JPH04273042A - Corpuscle measuring device - Google Patents
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は空間を浮遊する微粒子
の計測装置に関し、とくに空間における微粒子の飛来方
向を計測する微粒子の計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a device for measuring particles floating in space, and more particularly to a device for measuring particles that measures the direction in which particles are flying in space.
【０００２】0002
【従来の技術】たとえば半導体の製造工程においては、
半導体ウエハの表面に塵埃などの微粒子が付着すると、
不良品の発生を招くことになるから、その製造を微粒子
の発生を極力押さえたクリ−ンル−ム内で行うようにし
ている。[Prior Art] For example, in the semiconductor manufacturing process,
When fine particles such as dust adhere to the surface of a semiconductor wafer,
Since this may lead to the production of defective products, the production is carried out in a clean room where the generation of fine particles is suppressed as much as possible.
【０００３】しかしながら、クリ−ンル−ム内において
も、たとえば半導体ウエハのハンドリング装置や搬送装
置などから微粒子が発生して半導体ウエハに付着し、不
良品の発生を招くということがある。そこで、クリ−ン
ル−ム内における微粒子の状態を計測装置によって計測
するようにしている。However, even in a clean room, fine particles may be generated from semiconductor wafer handling equipment, transport equipment, etc. and adhere to semiconductor wafers, resulting in the production of defective products. Therefore, the state of the particles in the clean room is measured by a measuring device.
【０００４】上記計測装置はレ−ザ光源から発生したレ
−ザ光を計測対象となる空間で走査させ、その走査平面
を微粒子が通過することで散乱光を発生させる。空間で
発生した微粒子からの散乱光は、イメ−ジインテンシフ
ァイヤにより増幅し、ＣＣＤカメラで捕られる。そして
、ＣＣＤカメラからの画像信号はテレビモニタ上に写し
出され、それによって上記微粒子の挙動を監視するよう
にしている。[0004] The measurement device described above scans a space to be measured with a laser beam generated from a laser light source, and when particles pass through the scanning plane, scattered light is generated. Scattered light from particles generated in space is amplified by an image intensifier and captured by a CCD camera. The image signal from the CCD camera is displayed on a television monitor, thereby monitoring the behavior of the particles.
【０００５】しかしながら、図７に示すようにレ−ザ光
Ｌの強度分布Ｅは光軸を中心として左右に対称なガウス
分布をなしている。そのため、微粒子Ｐが矢印Ｘで示す
斜め方向から飛来してレ−ザ光Ｌの光束を横切ると、テ
レビモニタの画面Ｖに写し出される画像Ｇは、上記微粒
子Ｐからの散乱光Ｓの強度分布に対応して画面Ｖの上下
方向、つまり微粒子Ｐの飛来方向に対して対称なほぼ菱
形形状となる。However, as shown in FIG. 7, the intensity distribution E of the laser beam L has a Gaussian distribution that is symmetrical about the optical axis. Therefore, when a fine particle P flies from the diagonal direction indicated by the arrow Correspondingly, it has a substantially rhombic shape that is symmetrical with respect to the vertical direction of the screen V, that is, the direction in which the particles P fly.
【０００６】つまり、微粒子Ｐからの散乱光Ｓは、レ−
ザ光Ｌの強度が強い部分からは強く、弱い部分からは弱
くなるから、散乱光Ｓによって形成される上記画像Ｇは
、レ−ザ光Ｌの強度分布Ｅに対応した幅寸法をもつ上下
対称形状となる。In other words, the scattered light S from the fine particles P is
Since the intensity of the laser beam L becomes stronger from the strong part and becomes weaker from the weaker part, the above-mentioned image G formed by the scattered light S is vertically symmetrical with a width dimension corresponding to the intensity distribution E of the laser light L. It becomes a shape.
【０００７】したがって、微粒子Ｐの移動速度が著しく
速く、同一の微粒子Ｐを１フレ−ムでしか捕らえること
ができないような場合には、上記微粒子Ｐの飛来方向の
判別が極めて困難となる。[0007] Therefore, when the moving speed of the fine particles P is extremely fast and the same fine particle P can only be captured in one frame, it becomes extremely difficult to determine the flying direction of the fine particles P.
