JP7374318B2 - 光学センサ窓洗浄装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１１月６日に出願された米国仮出願第６２／９３１，４０９号の利益および優先権を主張し、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、流体の特性を測定するために使用されるセンサに関する。より具体的には、本開示は、流れる流体の光学特性を測定する光学センサに関する。

光学センサを使用して、流れる流体の１つまたは複数の特性を決定することができる。光学センサは、窓を通って流体に向かって光を送出することができる。光は、窓と流体との間の境界で屈折され得る。光学センサは、流体によって屈折される光の量、角度、または量および角度を検出することによって、流体の屈折率を決定することができる。流体の屈折率は、流体の他の特性を決定するために使用することができる。例えば、流体の濃度または純度は、流体の屈折率を使用して決定され得る。プロセス流体は、液体または液体と固体を含む混合物を含むことができる。

センサシステムは、センサアセンブリと、センサアセンブリにプロセス流体を供給する導管と、を含む。センサアセンブリは、プロセス流体のための通路と、光学窓と、光学センサと、を含む。光学窓は、通路の側壁を形成する。プロセス流体は、通路を通って流れ、光学窓に接触する。センサは、光学窓を通して光を送出し、プロセス流体の光学特性を検出するように構成される。

センサシステム、センサアセンブリ、および光学窓を洗浄するための方法のための実施形態が開示される。一実施形態では、センサシステムはセンサアセンブリを含む。プロセス流体がセンサアセンブリに供給される。いくつかの実施形態では、センサアセンブリは、プロセス流体の光学特性を検出するための光学窓および光学センサを含む。

一実施形態では、センサシステムは、センサアセンブリと、プロセス流体、液体、および気体をセンサアセンブリに供給するための流体回路（例えば、導管、配管、チューブ、それらの組み合わせなど）と、を含む。センサアセンブリは、プロセス流体のための通路と、光学窓と、ノズルと、を含む。光学窓は通路の側壁を形成し、プロセス流体は光学窓と接触する。流体回路は、液体を供給するためのノズルに流体接続する。流体回路はまた、気体を供給するためのノズルに流体接続する。ノズルは、液体および気体を含む霧化流体を、光学窓の内面に衝突する方向に吐出するように構成されている。霧化流体は、光を散乱させる可能性がある材料に衝突して除去する。

一実施形態では、センサアセンブリは、プロセス流体のための通路、光学窓、およびノズルを含む。光学窓は通路の側壁を形成し、プロセス流体は光学窓に接触するように構成される。ノズルは、光学窓の内面に衝突する方向に液体および気体を含む霧化流体を形成して吐出するように構成される。

一実施形態では、センサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法は、液体および気体を霧化することを含む。センサアセンブリは、プロセス流体のための通路、光学窓、およびプロセス流体のための光学センサを含む。霧化流体は、光学窓に衝突する方向に通路内に吐出される。

センサシステム、センサアセンブリ、およびセンサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法の説明された特徴、態様、および利点と他の特徴、態様、および利点の両方は、以下の図面によってよりよく理解されるであろう。

センサシステムの一実施形態の概略図である。 本開示の一実施形態による、図１のセンサアセンブリの断面図である。 本開示の一実施形態による、図２のノズルの拡大断面図である。 センサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法の一実施形態のブロック図である。

本開示は様々な変更および代替形式に従うが、それらの詳細は図面において例として示され、詳細に説明される。しかしながら、本開示の態様を記載された特定の例示的な実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本開示の趣旨および範囲内に入るすべての変形例、等価例、および代替例を含むことを意図するものである。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、その内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、「または」という用語は、その内容が明確に指示しない限り、「および／または」を含む意味で一般的に使用される。

「約」という用語は、一般に、列挙された値と等価である（例えば、同じ機能または結果を有する）と考えられる数の範囲を指す。多くの場合、「約」という用語は、最も近い有効数字に丸められた数字を含むことができる。

端点を使用して表される数値範囲は、その範囲内に包含されるすべての数を含む（例えば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５を含む）。

以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるべきであり、異なる図面における同様の要素には同じ符号が付けられている。詳細な説明および図面は、必ずしも縮尺通りではなく、例示的な実施形態を示しており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。図示する例示的な実施形態は、例示的なものとしてのみ意図されている。任意の例示的な実施形態の選択された特徴は、それとは明らかに反対の場合を除いて、追加の実施形態に組み込むことができる。

