特許 6395138 粒子計測装置および粒子計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6395138

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】粒子計測装置および粒子計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/06 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   G01N15/06 D

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-180055(P2015-180055)

(22)【出願日】2015年9月11日

(65)【公開番号】特開2017-53822(P2017-53822A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2017年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】317006041

【氏名又は名称】東芝メモリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】黒田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】平野 雅輝

(72)【発明者】

【氏名】大塚 賢一

【審査官】 西岡 貴央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−００４６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８３９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５７５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２４６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２７２６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０１０６９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−２２５９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１気体を導入する第１供給部と、
濾過された第２気体を導入する第２供給部と、
前記第１気体と前記第２気体との混合気体に光を照射する光源と、
前記混合気体からの反射光を検知し、前記混合気体に含まれる粒子数を計測する光検知部と、
前記混合気体を吸引するポンプと、
前記第１供給部に設けられた第１バルブと、
前記第２供給部に設けられた第２バルブと、
予め設定された前記第１気体の第１流量、並びに、前記ポンプによって吸引される前記混合気体の吸引流量を記憶する記憶部と、
前記第１流量の前記第１気体を供給するように前記第１バルブを制御し、並びに、前記吸引流量から前記第１流量を減算した第２流量の第２気体を供給するように前記第２バルブを制御する制御部と、
計測の対象となる環境における或るパラメータの測定値を入力する入力部とを備え、
前記記憶部は、予め設定された前記パラメータの設定条件を格納し、
前記制御部は、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合している場合に、前記第１気体の前記第１流量を所定流量だけ増大させるように前記第１バルブを制御し、
前記第１気体の前記第１流量を前記所定流量だけ増大させた後に、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しなくなった場合に、前記制御部は、前記第１気体の前記第１流量を所定流量だけ低下させて固定するように前記第１バルブを制御する、粒子計測装置。

【請求項2】

前記第１供給部と前記第２供給部との間に接続され、前記第１気体に前記第２気体を混合し前記混合気体とする攪拌部をさらに備えた、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項3】

前記第２供給部に設けられ、外部からの気体を通過させて前記第２気体を生成するフィルタをさらに備えている、請求項１または請求項２に記載の粒子計測装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記光検知部によって計測された粒子数と前記第１流量とに基づいて、前記第１気体に含まれる粒子の濃度を算出する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の粒子計測装置。

【請求項5】

前記第１流量が前記吸引流量よりも小さい場合に、前記制御部は、前記第２流量の第２気体を供給するように前記第２バルブを制御し、
前記第１流量が前記吸引流量以上の場合に、前記制御部は、前記第２気体を供給しないように前記第２バルブを閉じる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の粒子計測装置。

【請求項6】

計測の対象となる環境における或るパラメータの測定値を入力する入力部をさらに備え、
前記記憶部は、予め設定された前記パラメータの設定条件を格納し、
前記制御部は、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合していない場合に、前記第１気体の前記第１流量を所定流量だけ低減させるように前記第１バルブを制御し、
前記第１気体の前記第１流量を前記所定流量だけ低減させた後に、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合した場合に、前記制御部は、前記第１気体の前記第１流量を固定する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の粒子計測装置。

【請求項7】

第１気体を導入する第１供給部と、
濾過された第２気体を導入する第２供給部と、
前記第１気体と前記第２気体との混合気体に光を照射する光源と、
前記混合気体からの反射光を検知し、前記混合気体に含まれる粒子数を計測する光検知部と、
前記混合気体を吸引するポンプと、
前記第１供給部に設けられた第１バルブと、
前記第２供給部に設けられた第２バルブと、
予め設定された前記第１気体の第１流量、並びに、前記ポンプによって吸引される前記混合気体の吸引流量を記憶する記憶部と、
前記第１流量の前記第１気体を供給するように前記第１バルブを制御し、並びに、前記吸引流量から前記第１流量を減算した第２流量の第２気体を供給するように前記第２バルブを制御する制御部と、
計測の対象となる環境における或るパラメータの測定値を入力する入力部とを備え、
前記記憶部は、予め設定された前記パラメータの設定条件を格納し、
前記制御部は、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合していない場合に、前記第１気体の前記第１流量を所定流量だけ低減させるように前記第１バルブを制御し、
前記第１気体の前記第１流量を前記所定流量だけ低減させた後に、前記パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合した場合に、前記制御部は、前記第１気体の前記第１流量を固定する、粒子計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明による実施形態は、粒子計測装置および粒子計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