【０００８】微粒子Ｐの飛来方向が検出できないと、ク
リ−ンル−ム内において微粒子Ｐがどこで発生してどち
らの方向に流れて行くのかを解析することができないか
ら、微粒子Ｐの発生原因を解明して対策を講じるという
こともできない。[0008] If the flying direction of the particles P cannot be detected, it is impossible to analyze where the particles P are generated in the clean room and in which direction they flow. It is also impossible to take countermeasures.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の微
粒子の計測装置は、微粒子の飛来方向を確実に判別する
ことができないということがあった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, conventional particulate measuring devices have been unable to reliably determine the flying direction of particulates.
【００１０】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、微粒子の飛来方向を確
実に判別することができるようにした微粒子の計測装置
を提供することにある。The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and its object is to provide a particle measuring device that can reliably determine the flying direction of particles.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、空間を浮游する微粒子を計測する微粒子
の計測装置において、計測光を出力する光源と、この光
源からの計測光の強度分布を直角三角形状に成形する成
形光学手段と、この成形光学手段によって成形された計
測光を上記空間に照射させる照射光学手段と、上記空間
を微粒子が通過することで発生する散乱光を検出する受
光光学手段と、この受光光学手段によって検出された散
乱光を画像処理することで上記微粒子の飛来方向を求め
る処理手段とを具備したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a particle measuring device for measuring particles floating in space, which includes a light source that outputs measurement light and an intensity of the measurement light from this light source. A shaping optical means for shaping the distribution into a right triangle shape, an irradiation optical means for irradiating the space with the measurement light shaped by the shaping optical means, and detecting scattered light generated when the particles pass through the space. The present invention is characterized by comprising a light receiving optical means and a processing means for determining the flying direction of the fine particles by performing image processing on the scattered light detected by the light receiving optical means.
【００１２】0012
【作用】上記の構成によれば、計測光の強度分布が直角
三角形状をなし、左右対称をなしていないから、微粒子
がこの計測光を通過することによって生じる散乱光がな
す画像も非対称形状となるため、その形状から微粒子の
飛来方向を判別することができる。[Operation] According to the above configuration, the intensity distribution of the measurement light is in the shape of a right triangle and is not symmetrical, so the image formed by the scattered light generated when the particles pass through the measurement light also has an asymmetric shape. Therefore, the flying direction of the fine particles can be determined from their shape.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
参照して説明する。図１に示す微粒子の測定装置は計測
光となる断面円形状のレ−ザ光Ｌを出力するレ−ザ光源
１を有する。このレ−ザ光源１から出力されたレ−ザ光
Ｌは光ファイバ２に導入される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. The particle measuring device shown in FIG. 1 has a laser light source 1 that outputs a laser beam L having a circular cross section as measurement light. Laser light L output from this laser light source 1 is introduced into an optical fiber 2.
【００１４】光ファイバ２から出射したレ−ザ光Ｌは、
コリメ−タ２ａによって平行光線にされたのち、成形光
学手段としてのアパ−チャ−３によって所定の強度分布
となるよう成形される。つまり、図２に示すように、上
記アパ−チャ−３は、レ−ザ光Ｌの光路に、レ−ザ光Ｌ
の光束断面の約半分を遮断する状態で配設されている。
それによって、強度分布がガウス分布をなしたレ−ザ光
Ｌは、アパ−チャ−３を通過して断面半円形状になるこ
とで、その強度分布Ｅ１ が光軸を中心とする半分が除
去された直角三角形状に成形される。The laser beam L emitted from the optical fiber 2 is
After being made into parallel light beams by a collimator 2a, the light beams are shaped into a predetermined intensity distribution by an aperture 3 serving as a shaping optical means. In other words, as shown in FIG.
It is arranged in such a way that about half of the cross section of the light beam is blocked. As a result, the laser beam L whose intensity distribution has a Gaussian distribution passes through the aperture 3 and has a semicircular cross section, so that the half of the intensity distribution E1 centered on the optical axis is removed. It is formed into a right triangle shape.
【００１５】直角三角形状のレ−ザ光Ｌはスキャナ４に
よって揺動駆動されるミラ−５に入射する。このミラ−
５で反射したレ−ザ光Ｌは、微粒子Ｐの飛来方向を測定
するための空間を上記ミラ−５の揺動角度に応じた範囲
で走査する。この走査空間をＺとする。The right triangular laser beam L is incident on a mirror 5 which is oscillated by a scanner 4. This mirror
The laser beam L reflected by the mirror 5 scans a space for measuring the flying direction of the fine particles P in a range corresponding to the swing angle of the mirror 5. Let this scanning space be Z.
