JP2001013068A

JP2001013068A - 濃度計

Info

Publication number: JP2001013068A
Application number: JP18560999A
Authority: JP
Inventors: Kiichiro Tomioka; 紀一郎富岡
Original assignee: KOSU KK
Current assignee: KOSU KK
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】浮遊物などが堆積・固着する滞留部分の発生
原因をつくらず、また、既設の配管の径を変えることな
く、配管工事なしに取り付けることも可能な濃度計を提
供する。【解決手段】２つの発光素子１、２と、前記発光素子
１、２からの光を受光する２つの受光素子３、４と、前
記発光素子１、２からの測定対象波長の光を透過する材
料からなる配管５とを用いる濃度計Ｄにおいて、前記配
管５の外側に、前記２つの発光素子１，２を互いに近接
させ、かつ配管５の軸方向にならべて配置するととも
に、前記２つの受光素子３，４も互いに近接させ、かつ
配管５の軸方向にならべて配置し、さらに、１組の発光
素子１と受光素子３が互いに対向し、もう１組の発光素
子２と受光素子４も互いに対向するように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子を用いて濃度を測定する濃度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的な濁度を測定し、濁度と測定液濃
度との関係から濃度を算出する方法は、化学産業分野、
製薬工業分野、食品工業分野、排水処理分野などの広い
分野で、一般的に使用されている。そして、従来は、図
４（Ａ）に示すように、配管５の側方から浸漬型のセン
サ１６を挿入することで、濁度の測定を行っていた。

【０００３】しかし、上述の方法では、配管５内にセン
サ１６を挿入することで、配管５の内面に凹凸ができ、
これによって、測定液中の浮遊物などが堆積・固着する
滞留部分が発生するため、濃度にムラが生じてしまい、
精度のよい測定を行うことができなくなった。また、配
管５の径が小さいときは、センサ１６の直接挿入が困難
となり、別途センサ設置用のチャンバーを用いなければ
ならなかった。さらに、既設の配管５が測定対象波長の
光を透過させる材料からなっていても配管工事が必要で
あった。

【０００４】別の方法として、本発明者は、配管を測定
対象波長の光が透過する材料を用いて形成し、前記測定
対象波長の光を照射する発光素子と、それを受光する受
光素子を用いることを考えた。即ち、図４（Ｂ）に示す
ように、配管５の外側に、２つの発光素子１７、１８お
よび２つの受光素子１９、２０を、測定対象液Ｓが流れ
る配管５の軸方向に対して垂直な同一平面上に配置し、
また、１組の発光素子１７と受光素子１９を互いに対向
させるとともに、もう１組の発光素子１８と受光素子２
０も互いに対向させ、かつ１組の発光素子１７と受光素
子１９と、もう１組の発光素子１８と受光素子２０と
が、互いに配管５の軸回りに９０度の角度をなすように
配置するものである。上記の構成によれば、配管５の外
側に発光素子１７、１８および受光素子１９、２０を設
けるだけであるから、簡単な工事ですみ、また、配管５
の内壁に凹凸を生じさせないことから、浮遊物などが堆
積・固着する滞留部分の発生を防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の構成で
は、配管５の径が充分大きい場合には問題がないが、配
管５の径が所定の大きさよりも小さくなるに従い、発光
素子１７、１８および受光素子１９、２０が受ける配管
５の内壁からの影響が大きくなり、計測の精度が低下す
ることになる。

【０００６】また、径が小さい配管５の一部に、径の大
きい大径部分（図示せず）を設けることによって、上記
の構成に対応させることができるが、この場合、前記大
径部分周辺に測定液中の浮遊物などが堆積・固着するた
め、精度のよい測定を行うことができなくなる。

【０００７】この発明は上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、浮遊物などが堆積・固着する滞留
部分の発生原因をつくらず、また、既設の配管の径を変
えることなく、配管工事なしに取り付けることも可能な
濃度計を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の濃度計は、２つの発光素子と、前記発光
素子からの光を受光する２つの受光素子と、前記発光素
子からの測定対象波長の光を透過する材料からなる配管
とを用いる濃度計において、前記配管の外側に、前記２
つの発光素子を互いに近接させ、かつ配管の軸方向にな
らべて配置するとともに、前記２つの受光素子も互いに
近接させ、かつ配管の軸方向にならべて配置し、さら
に、１組の発光素子と受光素子が互いに対向し、もう１
組の発光素子と受光素子も互いに対向するように配置し
た（請求項１）。

【０００９】また、前記配管を外側から着脱自在に挟み
込むことが可能な部材の内側に、前記２つの発光素子お
よび２つの受光素子を設けるようにしてもよい（請求項
２）。

【００１０】上記の構成により、浮遊物などが堆積・固
着する滞留部分の発生原因をつくらず、また、既設の配
管の径を変えることなく、配管工事なしに取り付けるこ
とも可能な濃度計を提供することが可能となる。