気体中に含まれる微粒子（パーティクル）の個数または濃度を計測するために、光学式粒子計測装置（パーティクルカウンタ）が用いられることがある。光学式粒子計測装置は、測定環境から所定量の雰囲気を吸引し、吸引した雰囲気にレーザ光を照射した際に発生する散乱光を検出することによって微粒子の個数または濃度を計測する。

【0003】

しかし、微粒子を正確に検知するために必要な気体量が多いと、測定の対象となる環境の状態を変化させてしまうおそれがある。例えば、半導体製造装置のチャンバ内の微粒子濃度を測定する場合、チャンバから吸引する気体量が多すぎると、チャンバ内のプロセス環境（例えば、気圧等）が変化してしまう可能性がある。このような場合、半導体製造装置は半導体装置を設計通りに製造することができなくなってしまう。

【0004】

また、測定雰囲気中に高濃度の微粒子が含まれている場合、光学式粒子計測装置は、複数の微粒子を１つの微粒子としてカウントするおそれがある。このような場合、光学式粒子計測装置は、微粒子の個数や濃度を正確に計測することができなくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２０２９６５号公報

【特許文献2】特開平０９−３０４２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

測定環境の変化を抑制しつつ、粒子の個数や濃度を正確に計測することができる粒子計測装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態による粒子計測装置は、第１気体を導入する第１供給部を備える。第２供給部は、濾過された第２気体を導入する。光源は、第１気体と第２気体との混合気体に光を照射する。光検知部は、混合気体からの反射光を検知し、混合気体に含まれる粒子数を計測する。ポンプは、混合気体を吸引する。第１バルブは、第１供給部に設けられている。第２バルブは、第２供給部に設けられている。記憶部は、予め設定された第１気体の第１流量、並びに、ポンプによって吸引される混合気体の吸引流量を記憶する。制御部は、第１流量の第１気体を供給するように第１バルブを制御し、並びに、吸引流量から第１流量を減算した第２流量の第２気体を供給するように第２バルブを制御する。入力部は、計測の対象となる環境における或るパラメータの測定値を入力するとを備えている。記憶部は、予め設定されたパラメータの設定条件を格納する。制御部は、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合している場合に、第１気体の第１流量を所定流量だけ増大させるように第１バルブを制御する。第１気体の第１流量を所定流量だけ増大させた後に、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しなくなった場合に、制御部は、第１気体の第１流量を所定流量だけ低下させて固定するように第１バルブを制御する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態による粒子計測装置１の構成の一例を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図。

【図3】第２の実施形態によるによる粒子計測装置２の構成の一例を示すブロック図。

【図4】第２の実施形態による粒子計測装置２の動作の一例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による粒子計測装置１の構成の一例を示すブロック図である。粒子計測装置１は、第１供給部１０と、第２供給部２０と、攪拌部２５と、光源３０と、光検知部４０と、ポンプ５０と、第１バルブ６０と、第２バルブ７０と、制御部８０と、ユーザインタフェース８３と、記憶部８５と、表示部８７と、フィルタ９０、９５とを備えている。

【0011】

粒子計測装置１は、測定の対象となる環境１００から気体を得て、その気体中に存在する粒子（パーティクル）の個数や濃度を測定する。即ち、粒子計測装置１は、所謂、パーティクルカウンタでよい。測定の対象となる環境１００は、例えば、半導体製造プロセスに用いられるクリーンルーム内の環境、あるいは、半導体製造装置のチャンバ内の環境等でよい。

【0012】

第１供給部１０は、環境１００と粒子計測装置１との間を接続する配管であり、環境１００内の被計測用の気体（第１気体：以下、被計測気体ともいう）を粒子計測装置１へ導入する。環境１００内の気体は、ポンプ５０によって吸引されることによって環境１００から第１供給部１０内へ導入される。第１供給部１０は、導入された気体を攪拌部２５へ送る。被計測気体は、例えば、空気、あるいは、半導体製造プロセスに用いられるプロセスガスでよい。