【００１６】上記走査空間Ｚを微粒子Ｐが通過すると、
レ−ザ光Ｌが微粒子Ｐで散乱して散乱光Ｓが発生する。
この散乱光Ｓは、先端側にカメラレンズ６が設けられた
イメ−ジインテンシファイヤ７によって捕らえられて増
幅され、ＣＣＤカメラ８に撮像される。When the fine particles P pass through the scanning space Z,
Laser light L is scattered by fine particles P, and scattered light S is generated. This scattered light S is captured and amplified by an image intensifier 7 having a camera lens 6 at its tip, and is imaged by a CCD camera 8.
【００１７】ＣＣＤカメラ８からの撮像信号は画像処理
部９とテレビモニタ１１とに入力される。上記画像処理
部９は、散乱光Ｓの強度分布によって微粒子Ｐの飛来方
向を求める。つまり、レ−ザ光Ｌの強度分布Ｅ１ が上
述したごとく直角三角形状であると、微粒子Ｐがレ−ザ
光Ｌを図３に矢印Ｘで示すように斜め上方から下方に向
かって横切ったときに、微粒子Ｐで散乱する散乱光Ｓに
よってテレビモニタ１１の画面Ｖに形成される画像Ｇは
、図３に示すように上下方向、つまり微粒子Ｐの飛来方
向に対して非対称形状であるほぼ三角形状となる。An image signal from the CCD camera 8 is input to an image processing section 9 and a television monitor 11. The image processing unit 9 determines the flying direction of the fine particles P based on the intensity distribution of the scattered light S. In other words, if the intensity distribution E1 of the laser beam L is in the shape of a right triangle as described above, when the fine particle P crosses the laser beam L diagonally from above to below as shown by the arrow X in FIG. As shown in FIG. 3, the image G formed on the screen V of the television monitor 11 by the scattered light S scattered by the particles P has an approximately triangular shape that is asymmetrical with respect to the vertical direction, that is, the flying direction of the particles P. becomes.
【００１８】つまり、レ−ザ光Ｌの強度分布は非対象形
状である直角三角形状をなしているから、その直角三角
形状の強い部分からの散乱光Ｓは強くなり、弱い部分か
らの散乱光Ｓは弱くなる。In other words, since the intensity distribution of the laser beam L has an asymmetrical right triangular shape, the scattered light S from the strong portion of the right triangular shape becomes strong, and the scattered light from the weak portion of the right triangular shape becomes stronger. S becomes weaker.
【００１９】画像Ｇの幅寸法は散乱光Ｓの強度に応じて
異なり、強い程、幅寸法が大きくなるから、微粒子Ｐが
図３に矢印Ｘで示すようにレ−ザ光Ｌの強度分布の弱い
方向から強い方向に通過すると、その通過方向における
レ−ザ光Ｌの強度分布に応じて画像Ｇの幅寸法が次第に
大きく変化することになる。それによって、画像Ｇはほ
ぼ三角形状となるから、その散乱光Ｓの画像Ｇを画像処
理部９で処理すれば、その幅寸法から微粒子Ｐの飛来方
向を求めることができる。また、テレビモニタ１１の画
面Ｖやその画面Ｖを録画したビデオテ−プなどによって
も飛来方向を確実に判別することができる。The width dimension of the image G varies depending on the intensity of the scattered light S, and the stronger the intensity, the larger the width dimension. Therefore, the fine particles P change the intensity distribution of the laser light L as shown by the arrow X in FIG. When passing from a weak direction to a strong direction, the width dimension of the image G gradually changes greatly depending on the intensity distribution of the laser light L in the passing direction. As a result, the image G has a substantially triangular shape, so if the image G of the scattered light S is processed by the image processing section 9, the flying direction of the fine particles P can be determined from the width dimension thereof. Further, the flying direction can be reliably determined by the screen V of the television monitor 11 or a video tape recording the screen V.