光学センサを使用して、流体の１つまたは複数の光学特性を検出することができる。流体は、光学センサが窓の別の側面に沿って配置されている間に、光学窓の一方の側面に沿って流れるように導くことができる。光学センサは、光学窓を通して光を送出し、流体が光にどのように影響するかを検出するように構成され得る。例えば、光学センサは、光学窓と流れる流体との間の移行部で光がどのように屈折するかを検出するように構成されてもよい。例えば、光学センサは、流れる流体によって反射された光の量を検出するように構成されてもよい。プロセス流体の光学特性を使用して、例えばプロセス流体の濃度または純度などのプロセス流体の１つまたは複数の他の特性を決定することができる。

流体の成分は、光学窓に引き付けられ、光学窓上に堆積し、光学窓上に材料の層を形成することができる。光学窓への成分の引力および堆積は、例えば、成分と光学窓の材料との間の分子間力によって引き起こされ得る（例えば、成分のゼータ電位が成分を光学窓に向かって駆動することができ、互いに近接すると引力がファンデルワールス力によって駆動される）。この問題は、流体が、光学窓により容易に付着し得る固体粒子を含む場合に、より顕著に生じ得る。さらに、堆積物は経時的に除去することがより困難になることが分かっている。したがって、粒子はより強く堆積し、光学窓上に残るほど除去がより困難になる。

当業者は、光学窓上の材料の部分層が光の透過に悪影響を及ぼし、誤った測定値を生成する可能性があることを認識するであろう。半導体製造などの高精度測定に依存するセンサでは、この誤差は半導体製造プロセスに大きな悪影響を及ぼす可能性がある。

本明細書では、センサアセンブリ、センサシステム、およびセンサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法に関する実施形態を開示する。本明細書で使用する場合、光学窓を洗浄することは、例えば、光学窓から堆積した成分を除去して、光学窓の表面を少なくとも部分的に露出させることを含むことができる。センサシステムは、センサアセンブリを含むことができる。本明細書に記載の実施形態は、霧化流体を光学窓に吐出して、光学窓に堆積した任意の材料の大部分をすべて除去することができる。液体を霧化して霧化流体を吐出すると、霧化流体の液体部分が加速し、表面にキャビテーション（例えば、光学窓に衝突した後の霧化された流体の液体部分の液滴の内破）を引き起こすことができる。理論に束縛されるものではないが、霧化流体の液体部分の液滴の光学窓への衝突は、衝撃波を開始し、それによって光学窓から堆積物または材料を除去することができると考えられる。

図１は、センサシステム１の一実施形態の概略図である。センサシステム１は、プロセス流体Ｆ_１の１つまたは複数の光学特性を検出するように構成されたセンサアセンブリ１０を含む。一実施形態では、センサアセンブリ１０は、プロセス流体Ｆ_１の屈折率を検出する。

センサアセンブリ１０は、通路１２と、光学窓３２と、光学センサ３８と、ノズル５０と、を含む。通路１２は、入口２０および出口２２を含む。通路１２は、センサアセンブリ１２を通って入口２０から出口２２まで延在する。プロセス流体Ｆ_１は、通路１２を通って流れることによってセンサアセンブリ１０を通って流れる。プロセス流体Ｆ_１は、入口２０を通って入り、通路１２を通って流れ、次いで出口２２を通って出ることによって、センサアセンブリ１０を通って流れる。

第１の導管６０は、プロセス流体Ｆ_１を通路１２の入口２０に供給する。第１の導管６０は、プロセス流体源６２を入口２０に流体接続する。プロセス流体Ｆ_１は、プロセス流体源６２から第１の導管６０を通って通路１２に流れる。一実施形態では、プロセス流体源６２は、プロセス流体Ｆ_１を収容するタンクであってもよい。一実施形態では、プロセス流体源６２は、プロセス流体Ｆ_１の成分を収容する複数のタンクであってもよく、プロセス流体源６２は、成分を混合してプロセス流体Ｆ_１を形成し、次いで第１の導管６０によって供給される。第１の導管６０は、フローバルブ６４を有する。フローバルブ６４は、第１の導管６０によって通路１２およびセンサアセンブリ１０に供給されるプロセス流体Ｆ_１の流量ｆ_１を制御する。一実施形態では、フローバルブ６４はコントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、センサアセンブリ１０への、およびセンサアセンブリを通るプロセス流体Ｆ_１の流量ｆ_１を制御するようにフローバルブ６４を調整するように構成される。

