JP6799495B2 - 計測装置のシール構成およびシール方法 - Google Patents

Description

[0001]本発明は、計測装置のシール構成およびシール方法に関する。

[0002]自動インライン計測装置およびアクチュエータによる腐食性化学物質の計測および制御は、化学物質の危険な特性および高いコストが理由で、十分に調整される。腐食性化学物質の計測装置における課題は、計測される液体または気体が計測管またはビュレット内に留まり、計測装置の内部に入ることができないように、光学要素または他の計測要素と他の機構およびプロセスとを漏れない方法で接続することにある。フッ化水素酸および硫酸のような腐食性化学物質をシールすることは、化学物質が気化するときにそれらの小分子がシール材に浸透しようとするため、困難であり、不可能でさえある。

[0003]腐食性化学物質に関連して、フッ素エラストマおよびパーフルオロエラストマが概して使用され、これらは、腐食性化学物質に損傷されることなく、よく耐える。
[0004]上述の構成の問題は、シール材が、気体の通過を許容することであり、このことが、計測装置内部の繊細な光学部品、機械部品、または電子部品の損傷を生じさせることにある。

[0005]したがって、本発明に係る一目的は、前述の問題が解決されるのを可能とするための構成および方法を提供することにある。本発明のこの目的は、独立請求項において開示されたものを特徴とする構成および方法によって実現される。本発明の好適な実施形態は、従属請求項において開示される。

[0006]本発明は、計測装置のシール構成に基づく。計測装置は、計測される流体と接触する表面を有した１つまたは複数の計測要素と、計測される流体のための流体チャンバと、流体チャンバと計測要素との間の連結部をシールするためのシールと、を備える。洗浄流体をシールと接触させるために、流路が計測装置において形成される。

[0007]本発明に係るシール方法において、計測装置は、計測される流体と接触する表面を有した１つまたは複数の計測要素と、計測される流体のための流体チャンバと、流体チャンバと計測要素との間の連結部をシールするためのシールと、を備える。洗浄流体がシールと接触させられる流路が、計測装置において形成される。

[0008]本発明に係る構成および方法の利点は、計測装置内の繊細な光学部品、機械部品、または電子部品を危険にさらすことなく、よく知られており、良いものと認識されてきたシール材を使用する機会にある。

[0009]本発明は、ここで、添付の図面を参照しつつ、好適な実施形態に関連して、より詳細に説明される。

計測装置のシール構成を示す図である。 計測装置の第２のシール構成を示す図である。

[0010]図１は、計測装置のシール構成のための本発明の第１の実施形態を示す。計測装置１は、計測要素２と、流体チャンバ３と、流体チャンバ３と計測要素２との間の連結部５をシールするためのシール４ａと、を備える。

[0011]図１および図２の計測要素２は、計測される流体６と接触する表面７を有した光学的、電気的、または別の計測要素２である。計測要素２は、たとえば温度計測要素であってよい。さらに、計測装置１が複数の計測要素２を備えることも可能である。

[0012]計測される流体６は、流体チャンバ３内に配置される。図面において、流体チャンバ３は、計測されるプロセス液体または気体のような流体６が圧力で流れる流路管である。流体チャンバ３は、たとえば、計測される流体６を含む容器であってもよい。図面において、計測要素２における流体６と接触する表面７は、流体チャンバ３の壁の一部を形成する。

[0013]計測される流体６は、たとえば、フッ化水素、水酸化アンモニウム、リン酸、または硫酸のような腐食性化学物質である。流体６が気化するとき、化学物質の小分子は、シール材に浸透する。

[0014]流体チャンバ３と計測要素２との間の連結部５は、シール４ａでシールされる。シール４ａは、流れの層流を妨げると共に、計測をより困難とし得る流れ空間においていかなる突出部も形成されないように、流体チャンバ３の流れ空間から離れて配置される。シール４ａは、流体チャンバ３と計測要素２との間の連結部表面７のすぐ近くに配置される。図面において、シール４ａは、計測要素２を囲むフレーム部分９において形成される溝８ａ内に配置される。シール４ａは、流体チャンバ３の外壁において形成された溝内に配置されてもよい。

[0015]流路１０ａ〜１０ｄは、洗浄流体１１をシール４ａと接触させるために、計測装置１内に形成される。洗浄流体１１の流れは、図中の矢印によって示される。洗浄流体１１は、流入管路１０ａを通して計測装置内を流れる。第１の実施形態において、洗浄流体１１の１つまたは複数の流路１０ａ〜１０ｄは、洗浄流体１１を内側空間１２にも導くように、計測装置１の内側空間１２と流体連通する。洗浄流体１１は、計測装置の内側空間１２内とシール４ａ周りとの両方を流れる。第１の実施形態において、洗浄流体１１は、有利には洗浄気体である。

[0016]シール４ａへの洗浄流体１１の流路１０ｂと、シール４ａからの流路１０ｃとは、計測要素２と計測要素２を囲むフレーム部分９との間に形成される。流入管路１０ａおよび流出管路１０ｄは、計測装置１の計測要素２の側部におけるシール４ａの部分に配置される。シール４ａを通して流体チャンバ３から浸透した漏洩ガス１３は、洗浄流体１１と混合され、シール４ａの周りから洗浄流体１１により取り除かれる。