【００２０】図４は、この発明の成形光学手段の他の実
施例を示す。この実施例は光ファイバ２に接続されたコ
リメ−タ２ａから出射した強度分布がガウス分布Ｅをな
したレ−ザ光Ｌをカライドスコ−プ２１に入射させてそ
の強度分布Ｅ０ を均一にする。ついで、そのレ−ザ光
Ｌをフィルタ２２を通過させる。このフィルタ２２は高
さ方向一端側から他端側にゆくにしたがってレ−ザ光Ｌ
に対する透過率がリニア状に変化するよう設定されてい
る。FIG. 4 shows another embodiment of the shaped optical means of the present invention. In this embodiment, a laser beam L having a Gaussian intensity distribution E emitted from a collimator 2a connected to an optical fiber 2 is made incident on a kaleidoscope 21 to make the intensity distribution E0 uniform. Then, the laser beam L is passed through a filter 22. This filter 22 is designed to reduce the amount of laser light L as it goes from one end in the height direction to the other end.
The transmittance is set so that it changes linearly.
【００２１】したがって、フィルタ２２を透過したレ−
ザ光Ｌの強度分布Ｅ１ を、上記一実施例と同様、直角
三角形状にできるから、このレ−ザ光Ｌを空間に走査さ
せれば、その走査空間Ｚを通過する微粒子Ｐの飛来方向
を確実に判別することができる。Therefore, the radiation transmitted through the filter 22
The intensity distribution E1 of the laser beam L can be shaped into a right triangular shape as in the above embodiment, so if the laser beam L is scanned in space, the flying direction of the particles P passing through the scanning space Z can be determined. It can be determined reliably.
【００２２】また、上記一実施例では照射光学手段とし
てスキャナによって揺動駆動されるミラ−を用い、この
ミラ−にレ−ザ光Ｌを入射させることで走査させるよう
にしたが、図５と図６に示す照射光学手段を用いること
で、レ−ザ光Ｌによって所定の大きさの空間を照射する
ようにしてもよい。つまり、光ファイバ２から出射した
レ−ザ光Ｌはシリンドリカル凹レンズ２５に入射してそ
のビ−ム径が一方向に拡大される。その拡大方向をＸと
する。Further, in the above embodiment, a mirror driven to swing by a scanner is used as the irradiation optical means, and scanning is performed by making the laser beam L incident on this mirror. By using the irradiation optical means shown in FIG. 6, a space of a predetermined size may be irradiated with the laser beam L. That is, the laser beam L emitted from the optical fiber 2 enters the cylindrical concave lens 25 and its beam diameter is expanded in one direction. Let X be the direction of expansion.
【００２３】ついで、レ−ザ光Ｌは、上記シリンドリカ
ル凹レンズ２５と軸線方向を同一、つまり上記Ｘ方向と
直交させて配置された第１のシリンドリカル凸レンズ２
６に入射する。この第１のシリンドリカル凸レンズ２６
によってＸ方向に拡大されたレ−ザ光Ｌは平行光線とな
る。Next, the laser beam L passes through the first cylindrical convex lens 2 which is disposed in the same axial direction as the cylindrical concave lens 25, that is, perpendicular to the X direction.
6. This first cylindrical convex lens 26
The laser beam L expanded in the X direction becomes a parallel beam.
【００２４】第１のシリンドリカル凸レンズ２６から出
射したレ−ザ光Ｌは、軸線をＸ方向に沿わせて配置され
た第２のシリンドリカル凸レンズ２７に入射する。それ
によって、レ−ザ光Ｌは、図６に示すようにＸ方向と直
交するＹ方向に収束されてシ−ト状となるから、そのシ
−トの大きさに応じた空間を照射することができる。The laser beam L emitted from the first cylindrical convex lens 26 enters a second cylindrical convex lens 27 arranged with its axis along the X direction. As a result, the laser beam L is converged in the Y direction perpendicular to the X direction as shown in FIG. Can be done.
【００２５】なお、この発明に用いられるレ−ザ光源は
、Ｈｅ −Ｎｅ レ−ザを基本としているが、イメ−ジ
インテンシファイヤの受光感度特性を変更することで、
Ａｒ レ−ザや半導体レ−ザなど他のレ−ザを用いるこ
ともできる。さらに、レ−ザ光を直角三角形状に成形す
る成形光学手段は、アパ−チャ−やフィルタに代わり、
レンズ系を用いるようにしてもよい。The laser light source used in this invention is basically a He-Ne laser, but by changing the light receiving sensitivity characteristics of the image intensifier,
Other lasers such as Ar lasers and semiconductor lasers can also be used. Furthermore, the shaping optical means that shapes the laser beam into a right triangle shape replaces the aperture and filter.
