KR101107926B1 - 온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치 - Google Patents

온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치 Download PDF

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Abstract

약액(藥液) 등의 피측정 유체에 의한 부식이 발생하지 않고, 온도 응답성이 양호하며, 또한 간단한 구조로 효과적으로 정전기를 제거할 수 있는 온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치를 제공한다.
온도 센서부를 구성하는 측온체와, 상기 측온체의 기단(基端) 부분에 전기적으로 접속된 리드선부와, 적어도 상기 측온체 부분을 덮는 보호관을 구비한 온도 측정 센서로서, 상기 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치{Temperature-measuring sensor and temperature-measuring device using the same}
본 발명은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 제조시에 실리콘 웨이퍼를 세정하기 위하여 이용되는 약액(藥液) 등의 피측정 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 센서 및 이 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 반도체 제조 공정에서는 실리콘 웨이퍼의 표면에 부착된 불순물이나 산화물 등을 제거하기 위하여 세정 공정이 행해지고 있다. 이 세정 공정에서 불순물이나 산화물 등을 충분히 제거함으로써, 패터닝 공정에서 전자 회로의 패터닝을 정확하게 할 수 있게 된다.
이를 위해 세정 공정에서는 약액으로서, 예를 들어 불산, 질산, 염산, 인산, 불질산, 황산, 암모니아 등을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표면에 부착된 불순물이나 산화물 등을 제거하고 있다.
한편, 세정 공정에서 사용되는 약액은 산화물 등을 제거하는 제거 능력이 약액의 온도에 따라 크게 변화하기 때문에 약액 온도의 관리가 필요하다.
이 때문에, 온도 측정 센서를 이용하여 이 약액의 온도를 측정하는 것이 행 해지고 있다.
이와 같은 온도 측정 센서는 열전대(thermocouple)와 백금 측온 저항 소자 등으로 이루어지는 측온체를 구비하고 있으며, 측온체는 예를 들어 SUS316L 등의 스테인리스강이나 티타늄 등의 금속제 보호관으로 덮인 구조로 되어 있다.
한편, 금속제 보호관은 보호관의 두께를 두껍게 함으로써, 측온체가 약액에 의해 부식되는 것을 방지하고 있는데, 이렇게 하면 온도 측정 센서의 온도 응답성이 둔해져 버림과 함께, 온도 측정 센서 자체가 커져서 취급성이 양호하지는 않다.
이 때문에, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 보호관을 내(耐)약액성이 뛰어난, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 수지 등의 합성 수지로 구성함으로써 보호관의 내식성(耐食性)을 향상시켜, 온도 측정 센서 자체가 커지지 않게 하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-83018호 공보
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 PFA 수지 등의 합성 수지를 이용한 보호관이라도 시간의 경과에 의해 약액이 보호관을 투과해 보호관 내부의 측온체 등의 내부 부품이 손상되어 버린다.
또한, 온도 측정 센서는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 세정에 의해 발생하는 약액 온도의 상하 변동을 일정하게 유지하기 위하여 이용되는데, 이와 같이 보호관이 합성 수지제이면 온도 측정 센서의 온도 응답성이 둔해져 즉각적으로 대응할 수 없어 일정한 품질의 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한, 수지제 보호관은 금속제 보호관과 비교하면 강도가 약하기 때문에, 약액으로부터의 유체 압력에 의한 변형을 방지하기 위하여 그 두께를 두껍게 하지 않으면 안되어 온도 측정 센서의 온도 응답성이 더욱 둔해져 버린다.
또한, 실리콘 웨이퍼의 세정시에 이용되는 불산, 질산, 염산, 인산, 불질산, 황산, 암모니아 등의 약액 중 저농도의 것이나 순수는 저항률이 높기 때문에, 이 약액의 흐름에 의해 반도체 제조 장치의 배관 등에 실리콘 웨이퍼의 품질에 악영향을 미치는 정전기가 발생하는 일이 있는데, 수지제 보호관은 어스(earth)선의 접속이 불가능하기 때문에 이 정전기를 방전하기 위한 정전기 제거 장치가 새롭게 필요하여 반도체 제조 장치의 고비용을 초래한다.