一実施形態では、プロセス流体Ｆ_１は、半導体製造における半導体ウエハの研磨に使用される。プロセス流体Ｆ_１は、液体および研磨粒子を含む。一実施形態では、研磨粒子は、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、およびフッ化ランタンのうちの１つまたは複数を含む。一実施形態では、プロセス流体Ｆ_１は少なくとも０．１重量％の研磨粒子を含む。一実施形態では、プロセス流体Ｆ_１は、約０．１重量％～約３０重量％の研磨粒子を含む。一実施形態では、プロセス流体Ｆ_１に使用される液体は、水または水系溶液を含むことができる。

プロセス流体Ｆ_１は、入口２０から出口２２まで通路１２を通って流れるときに光学窓３２に沿って流れる。光学センサ３８は、光学窓３２に沿って配置されている。光学センサ３８は、光学窓３２を通して通路１２に向かって光を送出する。また、光学センサ３８は、プロセス流体Ｆ_１によって屈折された光を検出する。光学センサ３８は、プロセス流体Ｆ_１によって屈折された光を検出することによってプロセス流体Ｆ_１の屈折率を検出するように構成されている。

ノズル５０は、光学窓３２を洗浄することができる。ノズル５０は、霧化流体５２を形成し、霧化流体５２を光学窓３２に向けて吐出する。霧化流体５２は、光学窓３２に衝突し、光学窓３２上に堆積した材料を除去するように構成される。一実施形態では、ノズル５０は、エアブラストアトマイザまたはエアアシストアトマイザと呼ぶことができる。ノズル５０の動作は、以下でより詳細に説明される。霧化流体５２は、液体Ｆ_２および気体Ｆ_３を含む。第２の導管７０はノズル５０に液体Ｆ_２を供給し、第３の導管８０はノズル５０に気体Ｆ_３を供給する。ノズル５０は、液体Ｆ_２と気体Ｆ_３とを組み合わせて霧化流体５２を形成するように構成される。

第２の導管７０は、ノズル５０と流体接続され、ノズル５０に液体Ｆ_２を供給する。一実施形態では、液体Ｆ_２は、水、水酸化アンモニウム、および液体低汚染物質半導体製造洗浄製品（例えば、ＰｌａｎａｒＣｌｅａｎＡＧ－Ｃｅ１０００Ｋ、ＥＳＣ７８４洗浄液など）のうちの１つまたは複数を含む。一実施形態では、水は脱イオン（「ＤＩ」）水である。一実施形態では、第２の導管７０は、液体源７２をノズル５０に流体接続する。一実施形態では、液体源７２は、液体Ｆ_２を収容するフィルタおよび／または１つまたは複数のタンクを含む。一実施形態では、液体源７２は、ＤＩ水を生成するフィルタである。

第２の導管７０は、フローバルブ７４および流量センサ７６を含む。フローバルブ７４は、ノズル５０に供給される液体Ｆ_２の流量ｆ_２を制御する。流量センサ７６は、第２の導管７０を通ってノズル５０に供給される液体Ｆ_２の流量ｆ_２を検出する。一実施形態では、コントローラ９０はフローバルブ７４を制御する。コントローラ９０は、後述するように、ノズル５０に供給される液体Ｆ_２の流量ｆ_２を特定の量または特定の範囲内に制御することができる。コントローラ９０は、流量センサ７６を利用して、ノズル５０に供給されている液体Ｆ_２の流量ｆ_２を検出することができる。

第３の導管８０は、ノズル５０に流体接続され、加圧気体Ｆ_３をノズル５０に供給する。一実施形態では、気体Ｆ_３は、１つまたは複数の不活性気体および清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）を含む。一実施形態では、気体Ｆ_３は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどのうちの１つまたは複数を含み得るがこれらに限定されない不活性気体である。一実施形態では、気体Ｆ_３は窒素である。一実施形態では、第１の導管８０は、気体源８２をノズル５０に流体接続する。一実施形態では、液体源８２は、フィルタおよび気体Ｆ_３を収容する１つまたは複数のタンクの一方または両方を含む。一実施形態では、液体源８２は、空気から精製窒素および／またはアルゴンを生成するフィルタである。

