研究開発された技術紹介

電子機器の小型･高密度集積化の要請の元で、LSIの微細化が進んでおり、製造プロセスで使用される流体中のパーティクル(微粒子)の評価･管理が重要になっているが、現状のパーティクルカウンターは粒径100NM以下の確実な計数やバブル混入流体での計測が困難である。従来の散乱光方式に変わる干渉縞方式を採用し、超純水では50NM、微小バブル(気泡)のある高温薬液ではインラインにおいて100NM以上のパーティクルのリアルタイム計数を可能とするパーティクル検出技術を開発する

バブルと個体パーティクルの分別、高温薬液中及び超純水中でのパーティクルの計測実現を目標とする

(新技術)
発生する干渉縞を受けた受光素子が出す電気信号の特性解析を行い、信号の形状的差異により分別のデジタルロジックに落とし込む

(新技術の特徴)
高温薬液中で100nm以下、超純水中で50nm以下のパーティクルを計測する

・バブル発生対応の実験ラインの開発
-バブとパーティクルの切り分け評価試験の実験ラインを製作した
・バブルによる干渉縞の理論的解析
-微小粒子の干渉縞は集束光の方が明確に観測されることを確認した
・バブル対応パーティクル検出器の開発
-バブル由来の電気信号とパーティクル由来の電気信号を弁別し、パーティクルの個数濃度を表示する計測機の開発と実用化を行った
・高温薬液対応パーティクル検出器の開発
-高温での耐久性と薬液内のパーティクルの検出可能な検知器を開発した
・紫外線レーザ対応部材選定
・超純水対応パーティクル検出器の開発
-常温超純水中に存在するパーティクルの計測を実行し、波長の影響による吸収の悪影響を確認した

・高温薬液及び超純水中のパーティクル検出装置
・洗浄工程における洗浄度の監視用センサ
・液中の検出だけでなく、Pm2.5や黄砂、火山灰等大気中の汚染物質の検出装置

・実用化については80nm以下の検出については今後の課題となり、補完研究にて継続を行うこととなった
・事業化については、0.5μm以上の粒子検出を中心に安価な製品の企画を開始した

・リボンビームによる安定的な粒子の検出により、市場が拡大
-3次元的に絞っていた集束光から、面のビームであるリボンビームを作成、これを小さく絞ることにより、1μm以上の粒子を検出可能とした
-ビームの絞り角が小さいことにより、集束光の問題となっていたデータのバラつきを抑えることが可能である
・高温・薬液中でのセンシング可能による市場の拡大
-高温評価試験において、パーティクルセンサの放熱性能、高温時の電子回路の正常動作、セルの耐熱性、いずれも目標を達成した
・センサー開発の低コスト化を実現
-干渉縞直接測定方式なら光学系のコストダウンが見込まれるのでセンサー自身のコスト低減が可能
-コスト的に既存の装置に付加価値として組み込むことも可能となる

・干渉縞直接測定方式が散乱光方式よりも被検出粒子の濃度が高い領域まで測定可能であるメリットと、本研究開発で行ったリボンビームを用いての検出確率の向上性を用いて、検出可能な粒径が数100nm～数10μmを中心とした商品の開発を考えている
・装置もしくはシステムへの組込みを配慮した小型化を図る
・粒径分布測定ではなく、通過粒子個数のカウント機能や粒子数による単純な機能を設け、より安価なセンサーの商品開発を行う