본 발명은 이와 같은 현상에 착안하여 약액 등의 피측정 유체에 의한 부식이 발생하지 않고, 온도 응답성이 양호하며, 또한 간단한 구조로 효과적으로 정전기를 제거할 수 있는 온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 종래 기술에 있어서의 과제 및 목적을 달성하기 위하여 발명된 것으로서,
본 발명의 온도 측정 센서는,
온도 센서부를 구성하는 측온체와,
상기 측온체의 기단(基端) 부분에 전기적으로 접속된 리드선부와,
적어도 상기 측온체 부분을 덮는 보호관을 구비한 온도 측정 센서로서,
상기 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 탄소를 주성분으로 한 재료로 보호관을 구성하면 약액 등의 피측정 유체에 의한 부식이 발생하지 않기 때문에, 원하는 측정 정확도를 장기간 유지할 수 있다.
또한, 탄소를 주성분으로 하면 보호관의 두께를 필요 이상으로 두껍게 하지 않아도 되기 때문에, 온도 측정 센서의 측온체의 온도 응답성을 양호하게 할 수 있다.
따라서, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 세정시에 발생하는 약액 온도의 상하 변동에 즉각적으로 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관이,
상기 보호관의 기재를, 탄소를 주성분으로 한 재료로 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면, 약액 등의 피측정 유체에 의한 부식의 우려가 없고 확실하게 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관이,
상기 보호관의 기재의 표면을, 탄소를 주성분으로 한 재료로 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면, 예를 들어 기재를 스테인리스강 등의 금속제로 하고 이 기재의 표면만 탄소를 주성분으로 한 재료로 함으로써, 약액 등의 피측정 유체에 의한 부식으로부터 보호관을 확실하게 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 탄소를 주성분으로 한 재료가, 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본(Diamond-Like Carbon) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 보호관의 재료가 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본 중 어느 하나이면, 특히 피측정 유체가 강산인 불산, 질산, 염산, 인산, 불질산, 황산, 암모니아 등이어도 확실하게 보호관을 부식으로부터 보호하는 것이 가능하여, 확실하게 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관을 구성하는 탄소를 주성분으로 한 재료가 열전도율 5 ~ 35OW/m℃ 범위 내의 재료인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 범위로 열전도율을 설정한 탄소를 주성분으로 한 재료이면 보호관 내의 측온체로 피측정 유체의 온도를 확실하게 얻을 수 있고, 또한 열전도율이 양호하기 때문에, 미미한 온도 변화라도 확실하게 알 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관 내에 수지 충전재가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 보호관 내에 수지 충전재가 충전되어 있으면 피측정 유체의 온도는 보호관으로부터 수지 충전재를 통하여 측온체로 보내지게 되기 때문에, 확실하게 피측정 유체의 온도를 알 수 있다.
또한, 수지 충전재가 굳어짐으로써, 보호관 내에서의 리드선부와 측온체의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관 내에 충전되는 수지 충전재의 열전도율이 2.4 ~ 10W/m℃ 범위 내인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 수지 충전재의 열전도율을 설정하면 열 응답성이 뛰어나기 때문에, 미미한 온도 변화라도 확실하게 알 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 리드선부에 어스선이 형성되고,
상기 어스선의 어스 단자가, 도전성 부재를 개재하여 상기 보호관과 전기적으로 접속하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면 정전기가 대전하지 않기 때문에, 온도 측정 센서를 포함한 제어 기기를 정확하게 기능시킬 수 있어, 높은 수율로 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 도전성 부재가,
상기 보호관의 기단 개구부 근방에 장착된 스냅 링 부재인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 스냅 링 부재를 이용하면 보호관의 기단 개구부 근방에 장착하는 간단한 구조로 확실하게 정전기를 방전할 수 있기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 스냅 링 부재가 상기 보호관의 기단 개구부 근방의 내벽 측에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면 보호관의 외경 안에 어스선을 배치할 수 있기 때문에, 온도 측정 센서를 필요 이상으로 크게 할 우려가 없다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 스냅 링 부재가 상기 보호관의 기단 개구부 근방의 외벽 측에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면 리드선부의 외경 치수가 보호관의 내경 치수에 가까워서 기단 개구부 근방의 내벽 측에 스냅 링 부재를 배치할 수 없는 경우에도 외벽 측에 장착함으로써 확실하게 어스선을 배치할 수 있기 때문에, 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있어 확실하게 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관의 기단부와 상기 리드선부의 선단 근방을 덮는 케이스를 구비하고,
상기 케이스 내에 위치하고 있는 상기 리드선부에 형성된 어스선의 어스 단자가, 상기 케이스 내에 충전한 도전성 재료를 개재하여 상기 보호관과 전기적으로 접속하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면 어스선을 케이스 내에 넣을 수 있기 때문에 어스선의 단선의 우려가 없고, 또한 외관이 양호하며, 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있어 확실하게 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 도전성 재료가 도전성 접착제인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 도전성 접착제이면 어스선의 어스 단자와 보호관을 확실하게 접속 가능하며, 각 부재간의 접착성이 양호하다.
