JP2014106108A - Particle collector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、捕集部材を配置した空間に存在するパーティクルの数等を検出するのに用いるパーティクル捕集装置に関するものである。 The present invention relates to a particle collecting device used for detecting the number of particles existing in a space where a collecting member is arranged.
塗装工程や光学機器の組み立て工程等を行う際、作業空間から沈降するパーティクルが製品に付着すると、品質が低下する。一方、パーティクルの数等を検出する装置としては、基板面に付着したパーティクルの数等を検出する装置が提案されている(特許文献1、2参照)。
When a painting process, an assembly process of an optical device, or the like is performed, particles that settle from the work space adhere to the product, the quality deteriorates. On the other hand, as an apparatus for detecting the number of particles and the like, an apparatus for detecting the number of particles attached to the substrate surface has been proposed (see
ここに本願発明者は、特許文献1、2等に記載された方式により、作業空間から沈降するパーティクルの数等の時間的変化を計測することを提案するものである。具体的には、作業空間に捕集部材を配置しておき、捕集部材の捕集面に沈降して付着したパーティクルの数等を検出することにより、作業空間から沈降してくるパーティクルの濃度(密度、数)等の時間的変化を計測することを提案するものである。
Here, the inventor of the present application proposes to measure temporal changes such as the number of particles settling from the work space by the methods described in
しかしながら、特許文献1、2等に記載された方式を利用して作業空間のパーティクルの濃度等の時間的変化を計測するには、作業空間に配置する捕集部材を時間毎に交換する手間が必要であり、好ましくない。
However, in order to measure temporal changes such as the concentration of particles in the work space using the methods described in
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、1つの捕集部材で、空間から沈降するパーティクルの数等の時間的変化を計測することのできるパーティクル捕集装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a particle collecting apparatus that can measure temporal changes such as the number of particles that settle from space with a single collecting member.
上記課題を解決するために、本発明は、パーティクルを捕集する捕集面を備えた捕集部材を備えたパーティクル捕集装置において、前記捕集面を上向きにして前記捕集部材を保持する捕集部材保持部と、前記捕集面を部分的に露出させる開口部を備えたカバーと、を有し、前記捕集部材と前記カバーとを相対移動させることにより、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a particle collection device including a collection member having a collection surface for collecting particles, and holds the collection member with the collection surface facing upward. A collecting member holding part, and a cover having an opening partly exposing the collecting surface, and by moving the collecting member and the cover relative to each other, the collecting surface The exposure area from the opening is switched.
本発明では、捕集部材の捕集面はカバーで覆われており、カバーの開口部から捕集面の一部のみが露出している。このため、作業空間のパーティクルは、捕集部材の捕集面のうち、開口部から露出している領域のみで捕集される。ここで、捕集面の開口部からの露出領域は、カバーと捕集部材との相対移動により切り換えられるため、捕集面の開口部からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、1つの捕集部材で、空間から沈降するパーティクルの濃度(数/面積)等の時間的変化を計測することができる。 In the present invention, the collection surface of the collection member is covered with a cover, and only a part of the collection surface is exposed from the opening of the cover. For this reason, the particles in the work space are collected only in the region exposed from the opening of the collection surface of the collection member. Here, since the exposure area from the opening of the collection surface is switched by the relative movement of the cover and the collection member, after the exposure area from the opening of the collection surface is switched, it is newly exposed. Particles are collected in the area. For this reason, if the number of particles for each region of the collection surface is detected, temporal changes such as the concentration (number / area) of particles that settle from the space can be measured with one collection member. .
本発明において、前記カバーと前記捕集部材とを相対移動させる駆動装置を備え、前記駆動装置によって、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の開口部からの露出領域を自動的に切り換えることができる。 In this invention, it is preferable to provide the drive device which moves the said cover and the said collection member relatively, and the exposure area | region from the said opening part of the said collection surface is switched by the said drive device. According to this configuration, it is possible to automatically switch the exposure area from the opening of the collection surface.
本発明において、前記駆動装置は、前記捕集部材を移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることが好ましい。かかる構成によれば、カバーを固定にしておけるので、駆動装置の構成を簡素化することができる。また、パーティクル検出装置で捕集面のパーティクルの数等を検出する際、捕集部材を含むパーティクル捕集装置全体をパーティクル検出装置にセットすれば、パーティクル捕集装置の駆動装置によって、パーティクル検出装置により捕集面に対する検出領域を自動的に切り換えることができる。 In this invention, it is preferable that the said drive device switches the exposure area | region from the said opening part of the said collection surface by moving the said collection member. According to such a configuration, since the cover can be fixed, the configuration of the drive device can be simplified. Further, when the particle detection device detects the number of particles on the collection surface and the like, if the entire particle collection device including the collection member is set in the particle detection device, the particle detection device is driven by the particle collection device drive device. Thus, the detection area for the collection surface can be automatically switched.
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーを移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。 In the present invention, the driving device may adopt a configuration in which the cover is moved to switch an exposure area from the opening of the collection surface.
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に回転移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換えることが好ましい。かかる構成によれば、小型の捕集部材であっても、捕集面を効率よく領域分割することができる。また、回転移動であれば、カバーあるいは捕集部材の移動領域が狭くてよいという利点がある。 In the present invention, it is preferable that the drive device switches the exposure area from the opening of the collection surface by relatively rotating the cover and the collection member. According to this structure, even if it is a small collection member, a collection surface can be divided into areas efficiently. Moreover, if it is rotational movement, there exists an advantage that the movement area | region of a cover or a collection member may be narrow.