【0013】

第２供給部２０は、その一端が攪拌部２５に接続され、他端が粒子計測装置１の外部にある配管であり、粒子計測装置１の外部の気体を、フィルタ９０を介して導入する。外部の気体は、フィルタ９０によって濾過されてから攪拌部２５へ導入される。これにより、第２供給部２０は、外部の気体から不純物としての粒子を取り除いた清浄な気体（第２気体：以下、清浄気体ともいう）を攪拌部２５へ供給することができる。あるいは、第２供給部２０は、既に粒子を取り除いた清浄気体をボンベ等から導入してもよい。この場合、フィルタ９０は必ずしも設ける必要は無い。清浄気体は、ポンプ５０によって吸引されることによって第２供給部１０内へ導入され、攪拌部２５へ供給される。清浄気体は、粒子が非常に少ない、あるいは、粒子がほとんど無い気体である。また、清浄気体は、被計測気体と同一種類の気体であってもよく、あるいは、被計測気体とは異なる種類の気体であってもよい。例えば、被計測用の気体が危険な活性ガスである場合、清浄気体は、被計測気体とは異なる安全な不活性ガスであってもよい。

【0014】

攪拌部２５は、第１供給部１０と第２供給部２０との間の接続部に設けられており、第１供給部１０からの被計測気体と第２供給部２０からの清浄気体とを攪拌し混合する。これにより、被計測気体と清浄気体とから混合気体が生成される。混合気体は、被計測気体を清浄気体で希釈した気体と言ってもよい。

【0015】

光源３０は、攪拌部２５の下流に設けられており、レーザ光を混合気体に照射する。レーザ光は、混合気体中に存在する粒子に照射されると、粒子において散乱（反射）される。この散乱光（反射光）の一部が光検知部４０に入射する。

【0016】

光検知部４０は、粒子からの反射光を受けるように設置されている。光検知部４０は、混合気体からの反射光を検知し、混合気体に含まれる粒子数をカウントする。混合気体は、後述するように予め設定されたポンプ５０の吸引流量に従って流れている。従って、制御部８０は、単位時間に計測された粒子数と単位時間に流れた混合気体の量（体積）に基づいて、混合気体中に含まれている粒子濃度（粒子密度）を算出することができる。

【0017】

ポンプ５０は、第１供給部１０、第２供給部２０および攪拌部２５から気体を吸引する。ポンプ５０が気体を吸引することによって、第１および第２供給部１０、２０のそれぞれから被計測気体および清浄気体が導入される。気体中の粒子数を正確に計測するためには、或る程度の気体の流量が必要となる。従って、ポンプ５０は、粒子数の計測に必要な規定流量以上の流量の気体を吸引するように設定されている。即ち、ポンプ５０の吸引流量は、上記規定流量以上の所定の吸引流量に予め設定されている。尚、ポンプ５０の吸引流量は、記憶部８５に予め格納されている。

【0018】

第１バルブ６０は、第１供給部１０に設けられており、第１供給部１０の開口度（開口面積）を調節する。これにより、第１バルブ６０は、第１供給部１０から供給される被計測気体の流量を調節する。被計測気体の流量は、環境１００の状態（例えば、圧力、気体濃度、温度等）を変更しない程度の流量（第１流量）に設定される。尚、被計測気体の流量は、粒子の計測処理前に記憶部８５に予め登録される。

【0019】

第２バルブ７０は、第２供給部２０に設けられており、第２供給部２０の開口度（開口面積）を調節する。これにより、第２バルブ７０は、第２供給部２０から供給される清浄気体の流量を調節する。清浄気体の流量は、予め設定されたポンプ５０の吸引流量から被計測気体の流量（第１流量）を減算した流量（第２流量）である。尚、清浄気体の流量については、後で詳細に説明する。

【0020】

制御部８０は、光源３０、光検知部４０、第１および第２バルブ６０、７０に電気的に接続されており、これらを制御する。例えば、制御部８０は、光源３０からレーザ光を所定時間発生させ、光源３０の動作と同期して光検知部４０で計測された粒子数を得る。これにより、所定時間に流れた混合気体中の粒子数が判明する。所定時間に流れた混合気体の量と該混合気体中の粒子数とに基づいて、混合気体中に含まれている粒子濃度（粒子密度）が算出され得る。