따라서, 어스선이 보호관으로부터 단선될 우려가 없고, 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있어, 확실하게 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 보호관의 기단부와 상기 리드선부의 선단 근방을 덮는 케이스를 구비하고,
상기 케이스 내에 열전도율이 0.1 ~ 2.6W/m℃인 수지 충전재가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 설정된 수지 충전재를 케이스 내에 충전하면 수지 충전재의 열전도율이 나쁘기 때문에, 보호관 이외의 열을 취하기 어려워진다.
따라서, 피측정 유체의 온도만 취할 수 있어 정확도가 높은 온도 측정 센서를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 케이스 내에 충전되는 수지 충전재의 열전도율이,
상기 보호관 내에 충전되는 수지 충전재의 열전도율보다 낮은 것을 특징으로 한다.
이와 같이 설정되어 있으면 보호관 내의 측온체는 피측정 유체의 온도만 취할 수 있기 때문에, 높은 정확도로 피측정 유체의 온도를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 케이스의 재질이 내열성을 가지는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 케이스가 내열성을 가지고 있으면 피측정 유체가 고온이어도 내부의 리드선을 확실하게 보호할 수 있다.
따라서, 피측정 유체의 온도를 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 어스선의 어스 단자와 상기 보호관의 기단부가 비접촉 상태인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성한 경우에는 어스 단자와 보호관의 사이를 도전성 접착제로 충전함으로써 확실하게 어스선으로서의 기능을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 센서는,
상기 어스선의 어스 단자와 상기 보호관의 기단부가 접촉 상태인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성한 경우에는 어스 단자와 보호관의 접속이 보다 확실하며, 또한 양자를 도전성 접착제로 확실하게 접합하면 보다 확실하게 어스선으로서의 기능을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치는,
상기 중 어느 하나에 기재된 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치로서,
피측정 유체의 유로(流路)가 형성된 유체 배관부를 구비하고,
상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분이 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 상기한 온도 측정 센서를 이용하여 온도 측정 장치를 구성하면, 특히 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어져 있기 때문에, 약액 등의 피측정 유체에 의해 부식될 우려가 없다.
또한, 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어지면 수압에 의해 온도 측정 센서가 변형되는 일이 없기 때문에 높은 정확도로 온도 관리가 가능하고, 또한 종래보다 온도 측정 센서의 크기를 작게 할 수 있다.
또한, 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어지면 온도 응답성이 양호하기 때문에, 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있어 확실하게 약액 등의 피측정 유체의 온도 관리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치는,
상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분의 선단 부분만 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 보호관이 탄소를 주성분으로 한 재료로 이루어지면 온도 응답성이 양호하기 때문에, 유로 내에 온도 센서의 선단 부분만 노출시켜도 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치는,
상기 유체 배관부의 온도 측정 센서의 장착 부분에 탄성 링을 개재한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 탄성 링을 이용하면 온도 측정 장치에 있어서 온도 측정 장치의 보호관의 재질과 그 밖의 재질이 열팽창이 서로 다른 재료라도 이 열팽창의 차이를 탄성 링이 흡수할 수 있기 때문에, 장착성이 양호하여 정확하게 온도 측정 센서를 기능시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 약액 등의 피측정 유체에 의한 부식이 발생하지 않고, 온 도 응답성이 양호하며, 또한 간단한 구조로 효과적으로 정전기를 제거할 수 있는 온도 측정 센서 및 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 온도 측정 센서의 정면도, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 어스선을 부착한 실시예의 정면도, 도 6은 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 케이스 내에 수지 충전재를 충전한 다른 실시예의 정면도, 도 7은 본 발명의 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치의 정면도이다.