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを相対的に直線移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。 In the present invention, the drive device may adopt a configuration in which the cover and the collection member are relatively linearly moved to switch the exposure area from the opening of the collection surface.
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定時間毎に間欠的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用することが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の各領域のパーティクルの数の検出結果に補正等の演算を行わなくても、各時間における作業環境のパーティクル濃度を把握することができる。 In the present invention, it is preferable that the driving device adopts a configuration in which the cover and the collecting member are relatively moved relative to each other at regular intervals to switch an exposed area from the opening of the collecting surface. . According to such a configuration, it is possible to grasp the particle concentration of the work environment at each time without performing calculation such as correction on the detection result of the number of particles in each region of the collection surface.
本発明において、前記駆動装置は、前記カバーと前記捕集部材とを一定速度で連続的に相対移動させて前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える構成を採用してもよい。 In the present invention, the drive device may adopt a configuration in which the cover and the collection member are continuously relatively moved at a constant speed to switch an exposure region from the opening portion of the collection surface.
本発明において、前記捕集部材には、前記捕集面の前記開口部からの露出領域を切り換える際の原点位置を示す指標が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、捕集面の各領域と、各領域が開口部から露出していた時間との関係を容易に把握することができる。 In this invention, it is preferable that the said collection member is provided with the parameter | index which shows the origin position at the time of switching the exposure area | region from the said opening part of the said collection surface. According to this configuration, it is possible to easily grasp the relationship between each region of the collection surface and the time during which each region is exposed from the opening.
本発明では、捕集部材の捕集面はカバーで覆われており、開口部からのみ露出している。このため、作業空間のパーティクルは、捕集部材の捕集面のうち、開口部から露出している領域で捕集される。ここで、捕集面の開口部からの露出領域は、カバーと捕集部材との相対移動により切り換えられるため、捕集面の開口部からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、1つの捕集部材で空間から沈降するパーティクルの濃度(数/面積)等の時間的変化を監視することができる。 In the present invention, the collection surface of the collection member is covered with a cover and exposed only from the opening. For this reason, the particles in the work space are collected in a region exposed from the opening of the collection surface of the collection member. Here, since the exposure area from the opening of the collection surface is switched by the relative movement of the cover and the collection member, after the exposure area from the opening of the collection surface is switched, it is newly exposed. Particles are collected in the area. For this reason, if the number of particles or the like for each region of the collection surface is detected, it is possible to monitor temporal changes such as the concentration (number / area) of particles that settle from the space with a single collection member.