導管８０は、フローバルブ８４および流量センサ８６を含む。フローバルブ８４は、ノズル５０に供給される気体Ｆ_３の流量ｆ_３を制御する。流量センサ８６は、導管８０を通ってノズル５０に供給される気体Ｆ_３の流量ｆ_３を検出する。一実施形態では、コントローラ９０はフローバルブ８４を制御する。コントローラ９０は、後述するように、ノズル５０に供給される気体Ｆ_３の流量ｆ_３を特定の量または特定の範囲内に制御することができる。コントローラ９０は、流量センサ８６を利用して、ノズル５０に供給されている気体Ｆ_３の流量ｆ_３を検出することができる。

図２は、センサアセンブリ１０の一実施形態の断面図である。センサアセンブリ１０は、入口２０および出口２２を有する通路１２と、光学窓３２と、光学センサ３８と、ノズル５０と、液体Ｆ_２用の第２の導管７０と、気体Ｆ_３用の第３の導管８０と、を含む。

プロセス流体Ｆ_１は、通路１２を通って流れることによってセンサアセンブリ１０を通って流れる。通路１２は、入口２０から出口２２まで延在する。プロセス流体Ｆ_１は、入口２０を通って入り、出口２２を通って出るように構成される。光学窓３２およびノズル５０はそれぞれ、通路１２に沿って配置される。

光学窓３２は、通路１２の側壁１４を形成する。光学窓３２は、内面３４および外面３６を含む。外面３６は、内面３４の反対側にある。一実施形態では、光学窓３２の内面３４は、通路１２の側壁１４を形成する。プロセス流体Ｆ_１は、通路１２を通って流れるときに光学窓３２の内面３４に接触する。光学窓３２の内面３４は、耐傷性材料で形成されている。一実施形態では、光学窓３２の内面３４は、ダイヤモンドまたはサファイアで作られる。一実施形態では、光学窓３２の内面３４はホウケイ酸ガラスで作られる。

光学センサ３８は、光学窓３２に取り付けられている。一実施形態では、光学センサ３８は、光学窓３２の外面３６に取り付けられる。光学センサ３８は、光学窓３２を通して光を送出し、光学窓３２内の光学センサ３８に向かって送出された光を検出するように構成される。例えば、光学センサ３８は、通路３２に向かって方向Ｄ_１に光を送出することができる。光学センサ３８は、内面３４でプロセス流体Ｆ_１によって屈折された光を検出するように構成される。次いで、検出された光屈折を使用して、プロセス流体Ｆ_１の屈折率を決定することができる。

導管７０、８０は、ノズル５０に液体Ｆ_２および気体Ｆ_３を供給する。ノズル５０は、液体Ｆ_２および気体Ｆ_３の霧化流体５２を通路１２内に吐出する。霧化流体５２は、通路１２の第２の側壁１６の開口部１８を通って吐出される。一実施形態では、第２の側壁１６は第１の側壁１４の反対側にある。一実施形態では、第２の側壁１６はノズル５０によって形成される。一実施形態では、霧化流体５２、液体Ｆ_２、および気体Ｆ_３は、通路１２の入口２０を通って入らない。霧化流体５２は、光学窓３２の内面３４で吐出される。ノズル５０は、光学窓３２の内面３４に衝突する方向に霧化流体５２を吐出する。一実施形態では、霧化流体５２の方向は、吐出方向Ｄ_２と呼ぶことができる。一実施形態では、吐出方向Ｄ_２は、光学窓３２の内面３４と交差する。一実施形態では、吐出方向Ｄ_２は、光学窓３２の内面３４に対して垂直である。

上述したのと同様に、プロセス流体Ｆ_１が光学窓３２の内面３４に沿って流れ、光学窓３２の内面３４を収縮させると、材料が光学窓の内面に蓄積する。一実施形態では、プロセス流体Ｆ_１中の固体研磨粒子は、光学窓３２の内面３４に付着して堆積する。