본 발명의 온도 측정 센서 및 온도 측정 장치는, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 제조시에 실리콘 웨이퍼를 세정하기 위하여 이용되는 약액 등의 피측정 유체의 온도를 측정하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 온도 측정 센서와, 이 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치에 대하여 순서대로 설명한다.
<온도 측정 센서(10)>
먼저, 본 발명의 온도 측정 센서(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피측정 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서부를 구성하는 측온체(12)와, 이 측온체(12)의 기단 부분에 전기적으로 접속된 리드선부(14)와, 적어도 피측정 유체와 접촉하는 측온체(12) 부분을 덮는 보호관(16)으로 구성되어 있다.
한편, 본 실시예의 보호관(16)은, 리드선부(14)의 하단부와 측온체(12)의 전 체를 완전히 덮도록 구성되어 있고, 이 보호관(16)의 내부에는 수지제의 충전재(18)가 충전되어 있고, 이에 의해 리드선부(14)와 측온체(12)가 보호관(16) 내에서 위치 어긋남을 발생시키지 않게 되어 있다.
이와 같은 수지 충전재(18)는, 열 응답성이 뛰어나고 또한 열전도율이 2.4 ~ 10W/m℃ 범위 내의 수지이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 실리콘 수지나 에폭시 수지를 이용할 수 있다.
실리콘 수지의 구체예로서는, 신에츠 화학공업 주식회사제 신에츠 실리콘 KE1867, KE3467이 적합하다. 또한, 에폭시 수지의 구체예로서는, 주식회사 오덱(Audec)제 Aremco-Bond 2210 에폭시, 타이요 카나아미(TAIYO WIRE CLOTH) 주식회사제 Duralco 132IP 에폭시가 적합하다.
이와 같은 수지 충전재(18)는 열 전도가 양호하기 때문에, 보호관(16) 내에 수지 충전재(18)가 충전되어 있으면, 피측정 유체에 미미한 온도 변화가 발생해도 측온체(12)로 그 온도 변화를 높은 정확도로 얻을 수 있다.
한편, 보호관(16) 내에 측온체(12)가 삽입된 상태로 수지 충전재(18)를 충전하기 때문에, 보호관(16)의 내경과 측온체(12)의 외경의 차이는 0.1㎜ ~ 1.O㎜ 정도인 것이 바람직하다. 이 수치가 0.1㎜보다 작은 경우에는 조립이 곤란하고, 또한 내부 부품과 보호관(16)과의 열팽창의 차이에 의한 영향을 받기 쉬워지며, 반대로 1.0㎜보다 큰 경우에는 응답성이 나빠진다.
그리고, 본 발명에 있어서 이 온도 측정 센서(10)의 보호관(16)은 탄소를 주성분으로 한 재료로 구성되어 있는 점에서 특히 특징적이다.
이와 같은 탄소를 주성분으로 한 재료로서는, 열전도율이 5 ~ 350W/m℃ 범위 내임과 함께, 내(耐)약품성, 열 응답성, 도전성이 뛰어난 재질이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 아몰퍼스 카본, 실리콘 카바이드, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본 등을 이용하는 것이 바람직하다.
그 중에서도 특히 아몰퍼스 카본으로 보호관(16)을 구성하면, 특히 실리콘 웨이퍼의 세정시에 이용되는 불산, 질산, 염산, 인산, 불질산, 황산, 암모니아 등의 약액 속에 보호관(16)을 침지해도 보호관(16)을 부식시키지 않는다. 또한, 종래와 같은 금속제 보호관(16)은 약액에 의한 부식에 대항하기 위하여 보호관(16)의 두께를 두껍게 할 필요가 있었지만, 본 발명의 보호관(16)에서는 그러한 필요가 없기 때문에 열 응답성이 뛰어나 확실하게 약액의 온도 관리를 하는 것이 가능하다.
