(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-18
(54)【発明の名称】光学センサ窓洗浄装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/15 20060101AFI20230111BHJP
G01N 21/05 20060101ALI20230111BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230111BHJP
【ＦＩ】
G01N21/15
G01N21/05
H01L21/304 648G
H01L21/304 643Z
H01L21/304 648K
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022526289
(86)(22)【出願日】2020-10-20
(85)【翻訳文提出日】2022-06-29
(86)【国際出願番号】 US2020056510
(87)【国際公開番号】W WO2021091689
(87)【国際公開日】2021-05-14
(31)【優先権主張番号】62/931,409
(32)【優先日】2019-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ガスト， トレイシー
【テーマコード（参考）】
2G057
5F157
【Ｆターム（参考）】
2G057AA02
2G057AA05
2G057AB08
2G057AC01
2G057BA05
2G057BB01
2G057BB10
2G057BC04
2G057JA02
2G057JA03
2G057JA04
5F157BB22
5F157BB37
5F157CC41
5F157CF14
5F157CF42
5F157CF44
5F157CF60
5F157CF99
5F157DC21
(57)【要約】
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、ノズルと、を含む。光学センサは、プロセス流体の光学特性を検出するように構成される。光学窓は内面を含む。ノズルは、光学窓の内面と交差する吐出方向に霧化流体を吐出する。センサシステムは、センサアセンブリと、センサアセンブリのノズルに気体および液体を供給するための導管と、を含む。センサアセンブリ内の光学窓を洗浄する方法は、霧化流体を形成することと、光学窓と交差する吐出方向に霧化流体を吐出することと、を含む。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサアセンブリであって、プロセス流体が前記センサアセンブリを通って流れるための通路と、
前記通路の側壁の第１の部分を形成する内面を含む光学窓と、
前記プロセス流体の光学特性を検出するために前記光学窓を通って前記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前記光学窓の前記内面に衝突する方向に前記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。
【請求項2】
前記霧化流体が、前記通路の前記側壁の第２の部分の開口部を通って前記通路に吐出される、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項3】
前記側壁の前記第１の部分と前記側壁の前記第２の部分が、前記通路内の相対向する側に配置される、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項4】
前記吐出方向と前記光学窓の前記内面に垂直な方向との間の角度は、４５度未満である、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項5】
前記ノズルは、前記気体のための外側チャネルおよび前記液体のための内側チャネルを含み、前記外側チャネルは前記内側チャネルを取り囲み、前記ノズルが、前記気体を前記液体と組み合わせることによって前記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。
【請求項6】
前記霧化流体は、体積で約０．０５～２０％の前記液体を含む、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項7】
前記液体は脱イオン水であり、前記気体は不活性気体である、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項8】
センサシステムであって、プロセス流体のためのセンサアセンブリであって、
前記プロセス流体が前記センサアセンブリを通って流れるための通路と、
前記通路の側壁を形成する内面を有する光学窓と、
前記プロセス流体の光学特性を検出するために前記光学窓を通って前記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、前記光学窓の内面に衝突する方向に前記霧化流体を前記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、
前記ノズルに前記液体を供給するために前記ノズルに流体接続された第１の導管と、
前記ノズルに前記気体を供給するために前記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。
【請求項9】
前記プロセス流体は、前記光学窓の前記内面に接触する、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項10】
前記霧化流体は、前記通路の前記側壁の開口部を通って前記通路に吐出される、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項11】
前記通路の前記側壁の前記開口部と前記光学窓が、前記通路内の相対向する側に配置される、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項12】
前記ノズルは外側チャネルおよび内側チャネルを含み、前記外側チャネルは前記内側チャネルを取り囲み、前記第１の導管は、前記ノズルの前記内側チャネルに前記液体を供給し、前記第２の導管は、前記ノズルの前記外側チャネルに前記気体を供給する、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項13】
前記霧化流体が体積で約０．０２％～２０％の前記液体を含むように、前記第１の導管が前記ノズルに前記液体の流量を供給し、前記第２の導管が前記ノズルに前記気体の流量を供給する、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項14】
前記第１の導管は、前記ノズルに前記液体の流量を供給し、前記第２の導管は、前記ノズルに前記気体の流量を供給し、前記気体の体積に対する前記液体の前記流量の比は、０．０５：３００から２：１０である、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項15】
前記第１の導管を通って前記ノズルに向かう前記液体の流れを制御する第１のフローバルブと、前記第２の導管を通って前記ノズルに向かう前記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、
前記コントローラは、前記プロセス流体が前記通路に流入しているときに前記第１のフローバルブおよび前記第２のフローバルブを閉じるように構成される、
請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項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、前記センサアセンブリは、通路と、前記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前記光学窓を介して前記通路に向かって光を送出する光学センサと、を含み、前記方法は、気体と液体とを含む霧化流体を形成することと、
前記霧化流体を前記光学窓の内面に衝突する方向に前記通路内に吐出することと、
を含む方法。
【請求項17】
前記霧化流体を形成することは、前記液体の流れをノズルに供給することと、
前記気体の流れを前記ノズルに供給することと、
前記ノズル内で、前記液体の前記流れと前記気体の前記流れとを混合することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記霧化流体を前記光学窓の前記内面に衝突する方向に前記通路内に吐出することは、前記霧化流体を前記通路の側壁の開口部を通して前記方向に導くことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記プロセス流体の流れを前記通路に供給することと、前記霧化流体を前記通路内に吐出する前に、前記通路内への前記プロセス流体の前記流れを停止させることと、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【0002】
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。
【背景技術】
【0003】
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。
【発明の概要】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
「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。
【0014】
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）。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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Ｆ１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Ｆ１の屈折率を検出する。
【0021】
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Ｆ１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Ｆ１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。
【0022】
第１の導管６０は、プロセス流体Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１の流量ｆ１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Ｆ１の流量ｆ１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。
【0023】
一実施形態では、プロセス流体Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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。
【0024】
プロセス流体Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１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Ｆ１の屈折率を検出するように構成されている。
【0025】