【0021】

また、制御部８０は、第１および第２バルブ６０、７０の開口度を制御し、被計測気体の流量と清浄気体の流量との比率を調節することができる。例えば、記憶部８５に登録された被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量よりも少ない場合に、制御部８０は、清浄気体を補充することによって混合気体の流量をポンプ５０の吸引流量にほぼ等しくすることができる。即ち、制御部８０は、混合気体の流量をポンプ５０の吸引流量にほぼ等しくしつつ、第１および第２バルブ６０、７０の開口度を制御することにより、混合気体中の被計測気体と清浄気体との比率を変更することができる。

【0022】

また、第１および第２バルブ６０、７０の開口度を設定すると、混合気体中に含まれる被計測気体の量と清浄気体の量とが決まるので、制御部８０は、混合気体中に含まれる粒子数と混合気体中に含まれる被計測気体の量（体積）とに基づいて、被計測気体中の粒子濃度を算出することができる。このように、制御部８０は、被計測気体中の粒子濃度を算出することができる。

【0023】

ユーザインタフェース８３は、オペレータが計測条件を設定し、入力するときに用いられる。ユーザインタフェース８３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等のデータ入力装置でよい。オペレータは、ユーザインタフェース８３を用いて、例えば、被計測気体の流量を入力する。入力された被計測気体の流量は、記憶部８５へ登録される。

【0024】

記憶部８５は、予め設定されたポンプ５０の吸引流量を記憶する。ポンプ５０の吸引流量は、上述の通り予め設定されており、例えば、粒子計測装置１の製造時に記憶部８５に登録されている。また、記憶部８５は、計測時に入力された被計測気体の流量（第１流量）を記憶する。被計測気体の流量は、環境１００の状態を変更しない程度の流量にする必要がある。例えば、半導体製造装置のチャンバから被計測気体を採取する場合、被計測気体の流量は、チャンバ内の気圧、気体濃度、温度等のプロセス条件があまり変化しないように所定流量未満にする必要がある。このような場合、オペレータは、被計測気体の流量を上記所定流量未満の値に設定し、その値をユーザインタフェース８３に入力する。

【0025】

表示部８７は、記憶部８５に格納されている設定条件、制御部８０で算出された粒子数または粒子濃度等を表示する。表示部８７は、例えば、ディスプレイ、タッチパネル等でよい。ユーザインタフェース８３および表示部８７は、同一のタッチパネルとして構成してもよい。

【0026】

フィルタ９０は、外部からの気体を通過させて清浄気体を生成するために第２供給部２０に設けられている。フィルタ９０は、外気を濾過することによって清浄気体を生成することができる。また、第２供給部２０は、清浄気体を有するボンベ等に接続され、そのボンベから清浄気体をそのまま攪拌部２５へ供給してもよい。この場合、フィルタ９０は、必ずしも設ける必要はない。勿論、第２供給部２０は、ボンベからの清浄気体を、さらにフィルタ９０を介して攪拌部２５へ供給してもよい。この場合、フィルタ９０は、第２供給部２０から供給される清浄気体の清浄度を維持する役目を果たす。

【0027】

排気管９９は、ポンプ５０に接続されており、ポンプ５０を通過した混合気体を粒子計測装置１の外部へ排出する。フィルタ９５は、混合気体から粒子を取り除くために設けられている。

【0028】

次に、粒子計測装置１の動作を説明する。

【0029】

図２は、第１の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図である。尚、ポンプ５０の吸引流量は予め設定されており、記憶部８５に既に格納されている。

【0030】

まず、被計測気体の流量を設定する（Ｓ１０）。被計測気体の流量は、オペレータが設定し、ユーザインタフェース８３において入力する。被計測気体の流量は、記憶部８０へ格納される。被計測気体の流量は、上述のように、環境１００の状態（例えば、圧力、気体濃度、温度等）を変更しないようにオペレータにより設定される。