이 보호관(16)의 두께에 대해서는, 보호관(16)의 크기에 따라 적절히 선택되는 것이지만, 예를 들어 직경 4㎜ 정도의 보호관(16)이면 두께는 0.6㎜ ~ 1.5㎜ 정도인 것이 바람직하다.
한편, 보호관(16)의 제조 방법으로서는, 예를 들어 막대 모양의 아몰퍼스 카본(닛신보(Nisshinbo Industries) 주식회사제)의 중앙부를 파내는 가공을 함으로써, 도 1에 나타내는 바와 같은 한 쪽이 막힌 통 형상의 보호관(16)을 용이하게 형성할 수 있다.
또한 도시하지는 않지만, 스테인리스강과 같은 금속제 보호관(16)의 피측정 유체와 접촉하는 외측 표면을 아몰퍼스 카본으로 코팅하여, 이에 의해 마찬가지의 효과를 얻도록 해도 된다.
또한, 이와 같은 온도 측정 센서(10)는, 사용 환경하에 있어서의 정전기 발생 제거를 위하여, 도 2에 나타내는 바와 같이 어스선(20)을 마련하는 것이 바람직하다.
이 어스선(20)은, 리드선부(14)에 형성되어 있고, 보호관(16)의 기단 개구부 근방에 도전성 부재로 이루어지는 스냅 링 부재(24)를 배치하고, 이 스냅 링 부재(24)와 어스선(20)의 어스 단자(22)를 접속함으로써 방전되게 되어 있다.
한편, 도 2에 나타내는 온도 측정 센서(10)에서는 보호관(16)의 기단 개구부 근방의 내측에 스냅 링 부재(24)가 배치되어 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같이 보호관(16)의 기단 개구부 근방의 외측에 스냅 링 부재(24)가 배치되어 있어도 되며, 보호관(16)의 내경과 리드선부(14)의 외경의 차이 등에 따라 적절히 선택이 가능한 것이다.
또한 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같은 어스면(20)의 배치 방법 이외에, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 보호관(16)의 기단부와 리드선부(14)의 선단 근방을 케이스(30)로 덮고, 케이스(30) 내에 도전성 재료로 이루어지는 도전성 접착제(32)를 충전하여 어스선(20)의 어스 단자(22)와 보호관(16)을 이 도전성 접착제(32)를 개재하여 전기적으로 접속하도록 해도 된다.
아몰퍼스 카본은 재료의 특성상 납땜이 곤란하지만, 도전성 접착제(32)를 이용하면 확실하게 보호관(16)을 어스선(20)의 어스 단자(22)와 접속할 수 있어 정전기를 제거할 수 있다.
한편, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 온도 측정 센서(10)에 있어서는, 수지 제 튜브로 이루어지는 케이스(30) 내에 있어서, 리드선부(14)의 측온체(12)와 접속되는 단자의 주위를 수지 튜브(34)로 덮고, 그 외측을 다른 수지 튜브(36)로 덮고 있다. 그리고, 케이스(30)의 내표면에 접하도록 원통 케이스(38)가 배치되고, 이것들과 보호관(16)이 와셔(washer)(40)를 통하여 고정되어 있다. 이 케이스(30)로서는 PFA 튜브를 이용하는 것이 바람직하다.
이들 부재에 의해 케이스(30) 내부에 공간을 형성하고, 이 공간 내에 도전성 접착제(32)를 저장시키게 되어 있다. 한편, 도면 중의 부호 42는, 리드선(14)의 단자끼리 접촉하여 쇼트되지 않게 하기 위하여 마련된 절연 튜브이다.
또한, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 온도 측정 센서(10)는, 어스선(20)이 보호관(16)의 기단부와 비접촉 상태이지만, 도 5에 나타내는 바와 같이 어스선(20)과 보호관(16)의 기단부를 직접 접촉시켜도 된다.