【００１１】さらに、前記部材が、信号処理部と、表示
部と、操作部と、出力部とを備えているようにしてもよ
く（請求項３）、ウェーハ研磨装置のスラリー濃度を測
定することを目的としてもよい（請求項４）。また、前
記配管に代えて、測定対象波長の光を透過する材料から
なる筒状の構造物を用いてもよい（請求項５）。

【００１２】上記の構成による濃度計は、特に、半導体
分野でウェーハの研磨工程で使用されるスラリーの濃度
の監視に有効である。研磨装置にはスラリーを供給する
スラリー供給装置が個別研磨装置ごと、または複数台の
研磨装置に一括して供給できるスラリー供給装置が設け
られている。一般に、このような供給ラインはフッ素樹
脂を材料とする配管材料にて構成され、配管部分は極力
滞留部分がないように構成されている。滞留部分がある
と、スラリーが溜まり、スラリー中の研磨粒子が凝縮
し、均一な粒子分布を維持できなくなる。特にウェーハ
研磨工程では、このような凝縮した粒子が研磨装置に供
給されると、これがウェーハを傷つけ、甚大な被害を及
ぼす可能性がある。配管の材料であるフッ素樹脂は一般
にスラリー濃度の測定に必要な波長の光を透過するの
で、このまま配管部分を濁度の測定に利用でき、そのた
め滞留部分が全くない構造を実現できる。なお、このよ
うな粒子濃度は、研磨効率の安定化や、均一な研磨品質
の維持のために重要な要素である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を、図を
参照しながら説明する。図１（Ａ）および（Ｂ）は、請
求項１〜５に対応する第一実施例に係るインライン型の
濃度計Ｄの構成を概略的に示す一部拡大横断面図および
一部拡大縦断面図である。１、２は例えば赤外線などの
光を発する発光素子（例えばＬＥＤ）であり、３、４は
それぞれ受光素子（例えばシリコンフォトダイオード）
である。前記発光素子１、２からの測定対象波長（例え
ば３００ｎｍ〜３０００ｎｍ）の光を透過する材料（た
とえばＰＦＡ）からなる既設の配管５の外側に、前記２
つの発光素子１、２を互いに近接させ、かつ配管５の軸
方向にならべて配置するとともに、前記２つの受光素子
３、４も互いに近接させ、かつ配管５の軸方向にならべ
て配置し、さらに、１組の発光素子１と受光素子３が互
いに対向し、もう１組の発光素子２と受光素子４も互い
に対向するように配置している。

【００１４】配管５内の試料Ｓの濁度の測定は、発光素
子１、２を交互に点灯し、受光素子３において、発光素
子１からの透過光１２Ｎと、発光素子２からの透過光２
１Ｆを測定し、これより吸光度差を求め、また、受光素
子４において、発光素子１からの透過光１２Ｆと、発光
素子２からの透過光２１Ｎを測定し、これより吸光度差
を求めた後、前記二つの吸光度差の和をとることで行わ
れ、計４ビーム方式を採用することで、各発行、受光素
子の光学窓の汚れによる測定誤差をキャンセルするよう
に構成されている。

【００１５】図２（Ａ）および（Ｂ）は、上記第一実施
例に係る濃度計Ｄの配管５に装着された状態および装着
前の状態を概略的に示す斜視図である。６は、前記配管
５を外側から着脱自在に挟み込むことが可能な部材であ
り、蝶番９によって一端側が互いに回動自在に軸支され
た挟持体７と挟持体８とからなっている。また、挟持体
７と挟持体８の他端側には、開閉用のつまみおよび挟み
込んだ状態を維持するための係止手段（ともに図示せ
ず）が設けられている。さらに、挟持体７と挟持体８の
両側面には、それぞれほぼ半円状の切り欠き部分７’、
７’、８’、８’が設けられており、前記挟持体７と挟
持体８を閉じたときに、前記配管５を密閉して挟持でき
るように構成されている。

【００１６】部材６の内側には、前記２つの発光素子
１、２および受光素子３、４が、前述した配置となるよ
うに適宜の位置に設けられているとともに、受光素子
３、４からの信号の処理などを行う信号処理部（図示せ
ず）も内蔵されている。

【００１７】また、前記挟持体７の前面には、表示部１
０と操作部１１が設けられており、さらに、部材６の適
宜の位置には、濃度信号出力ケーブルや電源用ケーブル
（ともに図示せず）が具備されている。

【００１８】上記の構成により、配管５内の試料Ｓの濁
度を計測するには、発光素子１、２および受光素子３、
４を内蔵した部材６を、配管５の外側に挟み込んで装着
し、操作部１１を操作するだけでよい。このようにして
得られた計測結果は、出力部１２から外部へ出力するこ
とができる。

