光学窓を設けたり、レーザ光源や検出（受光）ユニット等を設置することができない場合もあるが、本実施形態によれば、複数本の光ファイバを用い、外部に設置されたレーザ光源９０から出射されるレーザ光を真空処理装置８０内部へ導光するとともに、レーザ光９０aおよび散乱光９０ｂを装置内から装置外へと導光するようにしているので、様々な真空処理装置に適用することが可能となる。
【００５２】
なお、その他の構成要素については、上述した第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、上記の第１〜第５の実施形態では、微粒子１００の前方散乱光を検出する方式の微粒子測定装置に適用した例にもとづいて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、微粒子１００からの側方散乱光を検出する方式の微粒子測定装置に適用しても良いことは勿論である。
図５は、第６実施形態に係る側方散乱光検出方式の微粒子測定装置２６０を示す図である。本実施形態では、真空処理装置８０の上部に光学窓８３を設け、微粒子１００からの散乱光９０ｂを、レーザ光９０ａの照射方向と直交する方向に配置された散乱光検出ユニット９３によって受光する構成としている。但し、本実施形態では、散乱光検出ユニット９３と照射光検出ユニット９２とを離れた位置に設置することになるので、精度の高い測定を行うためには、散乱光検出ユニット９３側の光学窓８３と照射光検出ユニット９２側の光学窓８２に関し、汚れに起因する透過率の低下がほぼ同一であることが前提条件となる。    
【符号の説明】
【００５３】
８０：真空処理装置、  ８１,８２,８３：光学窓、  ８４：検出領域、
９０：レーザ光源、  ９０ａ：レーザ光、  ９０ｂ：散乱光、
９２：照射光検出ユニット、  ９３：散乱光検出ユニット、９４：信号処理ユニット、
９５：表示部、１００：微粒子、
２１０,２２０,２３０,２４０,２５０,２６０：微粒子検出装置、  
【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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