도 4 및 도 5에 나타내는 온도 측정 센서(10)에서는, 모두 도전성 접착제(32)를 개재하여 어스선(20)의 어스 단자(22)와 보호관(16)을 전기적으로 접속할 수 있게 되어 있기 때문에, 확실하게 방전할 수 있어 정전기를 제거할 수 있다.
한편, 이와 같은 도전성 접착제(32)로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 높은 도전성 및 높은 열 전도성의 에폭시 접착제를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 보호관(16)의 지름이 가늘어서 리드선부(14)의 각 배선(68)이 보호관(16) 내에 들어가지 않은 경우에는 도 6에 나타내는 바와 같이, 보호관(16)과 리드선부(14)의 각 배선(68)의 사이를 내열성을 가지는 케이스(74)로 덮고, 각 배선(68)의 선단 부분과 측온체(12)를 전기적으로 접속하도록 하면 된다.
또한, 이때 케이스(74) 내에는 수지 충전재(70)를 충전해 두는 것이 바람직하다. 케이스(74)는 하단 측이 보호관(16)의 단부와 딱 끼워맞춤되게 되어 있고, 케이스(74)의 상단 측은 리드선부(14)와의 사이에 약간의 틈이 생기게 되어 있다.
그리고, 상단 측의 틈으로부터, 예를 들어 디스펜서(72)를 이용하여 케이스(30) 내로 수지 충전재(70)를 충전하고, 이것이 고화됨으로써 도 6에 나타내는 바와 같은 온도 측정 센서(10)를 구성할 수 있다.
여기서 케이스(74) 내에 충전되는 수지 충전재(70)는 열전도율이 0.1 ~ 2.6W/m℃ 범위 내인 것이 바람직하다. 한편, 이와 같이 케이스(74) 내에 충전되는 수지 충전재(70)의 열전도율은, 보호관(16) 내에 충전되는 수지 충전재(18)의 열전도율보다 낮은 것이 바람직하다.
이와 같이 설정하면, 측온체(12)가 케이스(74) 주변의 온도를 취하지 않아, 피측정 유체의 온도만 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 이와 같은 케이스(74) 내에 충전되는 수지 충전재(70)로서는, 예를 들어, 실리콘 수지, 에폭시 수지가 적합하다. 한편, 상기한 실시예와 같이 어스선(도시하지 않음)을 이용하는 경우에는, 케이스(30) 내에 충전되는 수지 충전재(70)로서, 구체적으로 타이요 카나아미(TAIYO WIRE CLOTH) 주식회사제 Duralco 122 에폭시, 또는 주식회사 오덱(Audec)제 Pyro-Duct 598-A를 이용하면 된다.
한편, 어스선을 이용하지 않는 경우에는, 구체적으로 타이요 카나아미 주식회사제 Duralco 4461IP 에폭시, 또는 신에츠 화학공업 주식회사제 신에츠 실리콘 KE108, KE106을 이용하면 된다.
또한 케이스(74)는, 내열성을 가지는 재질로 이루어지면 특별히 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재질의 구체예로서는 PPS(폴리페닐렌 설파이드), 불소 수지, PEEK(폴리에테르에테르케톤), PFS(폴리에테르설폰), PSF(폴리설폰), POM(폴리아세탈), PEI(폴리에테르이미드), 세라믹, 실리콘, 동, 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄 등을 들 수 있다. 이들 재질은 열전도율이 0.1 ~ 372W/m℃ 범위 내이다.
그 중에서도 PPS는 열전도율이 0.2W/m℃로 나쁘기 때문에, 측온체(12)가 케이스(74) 주변의 온도를 취할 우려가 없어, 확실하게 피측정 유체의 온도만 얻을 수 있다.
이와 같은 재질은 내열성을 가짐과 함께 강도가 있기 때문에, 예를 들어 리드선(14)과 측온체(12)의 사이에 휨 등의 힘이 가해져도 이 케이스(74) 부분에서 휨을 일으키지 않아, 리드선(14)과 측온체(12)의 접속을 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 온도 측정 센서(10)는, 상기한 바와 같이 보호관(16)을 형성하는 재료로서 탄소를 주성분으로 한 재료(특히 아몰퍼스 카본)로 함으로써, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 세정시에 이용되는 약액 등의 피측정 유체에 의해 발생하는 보호관(16)의 부식을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 어스선(20)을 배치함으로써 방전할 수 있어 확실하게 정전기를 제거할 수 있다.