【0031】

次に、制御部８０は、記憶部８５に格納されたポンプ５０の吸引流量とステップＳ１０で設定された被計測気体の流量とを比較する（Ｓ２０）。被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量よりも小さい場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、制御部８０は、ポンプ５０の吸引流量から被計測気体の流量を減算し、その減算結果を清浄気体の流量に設定する（Ｓ３０）。例えば、ポンプ５０の吸引流量が３０リットル／分に設定されており、被計測気体の流量が１リットル／分に設定されている場合、制御部８０は、清浄気体の流量を２９リットル／分と決定する。

【0032】

一方、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量以上の場合（Ｓ２０のＮＯ）、制御部８０は、清浄気体を補充すること無く、環境１００からの被計測気体をポンプ５０の吸引流量にする（Ｓ４０）。即ち、この場合、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量とほぼ等しくなる。

【0033】

次に、制御部８０は、第１バルブ６０および第２バルブ７０の開口度を設定する（Ｓ５０）。このとき、制御部８０は、ステップＳ１０で設定された被計測気体の流量を第１供給部１０から供給するために、第１バルブ６０の開口度を制御する。また、制御部８０は、ステップＳ２０で算出した清浄気体の流量を第２供給部２０から供給するために、第２バルブ７０の開口度を制御する。例えば、上記具体例においては、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量よりも小さい場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、制御部８０は、被計測気体の流量が１リットル／分になるように第１バルブ６０を制御し、かつ、清浄気体の流量が２９リットル／分になるように第２バルブ７０を制御する。これにより、第１供給部１０からの第１流量（例えば、１リットル／分）の被計測気体および第２供給部２０からの第２流量（例えば、２９リットル／分）の清浄気体が、ポンプ５０の吸引流量（例えば、３０リットル／分）にほぼ等しい混合気体となる。尚、計測処理を短縮化するために、第１バルブ６０および第２バルブ７０はほぼ同時に制御されることが好ましい。

【0034】

このように、制御部８０は、混合気体の流量がポンプ５０の吸引流量となるように、第１および第２バルブ６０、７０の開口度を制御する。本実施形態では、被計測気体の流量およびポンプ５０の吸引流量は予め設定されている。従って、制御部８０は、予め設定された流量（第１流量）の被計測気体を供給するように第１バルブ６０を制御し、尚且つ、ポンプ５０の吸引流量から被計測気体の流量を減算した流量（第２流量）の清浄気体を供給するように第２バルブ７０を制御する。即ち、制御部８０は、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量に対して足りない分を補うために、清浄気体を補充する。ここで、被計測気体の流量をＦ１とし、清浄気体の流量をＦ２とし、吸引流量をＦｐとすれと、式１が成り立つ。
Ｆ２＝Ｆｐ−Ｆ１ （式１）
このように、本実施形態による粒子計測装置１は、清浄気体を被計測気体に補充することによって流量の少ない被計測気体をポンプ５０の吸引流量に等しい混合気体にすることができる。これにより、粒子計測装置１は、被計測気体内に含まれる粒子数を正確に計測することができる。

【0035】

一方、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量以上の場合（Ｓ２０のＮＯ）、制御部８０は、被計測気体の流量が３０リットル／分になるように第１バルブ６０を制御し、かつ、清浄気体の流量がゼロになるように（清浄気体を供給しないように）第２バルブ７０を閉じる。この場合、混合気体はほとんど被計測気体となる。

【0036】

次に、ポンプ５０を起動させ、被計測気体および清浄気体を攪拌部２５に導入する（Ｓ６０）。攪拌部２５は、第１供給部１０からの被計測気体および第２供給部２０からの清浄気体を攪拌し混合する（Ｓ７０）。攪拌部２５で生成された混合気体は、光源３０および光検知部４０の測定箇所へ供給される。

【0037】

次に、光源３０が混合気体へレーザ光を照射し、光検知部４０が混合気体中の粒子で反射した反射光を検知する。光検知部４０は、反射光を検知し、混合気体に含まれる粒子数を計測する（Ｓ８０）。