ノズル５０は、光学窓３２において霧化流体５２を高速で吐出するように構成される。ノズル５０の構成および動作については、以下でより詳細に説明する。霧化流体５２中の液体Ｆ_２の液滴は、光学窓３２の内面３４に高速で衝突する。一実施形態では、各高速衝撃は、衝撃点から内面３４に沿って外側に移動する液体衝撃波を生成する。液体衝撃波は、内面に蓄積した材料を除去するせん断力を加える。一実施形態では、光学窓３２への液滴の高速衝撃は、衝撃点でキャビテーションを引き起こす。キャビテーションは、光学窓３２の内面３４に付着した任意の材料を除去するようにさらに作用する。一実施形態では、霧化流体５２は、光学窓３２の内面３４に付着した材料の大部分からほとんどすべてを除去することができる。一実施形態では、液体Ｆ_２用に選択された液体は、例えば、破片および粒子が光学窓３２の内面３４に再付着するのを防止することができる好ましいゼータ電位（例えば、反発対引き付け）を確立することができる。

一実施形態では、吐出方向は、内面３４に対して垂直から変化してもよい。一実施形態では、ノズル５０は、光学窓３２の内面３４に垂直な方向Ｄ_３の４５度以内の吐出方向Ｄ_４に霧化流体５２を吐出するように構成されてもよい。例えば、ノズル５０は、吐出方向Ｄ_４と内面３４に垂直な方向Ｄ_３との間の角度αが４５度未満であるように霧化流体５２を吐出するように構成されてもよい。本開示の知識を有する当業者は、所望の洗浄効果を達成するように吐出方向Ｄ_４を選択できることを理解するであろうことが理解されよう。

図２では、ノズル５０および通路１２は別個の部品であり、ノズル５０にはねじ山２４が取り付けられている。しかしながら、一実施形態におけるノズル５０は、限定はしないが、クランプ、溶接、機械加工、それらの適切な組み合わせなどの異なる方法で取り付けられてもよいことを理解されたい。一実施形態では、通路１２およびノズル５０は、単一の連続した構成要素であってもよい。

図３は、ノズル５０および導管７０、８０の拡大図である。上述したように、導管７０，８０は、ノズル５０に液体Ｆ_２および気体Ｆ_３をそれぞれ供給する。一実施形態では、ノズル５０は、液体Ｆ_２および気体Ｆ_３から霧化流体５２を形成するためのチャンバ５９を含む。

ノズル５０は、内側チャネル５４と、液体Ｆ_２のための第１の入口５８Ａと、を含む。第２の導管７０は、第１の入口５８Ａに接続し、ノズル５０の第１の入口５８Ａに液体Ｆ_２を供給する。第１の入口５８Ａは、内側チャネル５４に流体接続されている。液体Ｆ_２は、第１の入口５８Ａを介して、第２の導管７０から内側チャネル５４に流れる。液体Ｆ_２は、内側チャネル５４を通ってチャンバ５９に流入する。

ノズル５０は、外側チャネル５６と、気体Ｆ_３のための第２の入口５８Ｂと、を含む。第２の導管８０は、第２の入口５８Ｂに接続し、ノズル５０の第２の入口５８Ｂに気体Ｆ_３を供給する。第２の入口５８Ｂは、外側チャネル５６に流体接続されている。気体Ｆ_３は、導管８０から第２の入口５８Ｂを介して外側チャネル５６に流れる。気体Ｆ_３は、外側チャネル５６を通ってチャンバ５９に流入する。

外側チャネル５６は、内側チャネル５４を取り囲む。内側チャネル５４は、チャンバ５９にある端部５５を有する。端部５５は、第１の入口５８Ａの反対側にある。一実施形態では、外側チャネル５６は、内側チャネル５４の端部５５において第１のチャネル５６と同心である。液体Ｆ_２は内側チャネル５４からチャンバ５９に流入し、気体Ｆ_３は外側チャネル５４からチャンバ５９に流入する。

気体Ｆ_３は、外側チャネル５６を出て、チャンバ５９内の液体Ｆ_２と混合する。気体Ｆ_３は、液体Ｆ_２に混合する際に、液体Ｆ_２を液滴に分散させ、液体Ｆ_２の液滴を加速させる。一実施形態では、外側チャネル５６を出る気体Ｆ_３は、内側チャネル５４を出る液体Ｆ_２よりも速い速度を有する。霧化流体５２は、次いで、チャンバ５９からノズル５０の開口部１８を通って吐出方向Ｄ_２に導かれる。一実施形態では、吐出方向Ｄ_２は、開口部１８における霧化流体５２の平均速度の方向である。