【００１９】図３（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第二
実施例に係る濃度計Ｄ’の構成を概略的に示す図であ
る。前記第一実施例Ｄと第二実施例Ｄ’との相違点は、
前記部材６が部材６’となっている点である。前記配管
５を外側から着脱自在に挟み込むことが可能な部材６’
は、挟持体１３と挟持体１４とからなっている。前記挟
持体１３は、前面に表示部１０と操作部１１を有すると
ともに、背面下部に切り欠き部分１５が設けられてい
る。この切り欠き部分１５には、前記挟持体１４が着脱
自在であるとともに、挟持体１４の装着時には、前記配
管５を密閉して挟持するための空間が設けられている。
また、部材６’の内側には、前記発光素子１、２および
受光素子３、４が、前述した配置となるように適宜の位
置に設けられているとともに、受光素子３、４からの信
号の処理などを行う信号処理部（図示せず）も内蔵され
ている。さらに、挟持体１３には、適宜の位置に濃度信
号出力ケーブルや電源用ケーブル（ともに図示せず）が
具備されている。

【００２０】上記２つの実施例Ｄ、Ｄ’のように構成す
ることにより、浮遊物などが堆積・固着する滞留部分の
発生原因をつくらず、また、既設の配管の径を変えるこ
となく、また、既設の配管が測定対象波長の光を透過す
る材料で形成されている場合は配管工事なしに取り付け
ることも可能な濃度計を提供することが可能となる。

【００２１】上記の構成において、既設配管５が、測定
対象波長の光を透過しない材料からなっている場合、発
光素子１、２および受光素子３、４を配置する測定部分
（図示せず）だけを、測定対象波長の光を透過する材料
で構成することで、対応させることができる。このと
き、前記測定部分は、配管５の他の部分と同じ径となる
ようにし、測定部分と既設の配管５とを接続するための
接続部材は、濃度計Ｄ側に設けてもよいし、配管５側に
設けてもよい。

【００２２】上記の構成における操作部１１に、被測定
対象物に応じて検量線を変更または修正することが可能
な機能を搭載させておいてもよい。

【００２３】また、上記の構成においては濃度計Ｄ、
Ｄ’を配管に用いていたが、これに限るものではなく、
筒状の構造物に対しても適応させて使用することができ
る。

【００２４】上記の構成による濃度計Ｄ、Ｄ’を、特に
ウェーハ研磨装置のスラリー濃度の測定に用いれば、よ
り効果的である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の濃度計に
よれば、浮遊物などが堆積・固着する滞留部分の発生原
因をつくらず、また、既設の配管の径を変えることな
く、配管工事なしに取り付けることも可能とすることが
できる。また、配管の径が小さい場合でも、近接した発
光素子と受光素子に対する側壁からの影響を少なくする
ことができる。さらに、特にウェーハ研磨装置のスラリ
ー濃度の測定に用いれば、より高い効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の請求項１〜５
に対応する第一実施例に係る濃度計の構成を概略的に示
す一部拡大横断面図および一部拡大縦断面図である。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、上記第一実施例に係る
濃度計の配管に装着した状態および装着前の状態を概略
的に示す斜視図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、上記第二実施例に係る
濃度計の配管に装着した状態および装着前の状態を概略
的に示す斜視図である。

【図４】（Ａ）は、従来の濃度計の一例の構成を概略的
に示す縦断面図であり、（Ｂ）は、濃度計の比較例の構
成を概略的に示す横断面図である。

【符号の説明】

１、２…発光素子、３、４…受光素子、５…配管、Ｄ…
濃度計。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの発光素子と、前記発光素子からの
光を受光する２つの受光素子と、前記発光素子からの測
定対象波長の光を透過する材料からなる配管とを用いる
濃度計において、前記配管の外側に、前記２つの発光素
子を互いに近接させ、かつ配管の軸方向にならべて配置
するとともに、前記２つの受光素子も互いに近接させ、
かつ配管の軸方向にならべて配置し、さらに、１組の発
光素子と受光素子が互いに対向し、もう１組の発光素子
と受光素子も互いに対向するように配置していることを
特徴とする濃度計。
【請求項２】前記配管を外側から着脱自在に挟み込む
ことが可能な部材の内側に、前記２つの発光素子および
２つの受光素子が設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の濃度計。
【請求項３】前記部材が、信号処理部と、表示部と、
操作部と、出力部とを備えていることを特徴とする請求
項２に記載の濃度計。
【請求項４】ウェーハ研磨装置のスラリー濃度を測定
することを目的とした請求項１〜３のいずれかに記載の
濃度計。
【請求項５】前記配管に代えて、測定対象波長の光を
透過する材料からなる筒状の構造物を用いることを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の濃度計。