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Ｆ２および気体Ｆ３を含む。第２の導管７０はノズル５０に液体Ｆ２を供給し、第３の導管８０はノズル５０に気体Ｆ３を供給する。ノズル５０は、液体Ｆ２と気体Ｆ３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。
【0026】
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Ｆ２を供給する。一実施形態では、液体Ｆ２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Ｆ２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。
【0027】
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Ｆ２の流量ｆ２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Ｆ２の流量ｆ２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Ｆ２の流量ｆ２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Ｆ２の流量ｆ２を検出することができる。
【0028】
第３の導管８０は、ノズル５０に流体接続され、加圧気体Ｆ３をノズル５０に供給する。一実施形態では、気体Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３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。
【0029】
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Ｆ３の流量ｆ３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Ｆ３の流量ｆ３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Ｆ３の流量ｆ３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Ｆ３の流量ｆ３を検出することができる。
【0030】
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Ｆ２用の第２の導管７０と、気体Ｆ３用の第３の導管８０と、を含む。
【0031】
プロセス流体Ｆ１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Ｆ１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。
【0032】
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Ｆ１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。
【0033】
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Ｄ１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Ｆ１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Ｆ１の屈折率を決定することができる。
【0034】
導管７０、８０は、ノズル５０に液体Ｆ２および気体Ｆ３を供給する。ノズル５０は、液体Ｆ２および気体Ｆ３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Ｆ２、および気体Ｆ３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Ｄ２と呼ぶことができる。一実施形態では、吐出方向Ｄ２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Ｄ２は、光学窓３２の内面３４に対して垂直である。
【0035】
上述したのと同様に、プロセス流体Ｆ１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Ｆ１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。
【0036】
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Ｆ２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Ｆ２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。
【0037】
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Ｄ３の４５度以内の吐出方向Ｄ４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Ｄ４と内面３４に垂直な方向Ｄ３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Ｄ４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。
【0038】
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。
【0039】
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Ｆ２および気体Ｆ３をそれぞれ供給する。一実施形態では、ノズル５０は、液体Ｆ２および気体Ｆ３から霧化流体５２を形成するためのチャンバ５９を含む。
【0040】
ノズル５０は、内側チャネル５４と、液体Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２は、内側チャネル５４を通ってチャンバ５９に流入する。
【0041】
ノズル５０は、外側チャネル５６と、気体Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３は、外側チャネル５６を通ってチャンバ５９に流入する。
【0042】
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Ｆ２は内側チャネル５４からチャンバ５９に流入し、気体Ｆ３は外側チャネル５４からチャンバ５９に流入する。
【0043】
気体Ｆ３は、外側チャネル５６を出て、チャンバ５９内の液体Ｆ２と混合する。気体Ｆ３は、液体Ｆ２に混合する際に、液体Ｆ２を液滴に分散させ、液体Ｆ２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Ｆ３は、内側チャネル５４を出る液体Ｆ２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Ｄ２に導かれる。一実施形態では、吐出方向Ｄ２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。
【0044】
一実施形態では、ノズル５０に供給された液体Ｆ２および気体Ｆ３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Ｆ２および気体Ｆ３の流量ｆ２、ｆ３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Ｆ２および気体Ｆ３の流量ｆ２、ｆ３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Ｆ１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。
【0045】
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Ｆ２および気体Ｆ３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Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２を含む。
【0046】
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Ｆ２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Ｆ３をノズル５０に供給する。一実施形態では、気体Ｆ３の流量ｆ３に対する液体Ｆ２の流量ｆ２の比（ｆ２：ｆ３）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Ｆ２および気体Ｆ３の上記流量ｆ２、ｆ３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Ｆ１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。
【0047】
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。
【0048】
１１０において、プロセス流体（例えば、プロセス流体Ｆ１）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。
【0049】
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。
【0050】
１３０において、気体（例えば、気体Ｆ３）および液体（例えば、液体Ｆ２）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。
【0051】
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。
【0052】
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Ｄ２）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。
【0053】
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。
【0054】
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１～７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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2022-07-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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るためのノズルと、を含むセンサアセンブリ。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、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、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む、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。
【請求項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。
【国際調査報告】