一実施形態では、ノズル５０に供給された液体Ｆ_２および気体Ｆ_３のすべてが吐出される。霧化流体５２は、光学窓３２を洗浄する。ノズル５０に供給される液体Ｆ_２および気体Ｆ_３の流量ｆ_２、ｆ_３を制御することにより、ノズル５０が動作する。一実施形態では、上述のように、フローバルブ７４、８４（図１に示す）は、ノズル５０への液体Ｆ_２および気体Ｆ_３の流量ｆ_２、ｆ_３を制御する。一実施形態では、フローバルブ７４、８４を閉じて、ノズル５０による光学窓３２の洗浄を停止する。一実施形態では、光学窓３２の洗浄は、バルブ７４、８４の両方を開くことによって開始される。一実施形態では、コントローラ９０は、プロセス流体Ｆ_１用のバルブ６４が閉じられたときにのみ洗浄を開始するように構成される。

光学窓３２の洗浄が望まれる場合、フローバルブ７４、８４が開かれて、液体Ｆ_２および気体Ｆ_３がノズル５０に送られる。次いで、ノズル５０は、光学窓３２の内面３４に霧化流体５２を吐出し、光学窓３２の内面３４を洗浄する。一実施形態では、霧化流体５２は、体積で約２０％または２０％未満の液体Ｆ_２を含む。一実施形態では、霧化流体５２は、体積で約０．６５％または０．６５％未満の液体Ｆ_２を含む。一実施形態では、霧化流体５２は、体積で約０．０２％または０．０２％超の液体Ｆ_２を含む。一実施形態では、霧化流体５２は、体積で約０．１５％または０．１５％超の液体Ｆ_２を含む。一実施形態では、霧化流体５２は、体積で約０．０２％～２０％の液体Ｆ_２を含む。

一実施形態では、光学窓３２が洗浄されているとき、第２の導管７０は、約０．５～２リットル／分（ＬＰＭ）の液体Ｆ_２をノズル５０に供給する。一実施形態では、光学窓３２が洗浄されているとき、第３の導管８０は、約１０～３００標準リットル／分（ＳＬＰＭ）の気体Ｆ_３をノズル５０に供給する。一実施形態では、気体Ｆ_３の流量ｆ_３に対する液体Ｆ_２の流量ｆ_２の比（ｆ_２：ｆ_３）は、約０．０５：３００から約２：１０である。一実施形態では、コントローラ９０は、液体Ｆ_２および気体Ｆ_３の上記流量ｆ_２、ｆ_３がノズル５０に供給されるように、フローバルブ７４、８４を調整するように構成されてもよい。一実施形態では、コントローラ９０は、プロセス流体Ｆ_１が通路１２を通って流入しているときにフローバルブ７４、８４を閉じるように構成されてもよい。

図４は、センサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法１００の一実施形態のブロック図である。例えば、方法１００は、図１～図３のセンサアセンブリ１０内の光学窓３２を洗浄するためのものであってもよい。一実施形態では、光学窓３２は、センサシステム（例えば、センサシステム１）の一部であってもよい。本方法は１１０で開始する。

１１０において、プロセス流体（例えば、プロセス流体Ｆ_１）の流れが、センサアセンブリ（例えば、センサアセンブリ１０）の通路（例えば、通路１２）に供給される。センサアセンブリは、通路、光学窓（例えば、光学窓３２）、および光学センサ（例えば、光学センサ３８）を含む。光学センサは、光学窓を通って通路に向かって光を送出して流体の光学特性を検出するように構成される。プロセス流体は、通路を通って流れる間に光学窓に接触する。次いで、方法１００は１２０に進む。

１２０において、通路へのプロセス流体の流れが停止される。一実施形態では、フローバルブ（例えば、フローバルブ６４）がプロセス流体の流れを制御する。一実施形態では、プロセス流体１２０の流れを停止することは、フローバルブを閉じることを含むことができる。次いで、方法１００は１３０に進む。

１３０において、気体（例えば、気体Ｆ_３）および液体（例えば、液体Ｆ_２）を含む霧化流体（例えば、霧化流体５２）が形成される。一実施形態では、霧化流体１３０を形成することは、液体の流れをノズル１３２（例えば、ノズル５０）に供給することを含む。一実施形態では、液体は導管（例えば、導管７０）によってノズルに供給される。導管は、ノズルの入口（例えば、第１の入口５８Ａ）に液体を供給することができる。一実施形態では、霧化流体１３０を形成することは、気体の流れをノズル１３４に供給することを含む。一実施形態では、気体は、第２の導管（例えば、導管８０）によってノズルに供給される。導管は、第２の入口（例えば、第２の入口５８Ｂ）に気体を供給することができる。