図面を参照して、本発明を適用したパーティクル捕集装置、および作業環境のパーティクル濃度の時間的変化の計測方法等を説明する。 With reference to the drawings, a particle collecting device to which the present invention is applied, a method for measuring a temporal change in particle concentration in a work environment, and the like will be described.
[実施の形態1]
(パーティクル捕集装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係るパーティクル捕集装置の構成を模式的に示す説明図であり、図1(a)、(b)は各々、パーティクル捕集装置の平面構成を示す説明図、および断面構成を示す説明図である。なお、図1(a)においてカバー131に相当する領域には右上がりの斜線を付してある。
[Embodiment 1]
(Configuration of particle collecting device)
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of a particle collection device according to
図1において、本形態のパーティクル捕集装置10は、後述するパーティクル検出装置等を用いて作業空間等のパーティクル検出対象空間におけるパーティクルの濃度(数)等を計測することを目的にパーティクル検出対象空間からパーティクルを捕集する装置である。このため、パーティクル捕集装置10は、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルを捕集する捕集面111を備えた捕集部材11と、捕集面111を上向きに捕集部材11を保持するテーブル状の捕集部材保持部12と、捕集面111の上方を覆うカバー131を備えた上ケース13と、捕集部材11の下方に設けられた下ケース14とを有している。
In FIG. 1, a
捕集部材11は、シリコンウエハー等の略円形の基板であり、その上面によって、空中から沈降してきたパーティクルを捕集する捕集面111が構成されている。本形態において、捕集部材11は、シリコンウエハーであり、捕集面111は鏡面加工されている。本形態において、捕集部材11には、周方向の1個所に、捕集部材11の周方向の原点位置を示す指標119が形成されている。
The
上ケース13は、捕集部材11の捕集面111の上方を覆う略円形のカバー131と、カバー131の外縁から下方に屈曲した側板部132と、カバー131の外縁から径方向外側に突出した連結部133とを有しており、連結部133は、下ケース14において捕集部材保持部12より径方向外側で上方に突出した突出部141の上端部にヒンジ140を介して連結されている。このため、上ケース13は、ヒンジ140を中心に回転可能であり、カバー131が捕集部材11の捕集面111に上方で被った平伏状態と、カバー131が捕集部材11の捕集面111の上方を開放した起立状態とに切り換え可能である。従って、平伏状態において、上ケース13の側板部132は、下ケース14の上面に当接して捕集部材11の外周側を遮蔽可能である。また、起立状態においては、捕集部材保持部12に捕集部材11を設置することができるとともに、捕集部材保持部12から捕集部材11を回収することも可能である。
The
ここで、カバー131には、捕集部材11の捕集面111に部分的に重なる位置に開口部135が形成されており、かかる開口部135は、捕集部材11の捕集面111を部分的に露出させている。本形態において、開口部135は、捕集部材11の捕集面111および捕集部材保持部12の中心Oを中心に内側円弧135aおよび外側円弧135bが所定の角度範囲で延在した扇形形状を有しており、内側円弧135aの端部と外側円弧135bの端部とは径方向に延在する側面部135c、135dで繋がっている。ここで、内側円弧135aの半径をraとし、外側円弧135bの半径をrbとし、内側円弧135aおよび外側円弧135bが延在している角度範囲をθa°とすると、開口部135の面積は、以下の式
(π(rb)2−π(ra)2)・(θa/360)
で表される。
Here, an
It is represented by
パーティクル捕集装置10には、捕集部材11を回転駆動する駆動装置15が構成されている。より具体的には、駆動装置15は、下ケース14の内部にモータ等の駆動源、伝達機構、および制御部等を備えた駆動部(図示せず)と、下ケース14から捕集部材11の中心Oに向けて突出した回転軸151とを備えており、回転軸151の上端部は、回転軸151と一体に回転駆動されるテーブル状の捕集部材保持部12に連結されている。本形態において、駆動装置15は、捕集部材11の中心Oを通る軸線L周り(回転軸151の軸線L周り)に回転軸151および捕集部材保持部12を一定時間毎に間欠的に回転させることにより、捕集部材11を一定時間毎に間欠的に回転移動させ、捕集面111の開口部135からの露出領域を周方向に切り換える。かかる間欠回転時の回転速度や、停止時間等の制御は、外部からの設定に基づいて、駆動装置15の制御部が行う。
The
このように、本形態のパーティクル捕集装置10では、カバー131(上ケース13)が固定であるのに対して、捕集部材11は、駆動装置15によって軸線L周りに回転駆動されるため、捕集面111の開口部135からの露出領域が周方向で切り換えられるようになっている。
Thus, in the
(パーティクル捕集装置10の使用方法)
図2は、本発明の実施の形態1に係るパーティクル捕集装置10において、上ケース13の開口部135を介してパーティクルが捕集部材11の捕集面111に捕集される様子を示す説明図である。図3は、本発明の実施の形態1に係るパーティクル捕集装置10を用いてパーティクル検出対象空間のパーティクルの数(濃度)を経時的に監視する方法を示す説明図であり、図3(a)、(b)は各々、時間経過と捕集部材11の捕集面111のうち、上ケース13の開口部135から露出している領域の角度位置との関係を示す説明図、および時間経過とともに捕集面111で捕捉されたパーティクルの数(濃度)が変化する様子を示す説明図である。
(How to use the particle collecting device 10)
FIG. 2 is a diagram illustrating how particles are collected on the
図1に示すパーティクル捕集装置10を用いてパーティクル検出対象空間のパーティクルの濃度を監視する場合、まず、パーティクル検出対象空間の所定位置にパーティクル捕集装置10を配置し、駆動装置15を動作させる。かかる初期状態において、捕集部材11は、指標119を基準とした原点位置にあり、捕集面111のうち、指標119に最も近い領域が上ケース13の開口部135から露出している。
When monitoring the concentration of particles in the particle detection target space using the
この状態で、図2に示すように、パーティクル検出対象空間に浮遊しているパーティクルが沈降してくる。その際、上ケース13の開口部135が位置する領域に沈降してきたパーティクルP1は、開口部135を通って捕集部材11の捕集面111のうち、開口部135から露出している領域に沈降し、捕集される。かかるパーティクルP1の捕集量は、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度に比例する。これに対して、上ケース13のカバー131のうち、開口部135が形成されていない領域に沈降してきたパーティクルP2は、カバー131の上面に捕捉されてしまい、開口部135を通らないので、捕集部材11の捕集面111に捕集されない。