【0038】

次に、制御部８０が光検知部４０によって計測された粒子数と混合気体の流量または被計測気体の流量とに基づいて、混合気体または被計測気体に含まれる粒子の濃度を算出する（Ｓ９０）。混合気体の粒子濃度は、単位時間に計測された粒子数と、その単位時間に流れた混合気体の量（体積）とに基づいて算出され得る。例えば、上記具体例において、単位時間を１分間とし、１分間に混合気体が３０リットル流れ、粒子がｎ個（ｎは正整数）検出された場合、混合気体の粒子濃度は、ｎ／３０ 個／リットルとなる。このように、制御部８０は、計測された粒子数と混合気体の流量とに基づいて、混合気体中に含まれる粒子濃度を算出することができる。

【0039】

さらに、被計測気体の流量は予め設定されているので、制御部８０は、計測された粒子数と被計測気体の流量とに基づいて、被計測気体中の粒子濃度も算出可能である。例えば、上記具体例において、単位時間（１分間）に被計測気体が１リットル流れ、粒子がｎ個検出された場合、被計測気体の粒子濃度は、ｎ個／リットルとなる。このように、制御部８０は、計測された粒子数と被計測気体の流量とに基づいて、被計測気体に含まれる粒子濃度を算出することができる。

【0040】

次に、制御部８０は、混合気体の粒子濃度または被計測気体の粒子濃度を表示部８７に表示する（Ｓ１００）。これにより、オペレータは、混合気体の粒子濃度または被計測気体の粒子濃度を知ることができる。

【0041】

その後、計測に用いられた混合気体は、フィルタ９５を介して排気管９９から粒子計測装置１の外部へ排出される。

【0042】

このように、本実施形態による粒子計測装置１は、被計測気体を供給する第１供給部１０だけでなく、濾過された清浄気体を供給する第２供給部２０を備えている。これにより、被計測気体の流量がポンプ５０の吸引流量よりも小さい場合であっても、第２供給部２０が清浄気体を被計測気体に補充することによって、粒子計測装置１は、ポンプ５０の吸引流量に等しい流量の混合気体を供給することができる。これにより、粒子計測装置１は、環境１００から採取する被計測気体の流量を少なくしつつ、被計測気体に含まれる粒子数を正確に計測することができる。環境１００から採取する被計測気体の流量を少なくすることによって、環境１００の状態に影響を与えることなく、被計測気体の粒子濃度を正確に計測することができる。例えば、半導体製造装置のチャンバ内のプロセス環境（例えば、気圧、気体濃度、温度等）をほとんど変化させない。これにより、半導体製造装置に粒子計測装置１を取り付けて被計測気体の粒子濃度を計測する場合に、オペレータは、既存のプロセス条件を半導体製造装置に設定すればよく、プロセス条件を設定し直す必要が無い。また、半導体製造装置は、既存のプロセス条件で半導体装置を設計通りに製造することができる。

【0043】

また、被計測気体中の粒子濃度が非常に高い場合に、被計測気体の流量をポンプ５０の吸引流量よりも小さく設定すれば、第２供給部２０が、清浄気体を被計測気体に補充する。これにより、清浄気体で被計測気体を希釈することができる。清浄気体で被計測気体を希釈することによって、光検知部４０が複数の微粒子を１つの微粒子としてカウントすることを抑制することができる。その結果、粒子計測装置１は、被計測気体中の粒子濃度が非常に高い場合であっても、被計測気体の粒子の個数や濃度を正確に計測することができる。

【0044】

また、本実施形態において、第２供給部２０は、ポンプ５０の吸引流量から被計測気体の流量を減算した流量の清浄気体を供給する。ポンプ５０の吸引流量は予め設定されており、被計測気体の流量は計測時に設定される。従って、制御部８０は、ポンプ５０の吸引流量から被計測気体の流量を減算することによって、清浄気体の流量を自動で決定し、その流量の清浄気体を供給するように第２バルブ７０を自動で制御することができる。その結果、粒子計測装置１は、オペレータが被計測気体の流量を各計測ごとに変化させても、被計測気体および清浄気体の混合気体の流量をポンプ５０の吸引流量に自動で適合させることができる。