一実施形態では、霧化流体１３０を形成することはまた、ノズル１３６内の液体の流れと気体の流れとを組み合わせることを含む。液体の流れと気体の流れとが合わさって霧化流体を形成する。一実施形態では、ノズル１３６はチャンバ（例えば、チャンバ５９）を含む。液体の流れおよびフロー気体はそれぞれチャンバに流入し、チャンバ内で合流する。次いで、方法１００は１３０から１４０に進む。

１４０において、霧化流体は、ノズルによって通路に吐出される。霧化流体は、光学窓３２の内面３４と交差する吐出方向（例えば、吐出方向Ｄ_２）に吐出される。霧化流体中の液滴は、内面３４に高速で衝突するように構成される。光学窓３２の内面３４に付着した物質は、液滴の高速衝撃によって除去される。

一実施形態では、方法１００は、図１に示すような、または上述したセンサシステム１と、図１～図３に示す、または上述したセンサアセンブリ１とに基づいて修正されてもよい。例えば、方法１００は、バルブを用いて液体の供給を停止することを含むことができる。

態様
態様１～７のいずれかを態様８～１９のいずれかと組み合わせることができ、態様８～１５のいずれかを態様１６～１９のいずれかと組み合わせることができる。

態様１．センサアセンブリであって、プロセス流体がセンサアセンブリを通って流れるための通路と、通路の側壁の第１の部分を形成する内面を含む光学窓と、プロセス流体の光学特性を検出するために光学窓を通って通路に向かって光を送出するように構成された光学センサと、霧化流体の形態の液体および気体を光学窓の内面に衝突する方向に通路内に吐出するためのノズルと、を含むセンサアセンブリ。

態様２．霧化流体は、通路の側壁の第２の部分の開口部を通って通路に吐出される、態様１に記載のセンサアセンブリ。

態様３．側壁の第１の部分と側壁の第２の部分が、通路内の相対向する側に配置される、態様２に記載のセンサアセンブリ。

態様４．吐出方向と光学窓の内面に垂直な方向との間の角度は４５度未満である、態様１～３のいずれか１つに記載のセンサアセンブリ。

態様５．ノズルは、気体のための外側チャネルおよび液体のための内側チャネルを含み、外側チャネルは内側チャネルを取り囲み、ノズルが、気体を液体と組み合わせることによって霧化流体を形成する、態様１～４のいずれか１つに記載のセンサアセンブリ。

態様６．霧化流体は体積で約０．０５～２０％の液体を含む、態様１～５のいずれか１つに記載のセンサアセンブリ。

態様７．液体は脱イオン水であり、気体は不活性気体である、態様１～６のいずれか１つに記載のセンサアセンブリ。

態様８．プロセス流体のためのセンサアセンブリであって、プロセス流体がセンサアセンブリを通って流れるための通路と、通路の側壁を形成する内面を有する光学窓と、プロセス流体の光学特性を検出するために光学窓を通って通路に向かって光を送出するように構成された光学センサと、液体および気体を含む霧化流体を形成するためのノズルであって、光学窓の内面に衝突する方向に霧化流体を通路内に吐出するように構成されたノズルと、を含むセンサアセンブリと、ノズルに液体を供給するためにノズルに流体接続された第１の導管と、ノズルに気体を供給するためにノズルに流体接続された第２の導管と、を含むセンサシステム。

態様９．プロセス流体は光学窓の内面に接触する、態様８に記載のセンサシステム。

態様１０．霧化流体は、通路の側壁の開口部を通って通路に吐出される、態様８または９に記載のセンサシステム。

態様１１．通路の側壁の開口部と光学窓が、通路内の相対向する側に配置される、態様１０に記載のセンサシステム。

態様１２．ノズルは外側チャネルおよび内側チャネルを含み、外側チャネルは内側チャネルを取り囲み、第１の導管は、ノズルの内側チャネルに液体を供給し、第２の導管は、ノズルの外側チャネルに気体を供給する、態様８～１１のいずれか１つに記載のセンサシステム。

態様１３．霧化流体が体積で約０．０２％～２０％の液体を含むように、第１の導管がノズルに液体の流量を供給し、第２の導管がノズルに気体の流量を供給する、態様８～１２のいずれか１つに記載のセンサシステム。