In this state, as shown in FIG. 2, the particles floating in the particle detection target space settle. At this time, the particles P1 that have settled in the region where the
この状態から、図3(a)に示すように、一定のサンプリング時間(停止時間t1)が経過すると、駆動装置15は、捕集部材11の中心Oを通る軸線L周り(回転軸151の軸線周り)に回転軸151および捕集部材保持部12を回転させることにより、捕集部材11を所定の角度、回転移動させ、捕集面111の開口部135からの露出領域を周方向に切り換える。以降、かかる駆動は、一定の停止時間t1毎に実行される。このため、捕集部材11の捕集面111では、時間の経過毎に、開口部135からの露出領域が周方向で移動していき、図3(b)に示すように、かかる露出領域には、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度に比例したパーティクルが捕集されることになる。従って、後述するパーティクル検出装置等によって、捕集部材11の捕集面111を周方向で分割した各領域でのパーティクルの数を検出すれば、パーティクル検出対象空間のパーティクル濃度の時間的変化を計測することができる。
From this state, as shown in FIG. 3A, when a certain sampling time (stop time t1) has elapsed, the driving
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態のパーティクル捕集装置10において、捕集部材11の捕集面111はカバー131で覆われており、カバー131の開口部135から捕集面111の一部のみが露出している。このため、パーティクル検出対象空間のパーティクルは、捕集部材11の捕集面111のうち、開口部135から露出している領域のみで捕集される。ここで、捕集面111の開口部135からの露出領域は、カバー131と捕集部材11との相対移動により切り換えられるため、捕集面111の開口部135からの露出領域が切り換わった後は、新たに露出した領域でパーティクルが捕集される。このため、捕集面111の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、1つの捕集部材11で、パーティクル検出対象空間にから沈降するパーティクルの濃度(数/面積)等の時間的変化を監視することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the
また、捕集部材11には、捕集面111の開口部135からの露出領域を切り換える際の原点位置を示す指標119が設けられているため、捕集面111の各領域と、各領域が開口部135から露出していた時間との関係を容易に把握することができる。
In addition, since the
また、本形態のパーティクル捕集装置10には、カバー131と捕集部材11とを相対移動させる駆動装置15が設けられており、駆動装置15によって、捕集面111の開口部135からの露出領域が自動的に切り換えられる。このため、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルの各時間における捕集を自動的に行うことができ、パーティクルの濃度(数)等の時間的変化を容易に監視することができる。また、駆動装置15は、捕集部材11を移動させるため、カバー131を固定にしておける。それ故、駆動装置15の構成を簡素化することができる。また、後述するパーティクル検出装置等で捕集面111のパーティクルの数等を検出する際、1回の検出処理で捕集面111全体のパーティクルの分布を計測できないような場合、捕集部材11を含むパーティクル捕集装置10全体をパーティクル検出装置にセットすれば、パーティクル捕集装置の駆動装置15によって、パーティクル検出装置により捕集面111に対する検出領域を自動的に切り換えることができる。
Further, the
また、駆動装置15は、捕集部材11を回転移動させるため、小型の捕集部材11であっても、捕集面111を効率よく領域分割することができる。また、回転移動であれば、捕集部材11の移動領域が狭くてよいという利点がある。
Moreover, since the
さらに、駆動装置15は、上ケース13と捕集部材11とを一定時間毎に間欠的に相対移動させて捕集面111の開口部135からの露出領域を切り換える。このため、捕集面111の各領域のパーティクルの数の検出結果に補正等の演算を行わなくても、各時間における作業環境のパーティクル濃度を把握することができる。
Furthermore, the
[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の形態2に係るパーティクル捕集装置の平面構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図4においてカバー131に相当する領域には右上がりの斜線を付してある。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a planar configuration of the particle collecting apparatus according to
図4において、本形態のパーティクル捕集装置10も、実施の形態1と同様、沈降してきたパーティクルを捕集する捕集面111を備えた捕集部材11と、捕集面111を上向きに捕集部材11を保持するテーブル状の捕集部材保持部(図示せず)と、捕集面111の上方を覆う円形のカバー131を備えた上ケース13と、捕集部材11の下方に設けられた下ケース14とを有しており、下ケース14の内部等を利用して駆動装置(図示せず)が設けられている。カバー131には、捕集部材11の捕集面111を部分的に露出させる開口部135が形成されている。
In FIG. 4, the
このように構成したパーティクル捕集装置10に関して、実施の形態1では、カバー131(上ケース13)が固定で、捕集部材11が駆動装置15によって回転駆動される形態であったが、本形態では、捕集部材11および捕集部材保持部が固定である。そこで、本形態の上ケース13において、円形のカバー131の周りには、カバー131を回転可能に支持する枠状の支持部137が設けられており、上ケース13の連結部133には、駆動装置(図示せず)からの回転駆動力をカバー131に伝達して、捕集部材11の中心Oを通る軸線L周りにカバー131を回転させる伝達機構が構成されている。このため、本形態のパーティクル捕集装置10では、カバー131を駆動装置15によって軸線L周りに回転駆動することにより、捕集面111の開口部135からの露出領域が周方向で切り換えられるようになっている。また、駆動装置は、上ケース13のカバー131を一定時間毎に間欠的に相対移動させて捕集面111の開口部135からの露出領域を切り換えるようになっている。