【0045】

さらに、被計測気体に補充される清浄気体は、粒子（不純物）をほとんど含まないので、混合気体に含まれる粒子数は、被計測気体に含まれる粒子数とほぼ等しいと考えてよい。従って、制御部８０は、混合気体に含まれる粒子数と被計測気体の流量とに基づいて、被計測気体に含まれる粒子濃度を算出することができる。即ち、本実施形態による粒子計測装置１は、混合気体中の粒子数を計測しているが、被計測気体中の粒子濃度を計測することと等価である。これにより、粒子計測装置１は、混合気体中の粒子濃度だけでなく、被計測気体中の粒子濃度を算出することができる。

【0046】

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態によるによる粒子計測装置２の構成の一例を示すブロック図である。粒子計測装置２は、入力部８９をさらに備えている。入力部８９は、計測の対象となる環境１００におけるパラメータの測定値を受け取る。環境１００におけるパラメータは、例えば、半導体製造装置のチャンバ内の気圧、気体濃度、温度等でよい。入力部８９は、例えば、半導体製造装置に設けられた圧力センサ（図示せず）と接続されており、その圧力センサからチャンバ内の気圧の測定値を受け取る。あるいは、入力部８９は、例えば、半導体製造装置に設けられた濃度センサ（図示せず）と接続されており、その濃度センサからチャンバ内の気体濃度の測定値を受け取る。あるいは、入力部８９は、例えば、半導体製造装置に設けられた温度計（図示せず）と接続されており、その温度計からチャンバ内の温度の測定値を受け取る。尚、第２実施形態では、入力部８９は、オンラインで計測対象の装置と接続されている。しかし、環境１００のパラメータの測定値は、オペレータが測定し、オペレータがマニュアルで入力部８９あるいはユーザインタフェース８３から入力してもよい。

【0047】

記憶部８５は、入力部８９で受け取ったパラメータの測定値を格納する。また、記憶部８５は、パラメータの設定条件を格納する。パラメータの設定条件は、例えば、プロセス条件におけるチャンバ内の気圧の許容範囲、気体濃度の許容範囲、温度の許容範囲等である。第２の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態の対応する構成と同様でよい。

【0048】

パラメータの測定値がこのようなパラメータの設定条件に適合している場合には、粒子計測装置１は、環境１００の状態の変化を抑制しつつ、被計測気体の粒子濃度を計測することができる。しかし、パラメータの測定値がパラメータの設定条件から外れた場合、粒子計測装置１は、環境１００の状態を大きく変化させるおそれがあるため、被計測気体の粒子濃度を計測することは好ましくない。

【0049】

そこで、第２の実施形態において、制御部８０は、パラメータの測定値を該パラメータの設定条件に適合させながら、被計測気体の流量をほぼ最大にするように第１バルブ６０を制御する。即ち、第２の実施形態では、第１バルブ６０の開口度は、オペレータによって設定されるのではなく、制御部８０によって自動で設定される。例えば、図４は、第２の実施形態による粒子計測装置２の動作の一例を示すフロー図である。図４を参照して、被計測気体の流量の設定方法をより詳細に説明する。尚、ポンプ５０の吸引流量は予め設定されており、記憶部８５に既に格納されている。

【0050】

まず、パラメータの設定条件および被計測気体の流量を設定する（Ｓ１１）。パラメータの設定条件は、上述の通り、例えば、プロセス条件におけるチャンバ内の気圧の許容範囲、気体濃度の許容範囲、温度の許容範囲等である。パラメータの設定条件は、オペレータが設定し、ユーザインタフェース８３において入力すればよい。被計測気体の流量も、オペレータが設定し、ユーザインタフェース８３において入力する。このとき、オペレータは、パラメータの設定条件に確実に適合するように、被計測気体の流量を或る程度小さい値に設定することが好ましい。被計測気体の流量は、記憶部８０へ格納される。

【0051】

次に、制御部８０は、被計測気体の流量に第１バルブ６０の開口度を設定する（Ｓ２１）。このとき、制御部８０は、ステップＳ１１で設定された被計測気体の流量を第１供給部１０から供給するために、第１バルブ６０の開口度を制御する。