또한 상기한 바와 같이, 케이스(74)를 이용한 경우, 케이스(74) 내에 수지 충전재(70)를 충전하고, 또한 보호관(16) 내에도 수지 충전재(18)를 충전하고, 케이스(74) 내의 수지 충전재(70)의 열전도율이 보호관(16) 내의 수지 충전재(18)의 열전도율보다 작게 함으로써, 측온체(12)가 케이스(74) 주변의 온도를 취하지 않아 피측정 유체의 온도만 확실하게 얻을 수 있다.
<온도 측정 장치(50)>
이어서, 상기한 도 1 내지 도 6에 나타낸 온도 측정 센서(10)를 이용한 온도 측정 장치(50)에 대하여 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 온도 측정 장치(50)는, 피측정 유체(약액)의 유로가 형성된 유체 배관부(52)를 구비하고, 이 유체 배관부(52)의 유로 내에 상기한 온도 측정 센서(10)의 보호관(16) 부분이 노출되도록 온도 측정 센서(10)가 배치되어 있다.
본 실시예에 있어서는, 배관 구성 부재(58)에 유체 배관부(52)가 형성되고, 그 상부에는 이 유체 배관부(52)에 보호관(16) 부분이 노출됨과 함께, 이 보호관(16)을 삽입하기 위한 보호관 삽입부(64)가 형성되어 있고, 이 보호관 삽입부(64)에 온도 측정 센서(10)의 보호관(16) 부분이 삽입되어 있다.
또한, 이 배관 구성 부재(58) 위에 리드선부(14)가 삽입 가능한 리드선 삽입부(66)를 가지는 커버 부재(60)가 배치되고, 이 리드선 삽입부(66) 내에 리드선부(14)를 삽입한 상태로 배관 구성 부재(58)와 커버 부재(60)를 체결 부재(62)로 고정함으로써 온도 측정 장치(50)가 구성되어 있다.
한편, 배관 구성 부재(58)의 온도 측정 센서(10)의 장착 부분에는 탄성 링 장착부(54)가 형성되고, 여기에 탄성 링(56)이 개재되어 있고, 이에 의해 예를 들어 아몰퍼스 카본으로 이루어지는 보호관(16)과, 이것을 수용하는 배관 구성 부 재(58)나 커버 부재(60) 등이 보호관(16)과는 열팽창계수가 서로 다른 재질로 이루어져 있어도, 이 탄성 링(56)에 의해 열팽창의 차이를 흡수할 수 있어, 장착 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치(50)는, 탄소를 주성분으로 한 재료(특히 아몰퍼스 카본)로 이루어지는 보호관(16)을 가지는 온도 측정 센서(10)를 이용하는 것이 전제이기 때문에, 종래 열전도성이 나빠서 유체 배관부(52)의 중앙 부근까지 보호관(16)을 삽입하여 사용하던 것을 그렇게 할 필요가 없어져 종래보다 보호관(16)이 짧아도 되게 되어 제조 비용을 억제할 수 있다.
또한, 보호관(16)이 짧아도 되기 때문에 종래와 같이 유체 배관부(52)의 중앙 부근까지 보호관을 삽입하여 사용하던 경우에 발생하던 유체의 압력에 의한 진동이나 변형 등의 영향이 없어져, 높은 정확도로 피측정 유체의 온도를 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 온도 측정 센서(10)를 이용한 온도 측정 장치(50)는 상기한 바와 같은 많은 효과를 가진다.
이상, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기의 형태로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 측온체가 없는 리드선부만 아몰퍼스 카본으로 이루어지는 보호관으로 덮고, 리드선부의 리드 단자를 상기한 바와 같이 도전성 부재 등을 개재하여 보호관과 접속한 전극으로서 구성하는 것도 가능하며, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위 내에서의 다양한 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명의 온도 측정 센서의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 어스선을 부착한 실시예의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 어스선을 부착한 다른 실시예의 정면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 어스선을 부착한 다른 실시예의 정면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 주요부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 어스선을 부착한 다른 실시예의 정면도이고, 도 4의 (b)와 마찬가지의 주요부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 온도 측정 센서에 있어서 케이스 내에 수지 충전재를 충전한 다른 실시예의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치의 정면도이다.