Regarding the
かかる構成のパーティクル捕集装置10においても、実施の形態1と同様、捕集面111の各領域毎のパーティクルの数等を検出すれば、1つの捕集部材11で、パーティクル検出対象空間から沈降するパーティクルの濃度(数/面積)等の時間的変化を監視することができる等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
Also in the
[実施の形態3]
上記実施の形態1、2において、駆動装置15は、上ケース13と捕集部材11とを一定時間毎に間欠的に相対移動させたが、上ケース13と捕集部材11とを一定速度で連続的に相対移動させてもよい。かかる構成でも、捕集面111の各領域のパーティクルの数を検出すれば、各時間におけるパーティクル濃度の時間的変化を監視することができる。また、捕集面111の各領域のパーティクルの数の検出結果に対して演算を行えば、各時間におけるパーティクル濃度を把握することができる。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the driving
[実施の形態4]
上記実施の形態1、2において、捕集部材11は、平面視で円形であり、捕集面111の開口部135からの露出領域を周方向で移動させる構成であったが、捕集面111の開口部135からの露出領域を捕集面111において螺旋状に移動させてもよい。かかる構成は、例えば、実施の形態1において、開口部135の径方向の寸法を小さくし、捕集部材11の回転に連動して開口部135の径方向の位置を径方向で移動させることによって実現することができる。かかる構成によれば、小型の捕集部材11であっても、捕集面111をより多くの領域に分割することができる。
[Embodiment 4]
In the said
[実施の形態5]
上記実施の形態1〜4において、捕集部材11は、平面視で円形であったが、捕集部材11が平面視で多角形等であってもよい。
[Embodiment 5]
In the said Embodiment 1-4, although the
[実施の形態6]
上記実施の形態1、2等において、捕集部材11は、平面視で円形であり、捕集面111の開口部135からの露出領域を周方向で移動させる構成であったが、捕集部材11として、平面視で帯状のものを用い、捕集面111の開口部135からの露出領域を直線的に移動させる構成を採用してもよい。
[Embodiment 6]
In the first and second embodiments and the like, the
[パーティクル検出装置の構成例]
上記のパーティクル捕集装置10を用いて、捕集部材11にパーティクルを捕集した後は、パーティクル検出装置によって、捕集面111におけるパーティクルの分布を測定し、捕集面111の各領域のパーティクルの数を計測する。従って、捕集面111の周方向の各領域に対応する時間におけるパーティクル検出対象空間のパーティクルの濃度を計測することができる。かかるパーティクル検出装置の検出方式については、顕微鏡方式を採用できる等、特に限定される性質のものではないが、本形態では、以下に説明するパーティクル検出装置を用いる。ここに例示するパーティクル検出装置は、特開2012−73039号公報に記載されたものと同様であるため、その構成や原理を簡単に説明する。なお、以下の説明では、捕集部材11として、平面視が円形のものを用いた場合を例示するが、実施の形態6で説明した帯状の捕集部材11を用いた場合にも、基本的には、同一の原理によって、捕集面111の各領域のパーティクルの数を計測することができる。
[Configuration example of particle detector]
After collecting the particles on the collecting
(パーティクル検出装置の全体構成)
図5は、パーティクル検出装置の説明図であり、図5(a)、(b)は各々、パーティクル検出装置全体の構成を示す説明図、およびパーティクルの検査対象となる捕集部材11の平面図である。図6はパーティクル検出用光学装置の要部を示す説明図である。図7は、パーティクル検出用光学装置の検査用光源部31の説明図であり、図7(a)、(b)、(c)は各々、検査用光源部31の平面的なレイアウトを示す平面図、検査用光源部31の光学的なレイアウトを示す説明図、および捕集面111に検査光Lが照射される様子を示す説明図である。なお、図7では反射鏡26を取り外して示している。
(Overall configuration of particle detector)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the particle detection device, and FIGS. 5A and 5B are respectively an explanatory diagram illustrating a configuration of the entire particle detection device and a plan view of the
図5に示すように、パーティクル検出装置1は、パーティクル検出用光学装置2と、表示部3aおよびキーボードやマウス等の入力部3bを備えるコンピュータ3を有している。コンピュータ3はパーティクル検出用光学装置2に通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
パーティクル検出用光学装置2は、前側にスイッチ21aおよびランプ21bが設けられた装置本体21と、装置本体21の後側で起立して上側部分が前方に張り出している光学系収納部22とを有している。装置本体21の上面部には、試料台23が一段高く設けられている。試料台23は、その上端面に円形の平面検査領域24が設けられており、平面検査領域24にはパーティクルPの検査対象となる捕集部材11が配置されており、捕集部材11の捕集面111が平面検査領域24上に位置している。試料台23の側方には、照度基準部材25が設けられている(図7参照)。試料台23および照度基準部材25の前方には、これら試料台23および照度基準部材25の前側部分を覆う反射鏡26(反射部材)が取り付けられている。反射鏡26の前方には、装置本体21と光学系収納部22との間で試料台23を囲んだ状態および開放した状態に切り換える二重の回転ドア27が設けられている。回転ドア27は遮光性を有しており、回転ドア27を閉状態にした状態で回転ドア27の内側は、外部から光が遮断された測定室28となる。本形態において、反射鏡26は反射面として鏡面を備えるものである。
The particle detection
図6および図7に示すように、試料台23は中央に円形凹部231を備えており、捕集部材11は円形凹部231に配置されている。円形凹部231は、捕集部材11の外径と対応する内径を備えており、円形凹部231の内側に捕集部材11を配置すると、捕集部材11は径方向で位置決めされ、捕集部材11の中心Oと平面検査領域24の中心24aが一致する。また、円形凹部231は捕集部材11の厚さと対応する深さを備えており、円形凹部231の内側に捕集部材11を配置された状態では、捕集面111と試料台23の上端面23aが高さ方向で一致する。円形凹部231の上端開口が平面検査領域24を規定している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