【0052】

次に、ポンプ５０を起動させ、被計測気体を導入する（Ｓ３１）。このとき、第２バルブ７０は閉じていてよい。

【0053】

次に、入力部８９が環境１００におけるパラメータの測定値を入力する（Ｓ４１）。例えば、入力部８９は、半導体製造装置に設けられた圧力センサからチャンバ内の気圧の測定値を受け取る。あるいは、入力部８９は、半導体製造装置に設けられた濃度センサからチャンバ内の気体濃度の測定値を受け取る。あるいは、入力部８９は、半導体製造装置に設けられた温度計からチャンバ内の温度の測定値を受け取る。入力部８９は、半導体製造装置からパラメータの測定値を直接受け取ってもよい。あるいは、オペレータが、入力部８９にパラメータの測定値を入力してもよい。

【0054】

次に、制御部８０は、ステップＳ４１で入力したパラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しているか否かを判定する（Ｓ５１）。被計測気体の流量は、当初、比較的小さい値に設定されているので、パラメータの測定値は該パラメータの設定条件に適合しているものと考えられる。

【0055】

最初のパラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合している場合（Ｓ５１のＹＥＳ）、制御部８０は、被計測気体の流量を所定流量だけ増大させる（Ｓ６１）。さらに、上記ステップＳ２１〜Ｓ４１を再度実行する。さらに制御部８０は、パラメータの測定値と該パラメータの設定条件との比較を実行する（Ｓ７１）。パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合している場合（Ｓ７１のＹＥＳ）、ステップＳ６１、Ｓ２１〜Ｓ４１およびＳ７１を繰り返す。

【0056】

ここで、ステップＳ６１、Ｓ２１〜Ｓ４１およびＳ７１を繰り返すことによって、被計測気体の流量が次第に増大する。これにより、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しなくなった場合（Ｓ７１のＮＯ）、その直前の被計測気体の流量においては、パラメータの測定値は該パラメータの設定条件に適合しているはずである。従って、被計測気体の流量を所定流量ずつ次第に増大させた後に、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しなくなった場合（Ｓ７１のＮＯ）、制御部８０は、被計測気体の流量を所定流量だけ低減させて、直前の流量に戻し、被計測気体の流量をその流量に固定する（Ｓ８１）。

【0057】

一方、最初のパラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しない場合（Ｓ５１のＮＯ）、制御部８０は、被計測気体の流量を所定流量だけ低減させる（Ｓ９１）。さらに、上記ステップＳ２１〜Ｓ４１を再度実行する。さらに制御部８０は、パラメータの測定値と該パラメータの設定条件との比較を実行する（Ｓ１０１）。パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合しない場合（Ｓ１０１のＮＯ）、ステップＳ９１、Ｓ２１〜Ｓ４１およびＳ１０１を繰り返す。

【0058】

ここで、ステップＳ９１、Ｓ２１〜Ｓ４１およびＳ１０１を繰り返すことによって、被計測気体の流量が次第に低減する。これにより、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合した場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）、そのときの被計測気体の流量において、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合することになる。従って、被計測気体の流量を所定流量ずつ次第に低減させた後、パラメータの測定値が該パラメータの設定条件に適合した場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）、制御部８０は、被計測気体の流量をそのときの流量に固定する（Ｓ１１１）。

【0059】

その後、図２のステップＳ２０〜Ｓ１００を実行することによって、粒子計測装置１は、被計測気体の粒子濃度を計測することができる。

【0060】

このように、第２の実施形態によれば、粒子計測装置１は、パラメータの測定値を該パラメータの設定条件に適合させつつ、被計測気体の流量をほぼ最大値にすることができる。パラメータの測定値を該パラメータの設定条件に適合させつつ（環境１００の状態の変化を抑制させつつ）、被計測気体の流量をほぼ最大値に自動で設定することができる。また、第２の実施形態によれば、粒子計測装置１は、環境１００の状態に応じて被計測気体の流量および清浄気体の流量を自動で設定することができる。これにより、粒子濃度の計測時間が短縮され得る。さらに、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0061】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0062】

１・・・粒子計測装置、１０・・・第１供給部、２０・・・第２供給部、２５・・・攪拌部、３０・・・光源、４０・・・光検知部、５０・・・ポンプ、６０・・・第１バルブ、７０・・・第２バルブ、８０・・・制御部、８３・・・ユーザインタフェース、８５・・・記憶部、８７・・・表示部、９０、９５・・・フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】