[0017]洗浄流体１１は、流出管路１０ｄを通って計測装置１から流れ出る。計測装置１の内側空間１２内へ導かれた洗浄流体１１は、内側空間へと漏れたかもしれない気体と混合されて、内側空間１２内の光学的構成要素、機械的構成要素、または電子的構成要素を常に保護する。図面においては、計測装置内に計測構成要素１４と計測電子機器１５とが存在する。

[0018]図面において、洗浄流体１１は、重力により、または、たとえばブロワもしくはコンプレッサによって加圧されて、流路１０ａ〜１０ｄ内を移動する。洗浄流体１１の小さな加圧は有利となる。なぜなら、洗浄流体１１の小さな加圧は、シール４ａの異なる側部における圧力差がより小さいことから、シール４ａを通るガス漏れも低減するためである。洗浄流体１１の循環は、計測装置１を囲む空間に応じて、開かれても、または閉じられてもよい。計測装置１が、たとえば、周囲がよく換気されて空気が乾燥したクリーンルーム内に配置される場合、開放循環が用いられてもよく、ここにおいて、洗浄流体１１は、計測装置から周囲の空気へと自由に漏れ出る。洗浄流体１１としては、不活性ガス、空気、または、その流体が気体である場合、流体を吸収する気体もしくは液体が使用されてもよい。洗浄流体１１の目的は、流体チャンバ３から漏れた漏洩ガス１３のシールの周囲を浄化することにある。

[0019]図２は、本発明の第２の実施形態を示す。
[0020]図２においては、図１と同じ参照符号が、対応する部分に使用される。計測装置１は、計測要素２と、流体チャンバ３と、流体チャンバ３と計測要素２との間の連結部５をシールするためのシール４ａとを備える。

[0021]第２の実施形態は、２つの別個のシール４ａ、４ｂを使用し、これらの間の空間へ洗浄気体１１が導かれて、漏洩ガス１３が取り除かれる。図１に示されたシール４ａに加え、シール構成は、第１のシール４ａから距離ｓだけ隔てて配置された第２のシール４ｂを使用する。シール４ａ、４ｂは、第２のシール４ｂが第１のシール４ａより流体チャンバ３からさらに離れるように順に配置される。洗浄流体１１は、漏洩ガス１３のシール４ａ、４ｂの両方の周囲を浄化するために、シール４ａ、４ｂの両方と接触させられる。

[0022]第２の実施形態において、洗浄流体１１は、有利には、洗浄気体、または水のような洗浄液である。洗浄液は、漏洩ガス１３の輸送体として機能し、計測装置１を冷却する冷却液として付加的に機能してもよい。このような場合において、温度および流量は、計測装置１のための冷却力を生成するように適合される。計測装置１を、この計測装置１を流れる洗浄液より高い温度にした状態で、洗浄液が計測装置１内を流れるとき、流れる洗浄液に熱が伝達される。洗浄液が冷却液としても機能するとき、洗浄液は、圧力により有利に流れ、洗浄液の流量は、圧力を生成する装置により調整されてもよい。計測装置１の冷却は、たとえば高温のプロセスにおいて必要である。

[0023]図２において、シール４ｂは、計測要素２を囲むフレーム部分９において形成された溝８ｂ内に配置される。第２のシール４ｂは、流れ空間の外部の、流体チャンバ３の外壁に形成された溝内に配置されてもよい。

[0024]シール４ａ、４ｂへの洗浄流体１１の１つまたは複数の流路１０ｂと、シール４ａ、４ｂからの１つまたは複数の流路１０ｃとは、第１のシール４ａと第２のシール４ｂとの間に構成される。シールへの流路１０ｂおよびシールからの流路１０ｃは、第２のシール４ｂの側部から順に構成されてもよく、これは、たとえば第１のシール４ａに対向しない。

[0025]図面に示された流路１０ａ〜１０ｄは、計測装置１のフレーム部分９に形成された開口部であってもよく、これにより、洗浄流体１１は重力により流れる。このような場合において、計測装置１は、周囲がよく換気され、洗浄流体１１として機能する空気の湿度が管理され得る空間内に配置される。

[0026]流路１０ａ〜１０ｄは、流体チャンバ３の漏洩検出器としても機能する。流体チャンバ３と計測要素２との間のシール４ａ、４ｂが損傷され、流体６がシール４ａ、４ｂを通過して染み出た場合、染み出た流体６は、流路１０ａ〜１０ｄ内に蓄積し、ここから洗浄流体１１により少なくとも部分的に洗浄される。

[0027]説明した計測装置のシール構成は、プロセス流体の特性を計測および／または制御するためにプロセスラインと接続される、プロセス監視装置として用いられる計測装置１によく適合する。