光学系収納部22(図5参照)内は、試料台23の上方に撮像部29と照明装置30を備えている。撮像部29は、複数の画素がマトリクス状に配置されたCCDカメラを備えており、平面検査領域24の中心24aに対して対向するように下向きに配置されている。照明装置30は平面検査領域24に対向するように下向きに配置されており、平面検査領域24の全体を照射可能な発散光を照射する。また、光学系収納部22は、試料台23の後方に、平面検査領域24および照度基準部材25に検査光L(図7参照)を照射する検査用光源部31を備えている。
The optical system storage unit 22 (see FIG. 5) includes an
捕集部材11に付着したパーティクルPを検出する際には、パーティクル検出用光学装置2において、試料台23に捕集部材11をセットして回転ドア27を閉状態とする。次に、検査用光源部31から平面検査領域24に検査光Lを照射して、捕集面111に付着しているパーティクルPによって散乱された検査光Lの散乱光を撮像部29によって撮影する。これにより画像データが取得されると、パーティクル検出用光学装置2は画像データをコンピュータ3に送信する。コンピュータ3では、受信した画像データに基づいて捕集部材11上のパーティクルPの数および大きさを検出する。また、コンピュータ3では、受信した画像データと共に、パーティクルPの検出結果を表示部3aに表示する。
When detecting the particles P adhering to the collecting
捕集部材11に付着したパーティクルPを観察する際には、パーティクル検出用光学装置2において、試料台23に捕集部材11をセットして回転ドア27を開状態とする。次に、照明装置30によって平面検査領域24を照らすとともに、検査用光源部31から平面検査領域24に検査光Lを照射して、捕集面111のパーティクルPによって散乱された検査光Lの散乱光を撮像部29によって撮影する。これにより画像データが取得されると、パーティクル検出用光学装置2は画像データをコンピュータ3に送信する。コンピュータ3では、受信した画像データを表示部3aに表示する。
When observing the particles P adhering to the
(検査用光源部31の構成)
図5、図6および図7に示すように、検査用光源部31は、光源としての発光ダイオード41と、発光ダイオード41を保持するホルダ42と、検査光Lを平面検査領域24に向けて出射するとともに、平面検査領域24に沿って走査させるための走査装置43を備えている。
(Configuration of inspection light source unit 31)
As shown in FIGS. 5, 6, and 7, the inspection
発光ダイオード41は緑色の発散光を出射するものである。走査装置43は、図7(b)、(c)に示すように、走査ミラー432と、この走査ミラー432をその中心軸線431回りに回転させる駆動装置(図示せず)を備えている。走査ミラー432は、平面検査領域24に対して垂直な方向に中心軸線431を向ける正八角柱状のポリゴンミラーであり、平面検査領域24よりもわずかに上方に位置している。
The
ホルダ42内には、凸レンズ44(収束レンズ)が収納されており、発光ダイオード41から射出された発散光は凸レンズ44によって収束光に変換される。この収束光は、図7(c)に示すように、走査ミラー432で反射した後も収束光として進行し、検査光Lとして、平面検査領域24に向って照射される。検査光Lは、平面検査領域24において光学的に光源からの距離が最も遠いところで焦点Fを結んでいる。また、検査光Lは、中心軸線431周りに回転している走査ミラー432によって反射されることにより、図7(b)に矢印Sで示すように、平面検査領域24に沿って捕集面111の面内方向で走査され、捕集面111全体を、その側方斜め上方から照射する。
A convex lens 44 (convergence lens) is accommodated in the
(照度基準部材の構成)
照度基準部材25は、表面25aに細かな凹凸を備えたガラス板等であり、表面25aは光散乱性を備えている。照度基準部材25は、平面検査領域24から外れた位置において、照度基準部材25の表面が平面検査領域24に配置された捕集面111よりも低くなるように配置されている。従って、検査用光源部31からの検査光Lは、平面検査領域24より低い照度で照度基準部材25に照射される。
(Configuration of illuminance reference member)
The
反射鏡26は、平面検査領域24の中心24aを挟んで走査ミラー432とは反対側に配置されており、平面検査領域24の前側部分を前方斜め上方から覆っている。反射鏡26において平面検査領域24の側を向いている内側の反射面26aは、平面検査領域24の中心24aを中心として規定された円弧面となっている。反射鏡26は、平面検査領域24に配置された捕集部材11の捕集面111によって反射された検査光Lの反射光を、反射面26aで捕集面111の側に反射する。
The reflecting
(制御系の構成)
図8は、パーティクル検出装置1における制御系を示すブロック図である。図8において、パーティクル検出装置1では、コンピュータ3が予めメモリに格納されたプログラムに基づいて動作しており、入力部3bからの命令に基づいてパーティクル検出用光学装置2を制御する光学装置制御部51、パーティクル検出用光学装置2から送信された画像データを受信する受信部52、画像データに基づいてパーティクルPを検出する画像処理部53、および、画像データおよび画像データに基づいて検出されたパーティクルPの検出結果を表示部3aに表示する表示制御部54を備えている。光学装置制御部51は、入力部3bから入力された命令に基づいて、撮像部29、照明装置30および検査用光源部31を制御する。
(Control system configuration)
FIG. 8 is a block diagram showing a control system in the
本例では、試料台23に捕集部材11をセットして回転ドア27を閉状態とした後に入力部3bから「パーティクル検出命令」が入力されると、検査用光源部31および撮像部29を駆動制御して、検査用光源部31から平面検査領域24に検査光Lを照射し、撮像部29によって捕集面111のパーティクルPによって散乱された検査光Lの散乱光を撮影する。そして、取得した画像データを撮像部29からコンピュータ3に送信させる。「パーティクル検出命令」では照明装置30は点灯されず、撮像部29による撮影は「暗視野状態」で行なわれる。暗視野状態とは、検査光L以外の光が、測定室28に照射されていない状態を意味する。
In this example, when the “particle detection command” is input from the