[부호의 설명]
10…온도 측정 센서
12…측온체
14…리드선부
16…보호관
18…수지 충전재
20…어스선
22…어스 단자
24…스냅 링 부재
30…케이스
32…도전성 접착제
34…수지 튜브
36…수지 튜브
38…원통 케이스
40…와셔(washer)
42…절연 튜브
50…온도 측정 장치
52…유체 배관부
54…장착부
56…탄성 링
58…배관 구성 부재
60…커버 부재
62…체결 부재
64…보호관 삽입부
66…리드선 삽입부
68…배선
70…수지 충전재
72…디스펜서
74…케이스

Claims (21)

  1. 온도 센서부를 구성하는 측온체와,
    상기 측온체의 기단(基端) 부분에 전기적으로 접속된 리드선부와,
    적어도 상기 측온체 부분을 덮는 보호관을 구비한 온도 측정 센서로서,
    상기 온도 측정 센서는,
    상기 보호관의 기단부와 상기 리드선부의 선단을 덮는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스 내에 열전도율이 0.1 ~ 2.6W/m℃인 수지 충전재가 충전되어 있고, 상기 보호관 내에 열전도율이 2.4 ~ 10W/m℃인 수지 충전재가 충전되어 있으며,
    상기 보호관이 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본(Diamond-Like Carbon) 중 어느 하나로 이루어지고,
    반도체 제조시의 실리콘 웨이퍼의 세정에 사용되는 약액의 온도측정용으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 내에 충전되는 수지 충전재의 열전도율이,
    상기 보호관 내에 충전되는 수지 충전재의 열전도율보다 낮은 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 재질이 내열성을 가지는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  4. 온도 센서부를 구성하는 측온체와,
    상기 측온체의 기단(基端) 부분에 전기적으로 접속되고, 어스선을 가지는 리드선부와,
    적어도 상기 측온체 부분을 덮는 보호관을 구비한 온도 측정 센서로서,
    상기 온도 측정 센서는,
    상기 보호관의 기단부와 상기 리드선부의 선단을 덮는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스 내에 도전성 접착제가 충전되어 있고, 상기 보호관 내에 열전도율이 2.4 ~ 10W/m℃인 수지 충전재가 충전되어 있으며,
    상기 케이스 내에 위치하고 있는 상기 리드선부에 형성된 상기 어스선의 어스 단자가, 상기 케이스 내에 충전한 도전성 접착제를 개재하여 상기 보호관과 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 보호관이 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본(Diamond-Like Carbon) 중 어느 하나로 이루어지고,
    반도체 제조시의 실리콘 웨이퍼의 세정에 사용되는 약액의 온도측정용으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어스선의 어스 단자와 상기 보호관의 기단부가 비접촉 상태인 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 어스선의 어스 단자와 상기 보호관의 기단부가 접촉 상태인 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 보호관의 기재를, 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본 중 어느 하나로 한 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 보호관의 기재의 표면을, 아몰퍼스 카본, 탄화 규소, 그래파이트, 다이아몬드 라이크 카본 중 어느 하나로 한 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 보호관이, 열전도율 5 ~ 350W/m℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서.
  10. 제1항에 기재된 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치로서,
    피측정 유체의 유로(流路)가 형성된 유체 배관부를 구비하고,
    상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분이 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분의 선단 부분만 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 유체 배관부의 온도 측정 센서의 장착 부분에 탄성 링을 개재한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  13. 제4항에 기재된 온도 측정 센서를 이용한 온도 측정 장치로서,
    피측정 유체의 유로(流路)가 형성된 유체 배관부를 구비하고,
    상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분이 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유체 배관부의 유로 내에, 상기 온도 측정 센서의 보호관 부분의 선단 부분만 노출되도록 온도 측정 센서를 배치한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 유체 배관부의 온도 측정 센서의 장착 부분에 탄성 링을 개재한 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
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