[0028]図面に示された計測装置１は、たとえば屈折計であってよい。本発明が適用され得る先行技術の計測装置１の一例は、半導体プロセスの屈折計ＰＲ−３３−Ｓである。屈折計は、屈折率または流体を計測するために用いられる光学的計測装置である。プロセス監視装置として、屈折計は、計測構成要素、すなわち、プリズムと接触する流体の屈折率を決定することによって、プロセス液内に溶解した物質の内容物を計測する。屈折計の計測要素は、たとえば、計測窓および／または温度センサである。屈折計は、計測構成要素とその内部の計測電子機器とを付加的に含む。計測構成要素は、たとえば光源である。光源は、たとえばレーザーダイオードといった、適切な単色光源であってよい。計測電子機器は、たとえば、ＣＣＤ素子またはカメラ、イメージアナライザ、および計測装置の較正用電子機器であってよい。

[0029]計測装置のシール方法において、計測装置１は、１つまたは複数の計測要素２と、シール４ａ、４ｂと、流体チャンバ３と、を備える。本方法において、計測される流体６は、流体チャンバ３内に配置され、計測装置１の１つまたは複数の計測要素２は、計測要素２の表面７を通して、計測される流体６と接触させられる。流体チャンバ３と計測要素２との間の連結部５は、流体６が流体チャンバ３から漏れ得ないように、少なくとも１つのシール４ａ、４ｂでシールされる。流路１０ａ〜１０ｄは、計測装置１内に形成され、これによって、洗浄流体１１は、シール４ａ、４ｂと接触させられる。本方法において、流体チャンバ３からシール４ａ、４ｂを通して浸透した漏洩ガス１３は、洗浄流体１１と混合され、洗浄流体１１により、シール４ａ、４ｂの周囲および計測装置１から取り除かれる。

[0030]当業者は、技術が向上するにつれ、本発明の基本的な思想が多くの異なる方法で実装され得ることは明らかだとわかるであろう。したがって、本発明およびその実施形態は、上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で変化し得る。

[0031]
１ 計測装置
２ 計測要素
３ 流体チャンバ
４ａ シール
４ｂ シール
５ 連結部
６ 流体
７ 表面
８ａ 溝
８ｂ 溝
９ フレーム部分
１０ａ 流路
１０ｂ 流路
１０ｃ 流路
１０ｄ 流路
１１ 洗浄流体
１２ 内側空間
１３ 漏洩ガス
１４ 計測構成要素
１５ 計測電子機器
Ｓ 距離

Claims (11)

1. 計測装置のシール構成であって、前記計測装置（１）が、
   計測される流体（６）と接触する表面（７）を有した１つまたは複数の計測要素（２）と、
   計測される前記流体（６）のための流体チャンバ（３）と、
   前記流体チャンバ（３）と前記計測要素（２）との間の連結部（５）をシールするためのシール（４ａ、４ｂ）と、を備える、シール構成において、
   洗浄流体を前記シール（４ａ、４ｂ）と接触させるために、流路（１０ａ〜１０ｄ）が前記計測装置（１）において形成されたことを特徴とする、シール構成。
2. 前記流路（１０ａ〜１０ｄ）が、１つまたは複数の流入管路（１０ａ）および流出管路（１０ｄ）を備え、前記流入管路（１０ａ）および前記流出管路（１０ｄ）が、前記計測装置（１）の前記計測要素（２）の側部における前記シール（４ａ、４ｂ）の部分に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシール構成。
3. 前記構成が、第１のシール（４ａ）から距離ｓだけ隔てた第２のシール（４ｂ）を備え、前記洗浄流体（１１）が、前記第２のシール（４ｂ）とも接触させられることを特徴とする、請求項１または２に記載のシール構成。
4. 前記シールへの前記流路（１０ｂ）と、前記シールからの前記流路（１０ｃ）とが、前記シール（４ａ）と前記第２のシール（４ｂ）との間に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のシール構成。
5. 前記洗浄流体（１１）が、重力により、または加圧式で前記流路（１０ａ〜１０ｄ）内を移動することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシール構成。
6. 前記流路（１０ａ〜１０ｄ）が、前記洗浄流体（１１）を前記計測装置（１）の内側空間（１２）へと導くために、前記内側空間（１２）と流体連通することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のシール構成。
7. 前記計測要素（２）が、計測窓および／または温度センサであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシール構成。
8. 前記計測装置（１）が、プロセス流体の特性を計測および／または制御するためのプロセス監視装置であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のシール構成。
9. 前記計測装置（１）が、屈折計であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のシール構成。
10. 計測装置のシール方法であって、前記計測装置（１）が、
    計測される流体（６）と接触する表面（７）を有した１つまたは複数の計測要素（２）と、
    計測される前記流体（６）のための流体チャンバ（３）と、
    前記流体チャンバ（３）と前記計測要素（２）との間の連結部（５）をシールするためのシール（４ａ、４ｂ）と、を備える、シール方法において、
    洗浄流体（１１）を前記シール（４ａ、４ｂ）と接触させるために、流路（１０ａ〜１０ｄ）が前記計測装置（１）において形成されたことを特徴とする、計測装置のシール方法。
11. 前記洗浄流体（１１）が洗浄液であり、前記洗浄液の温度および流量が、前記計測装置（１）のための冷却力を生成するように適合されたことを特徴とする、請求項１０に記載の計測装置のシール方法。

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