また、試料台23に捕集部材11をセットして回転ドア27を閉状態とした後に入力部3bから「パーティクル観察命令」が入力されると、照明装置30、および検査用光源部31および撮像部29を駆動制御して、照明装置30によって平面検査領域24を照らし、かつ、検査用光源部31から平面検査領域24に検査光Lを照射し、撮像部29によって捕集面111のパーティクルPによって散乱された検査光Lの散乱光を撮影する。そして、取得した画像データを撮像部29からコンピュータ3に送信させる。「パーティクル観察命令」では照明装置30が点灯され、撮像部29による撮影は「明視野状態」で行なわれる。明視野状態とは検査光L以外の光が、平面検査領域24に照射されている状態を意味する。なお、「パーティクル観察命令」が入力されている場合に、検査用光源部31を駆動せずに、撮影を行うようにしてもよい。すなわち、検査光Lを検査用光源部31から平面検査領域24に検査光Lを照射せず、捕集面111のパーティクルPによって散乱された照明装置30の発散光の散乱光を撮像部29によって撮影してもよい。
Further, when a “particle observation command” is input from the
ここで、パーティクル検出用光学装置2からコンピュータ3に送信される画像データは、2次元の画像データであり、画素の位置を示す座標と、各画素の輝度値が対応付けられたものである。受信部52は、パーティクル検出用光学装置2からの画像データを受信して、記憶装置55に記憶保持する。また、画像データを、画像処理部53および表示制御部54に出力する。
Here, the image data transmitted from the particle detection
画像処理部53は、パーティクル検出用光学装置2から受信した画像データから散乱光の領域を抽出する領域抽出部531、領域抽出部531によって抽出された領域に基づいてパーティクルPの大きさを特定するパーティクル特定部532、パーティクル特定部532により特定されたパーティクルPの数を計数する計数部533を備えている。ここで、領域抽出部531、パーティクル特定部532、計数部533は、「パーティクル検出命令」が入力されている場合に動作するものであり、「パーティクル観察命令」が入力されている場合には、動作しない。
The
領域抽出部531は、各種メモリ等を備えており、入力部3bから予め入力されているしきい値を記憶している。しきい値は、パーティクルPに照射された検査光Lの散乱光の強度が、パーティクルPが存在すると認識するための下限値である。また、領域抽出部531は、撮像部29から入力された画像データとしきい値を用いて画像データを処理し、しきい値以上の輝度値を持つ画素がひとまとまりとなった高輝度画素領域を求めるとともに、かかる高輝度画素領域の位置、および高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度値を高輝度画素情報として抽出して、パーティクル特定部532に出力する。領域抽出部531で抽出される高輝度画素領域は、パーティクルPに対して1対1で対応するものとなる。
The
ここで、領域抽出部531は、照度基準部材25に照射された検査光Lの散乱光の強度に基づいて、各画素の輝度やしきい値を補正する。すなわち、光源として用いた発光ダイオード41での出射光量が変動して各画素の輝度に影響を与える場合があるので、各画素の輝度やしきい値を補正する。本例では、各画素の実際の輝度を照度基準部材25での散乱光の検出値で除した値を画素の輝度として扱う。このため、しきい値についても、各画素の実際の輝度を照度基準部材25での散乱光の検出値で除した値に対応する値に設定されている。
Here, the
パーティクル特定部532は、高輝度画素情報に含まれる、高輝度画素領域の位置、高輝度画素領域に含まれる各画素の画総数および輝度値に基づいて、捕集面111に付着している各パーティクルPの位置および大きさを特定する。すなわち、パーティクルPのサイズが大きければ、高輝度画素領域に存在する画素数が多く、かつ、輝度が高いので、高輝度画素領域に存在する画素数および輝度に基づいてパーティクルPのサイズを特定することができる。
The
また、パーティクル特定部532は、特定された各パーティクルPを大きさによって分級する。本例では、例えば、30μm以上かつ60μm未満、60μm以上かつ90μm未満、90μm以上に分級する。さらに、パーティクル特定部532は、パーティクルPの位置および大きさ並びに分級結果を、パーティクル特定情報として計数部533に出力する。
In addition, the
計数部533は複数のカウンタを備えており、パーティクル特定情報を受信する毎にカウンタの値を1増加させて、パーティクルPの数を計数する。また、パーティクル特定情報に含まれている分級結果に基づいて、各分級のパーティクルPの数を計数する。また、パーティクル特定情報と、計数されたパーティクルPの総数および各分級のパーティクルPの数を表示制御部54に出力する。
The
なお、領域抽出部531が高輝度画素領域を検出できなかった場合には、領域抽出部531からパーティクル特定部532に、高輝度画素領域が存在しないことを示すゼロ情報が出力される。この場合には、パーティクル特定部532からパーティクル特定情報が出力されないので、計数部533によるパーティクルPの計数は行われない。
If the
表示制御部54は、「パーティクル検出命令」が入力されている場合には、受信部52からの画像データを表示部3aに表示すると共に、各パーティクルPの位置、大きさ、分級結果を含むパーティクル特定情報、パーティクルPの総数、各分級のパーティクルPの数を表示部3aに表示する。ここで表示部3aに表示される画像データは、暗視野状態において取得されたものである。
When the “particle detection command” is input, the
また、表示制御部54は、「パーティクル観察命令」が入力されている場合には、受信部52からの画像データをのみを表示部3aに表示する。ここで表示部3aに表示される画像データは明視野状態において取得されたものである。
Further, when the “particle observation command” is input, the
(パーティクル検出動作)
パーティクル検出装置1は、捕集部材11が配置されていたエリアにおけるパーティクルPの監視に用いられる。より具体的には、捕集部材11を所定のエリアに配置した後、回収し、捕集部材11上に付着したパーティクルPを監視することにより、捕集部材11が配置されていたエリアに存在するパーティクルPの数や大きさが求められる。また、捕集部材11に付された指標119を原点位置にして、捕集部材11上の領域毎のパーティクルPの数等を検出する。かかる領域毎のパーティクルPの数は、パーティクル検出対象空間の各時間におけるパーティクル濃度に対応する。
(Particle detection operation)
The
パーティクルPを検出する際には、まず、試料台23に捕集部材11をセットし、すなわち、平面検査領域24上に捕集部材11の捕集面111を配置し、回転ドア27を閉状態とする。しかる後に入力部3bから「パーティクル検出命令」を入力する。これにより、検査用光源部31から平面検査領域24への検査光Lの照射が開始され、撮像部29による撮像が始まる。その際に、照明装置30は消灯した状態となっている(暗視野撮像工程)。
When detecting the particles P, first, the
暗視野撮像工程において、パーティクルPにより発生した散乱光を撮像部29が画像データとして取得してコンピュータ3に送信すると、受信部52はこの画像データを記憶装置55に記憶保持する。また、受信部52はこの画像データを表示制御部54に出力するとともに、領域抽出部531に出力する。領域抽出部531は高輝度画素領域を求めるとともに、かかる高輝度画素領域の位置、および高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度を高輝度画素情報として抽出してパーティクル特定部532に出力する。