態様１４．第１の導管は、ノズルに液体の流量を供給し、第２の導管は、ノズルに気体の流量を供給し、気体の体積に対する液体の流量の比は、０．０５：３００から２：１０である、態様８～１３のいずれか１つに記載のセンサシステム。

態様１５．第１の導管を通ってノズルに向かう液体の流れを制御する第１のフローバルブと、第２の導管を通ってノズルに向かう気体の流れを制御する第２のフローバルブと、をさらに含み、コントローラは、プロセス流体が通路に流入しているときに第１のフローバルブおよび第２のフローバルブを閉じるように構成される、態様８～１４のいずれか１つに記載のセンサシステム。

態様１６．センサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法であって、センサアセンブリは、通路と、通路を通って流れるプロセス流体の光学特性を検出するために光学窓を介して通路に向かって光を送出する光学センサと、を含み、本方法は、気体と液体とを含む霧化流体を形成することと、霧化流体を光学窓の内面に衝突する方向に通路内に吐出することと、を含む方法。

態様１７．霧化流体を形成することは、液体の流れをノズルに供給することと、気体の流れをノズルに供給することと、ノズル内で、液体の流れと気体の流れとを混合することと、を含む、態様１６に記載の方法。

態様１８．霧化流体を光学窓の内面に衝突する方向に通路内に吐出することは、霧化流体を通路の側壁の開口部を通して方向に導くことを含む、態様１６または１７に記載の方法。

態様１９．プロセス流体の流れを通路に供給することと、霧化流体を通路内に吐出する前に、通路内へのプロセス流体の流れを停止させることと、をさらに含む、態様１６～１８のいずれか１つに記載の方法。

本開示のいくつかの例示的な実施形態をこのように記載してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内でさらに他の実施形態を作製および使用できることを容易に理解するであろう。この文書に含まれる開示の多くの利点は、上記の説明に記載されている。しかしながら、この開示は、多くの点において例示的なものに過ぎないことが理解されるであろう。本開示の範囲を逸脱することなく、特に部品の形状、サイズ、および配置の事項について、詳細な変更を行うことができる。本開示の範囲は、言うまでもなく、添付の特許請求の範囲が表現されている文言で規定される。

Claims (5)

1. プロセス流体がセンサアセンブリを通って流れるための通路と、通路の側壁の第１の部分を形成する内面および内面の反対側にある外面を含む光学窓と、光学窓の外面に取り付けられ、光学窓を通って通路に向かって光を送出してプロセス流体の光学特性を検出するように構成された光学センサと、霧化流体の形態の液体及び気体を光学窓の内面に衝突する方向に通路内に吐出すべく側壁の第２の部分を形成するように構成されたノズルと、を含み、側壁の第１の部分と側壁の第２の部分とは、通路内の相対向する側に配置される、センサアセンブリ。
2. 霧化流体が、通路の側壁の第２の部分の開口部を通って通路に吐出される、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
3. ノズルは、気体のための外側チャネル及び液体のための内側チャネルを含み、外側チャネルは内側チャネルを取り囲み、ノズルが、気体を液体と組み合わせることによって霧化流体を形成する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
4. プロセス流体がセンサアセンブリを通って流れるための通路と、通路の側壁の第１の部分を形成する内面および内面の反対側にある外面を有する光学窓と、光学窓の外面に取り付けられ、光学窓を通って通路に向かって光を送出してプロセス流体の光学特性を検出するように構成された光学センサと、光学窓の内面に衝突する方向に霧化流体を通路内に吐出すべく側壁の第２の部分を形成するように構成されたノズルであって、液体及び気体を含む霧化流体を形成するためのノズルとを含み、側壁の第１の部分と側壁の第２の部分とは、通路内の相対向する側に配置される、プロセス流体のためのセンサアセンブリと、ノズルに液体を供給するためにノズルに流体接続された第１の導管と、ノズルに気体を供給するためにノズルに流体接続された第２の導管とを含むセンサシステム。
5. 第１の導管を通ってノズルに向かう液体の流れを制御する第１のフローバルブと、第２の導管を通ってノズルに向かう気体の流れを制御する第２のフローバルブと、を更に含み、コントローラは、プロセス流体が通路に流入しているときに第１のフローバルブ及び第２のフローバルブを閉じるように構成される、請求項４に記載のセンサシステム。

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