A lens system may also be used.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、光源から
出力される計測光の強度分布を成形光学手段によって直
角三角形状に成形し、この直角三角形状の計測光で空間
を照射するとともに、上記空間を飛来する微粒子からの
散乱光を撮像するようにした。As described above, the present invention shapes the intensity distribution of measurement light output from a light source into a right triangular shape by a shaping optical means, illuminates a space with this right triangular measurement light, and Scattered light from fine particles flying through the above space was imaged.
【００２７】そのため、計測光によって照射される空間
を飛来する微粒子から散乱した散乱光の強度は、直角三
角形状をなした計測光の強度分布に応じて異なるから、
その散乱光がなす画像を処理することで、上記微粒子が
計測光を横切った方向、つまり微粒子の飛来方向を確実
に判定することができる。Therefore, the intensity of the scattered light scattered from the particles flying through the space irradiated by the measurement light varies depending on the intensity distribution of the measurement light in the shape of a right triangle.
By processing the image formed by the scattered light, it is possible to reliably determine the direction in which the fine particles cross the measurement light, that is, the direction in which the fine particles fly.
【図１】この発明の一実施例の全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】同じく成形光学手段の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the shaping optical means.
【図３】同じく微粒子の飛来方向と散乱光による画像と
の関係の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of the relationship between the flying direction of fine particles and an image obtained by scattered light.
【図４】この発明の他の実施例の成形光学手段の説明図
。FIG. 4 is an explanatory diagram of a shaping optical means according to another embodiment of the present invention.
【図５】この発明の他の実施例の照射光学手段の平面図
。FIG. 5 is a plan view of an irradiation optical means according to another embodiment of the present invention.
【図６】同じく側面図。FIG. 6 is a side view as well.
【図７】従来の微粒子の飛来方向と散乱光による画像と
の関係の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the conventional flying direction of fine particles and an image based on scattered light.
１…レ−ザ光源、３…アパ−チャ−（成形光学手段）、
４…スキャナ（照射光学手段）、５…ミラ−（照射光学
手段）、８…ＣＣＤカメラ（受光光学手段）、９…画像
処理部（処理手段）。1... Laser light source, 3... Aperture (molding optical means),
4... Scanner (irradiation optical means), 5... Mirror (irradiation optical means), 8... CCD camera (light receiving optical means), 9... Image processing section (processing means).
Claims (1)
子の計測装置において、計測光を出力する光源と、この
光源からの計測光の強度分布を直角三角形状に成形する
成形光学手段と、この成形光学手段によって成形された
計測光を上記空間に照射させる照射光学手段と、上記空
間を微粒子が通過することで発生する散乱光を検出する
受光光学手段と、この受光光学手段によって検出された
散乱光を画像処理することで上記微粒子の飛来方向を求
める処理手段とを具備したことを特徴とする微粒子の計
測装置。1. A particle measuring device for measuring particles floating in space, comprising: a light source for outputting measurement light; a shaping optical means for shaping the intensity distribution of the measurement light from the light source into a right triangular shape; An irradiation optical means for irradiating the space with measurement light shaped by the optical means, a light receiving optical means for detecting scattered light generated when particles pass through the space, and a scattered light detected by the light receiving optical means. 1. A particle measuring device comprising: processing means for determining the flying direction of the particles by performing image processing on the particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3456291A JPH04273042A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Corpuscle measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3456291A JPH04273042A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Corpuscle measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273042A true JPH04273042A (en) | 1992-09-29 |
Family
ID=12417758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3456291A Pending JPH04273042A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Corpuscle measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04273042A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07229826A (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Nec Corp | Method and apparatus for measuring floating dust |
| JP2015519575A (en) * | 2012-06-15 | 2015-07-09 | ハンディエム・インコーポレーテッド | Method and flow cell for characterizing particles with non-Gaussian temporal signals |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3456291A patent/JPH04273042A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07229826A (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Nec Corp | Method and apparatus for measuring floating dust |
| JP2015519575A (en) * | 2012-06-15 | 2015-07-09 | ハンディエム・インコーポレーテッド | Method and flow cell for characterizing particles with non-Gaussian temporal signals |
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