In the dark field imaging step, when the
高輝度画素情報が入力されたパーティクル特定部532では、高輝度画素領域の位置、高輝度画素領域に含まれる画素数および各画素の輝度に基づいて、捕集面111に付着している各パーティクルPの位置および大きさを特定する。また、各パーティクルPを大きさによって分級する。そして、各パーティクルPの位置および大きさ並びに分級結果をパーティクル特定情報として測定部に出力する。
In the
パーティクル特定情報が入力された計数部533では、パーティクルPの総数および各分級のパーティクルPの数を計数し、パーティクル特定情報と共に表示制御部54に出力するので、表示制御部54は、画像データと共に、各パーティクルPの位置および大きさ並びに分級結果を含むパーティクル特定情報、パーティクルPの総数、および各分級のパーティクルPの数を表示部3aに表示する。
The
次に、パーティクル検出装置1の使用者がコンピュータ3の入力部3bに「パーティクル観察命令」を入力すると、照明装置30が点灯し、撮像部29は明視野状態で捕集面111を撮像する。その際に、検査用光源部31からの検査光Lは平面検査領域24を走査する状態となっている。(明視野撮像工程)。
Next, when the user of the
明視野撮像工程において、パーティクルPにより発生した散乱光を撮像部29が画像データとして取得してコンピュータ3に送信すると、受信部52はこの画像データを記憶装置55に記憶保持する。また、受信部52はこの画像データを表示制御部54に出力し、表示制御部54は、画像データを表示部3aに表示する。すなわち、明視野撮像工程では、パーティクルPの特定は行われないので、表示制御部54よって画像データのみが表示部3aに表示される。
In the bright field imaging step, when the
ここで、明視野撮像工程では、サイズの大きなパーティクルPの像が表示部3aに表示されるので、かかるサイズの大きなパーティクルPの外形を観察することができる。従って、サイズの大きなパーティクルPが何に由来しているかを判別することができる。また、明視野撮像工程の間も、発光ダイオード41は点灯し続けているので、サイズの小さなパーティクルPについては、外形は観察できないものの、サイズの小さいパーティクルPでの散乱光が表示部3aに表示される。
Here, in the bright field imaging step, an image of the large-sized particle P is displayed on the
このようなパーティクル検出動作では、散乱光の輝度が低いパーティクルPに対応させて検査光Lの強度や撮像部29の感度を設定しておけば、暗視野撮像工程において、小さなパーティクルPの数やサイズを検出することができる。この場合、大きなパーティクルPでの散乱光の輝度レベルでは検出感度が飽和してしまい、大きなパーティクルPについては外形を検出できないが、大きなパーティクルPの外形については明視野撮像工程で検出することができる。従って、簡素な構成で、サイズが小さいパーティクルPを検出することができるとともに、サイズが大きいパーティクルPについても外形を検出することができる。
In such a particle detection operation, if the intensity of the inspection light L and the sensitivity of the
なお、図5〜図8を参照して説明したパーティクル検出装置1では、捕集部材11の捕集面111全面のパーティクルを一括して測定する方式であったが、捕集部材11の捕集面111を複数の領域に分割して、各領域毎のパーティクルを順次測定するパーティクル検出装置1を用いてもよい。
In the
1 パーティクル検出装置
10 パーティクル捕集装置
11 捕集部材
12 捕集部材保持部
13 上ケース
14 下ケース
15 駆動装置
111 捕集面
119 指標
131 カバー
135 開口部
P、P1、P2 パーティクル
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記捕集面を上向きにして前記捕集部材を保持する捕集部材保持部と、
前記捕集面を部分的に露出させる開口部を備えたカバーと、
を有し、
前記捕集部材と前記カバーとを相対移動させることにより、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とするパーティクル捕集装置。 In a particle collecting apparatus having a collecting member having a collecting surface for collecting particles,
A collecting member holding part for holding the collecting member with the collecting surface facing upward;
A cover having an opening partly exposing the collection surface;
Have
The particle collection device, wherein an exposure area of the collection surface from the opening is switched by relatively moving the collection member and the cover.
前記駆動装置によって、前記捕集面の前記開口部からの露出領域が切り換えられることを特徴とする請求項1に記載のパーティクル捕集装置。 A drive device for relatively moving the cover and the collecting member;
The particle collection device according to claim 1, wherein an exposure area of the collection surface from the opening is switched by the driving device.
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Cited By (1)
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US20220170828A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | University Of North Texas | Molecule collection devices and system for environment monitoring |
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2012
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