(57)【要約】【課題】薬液等の汚染を防止することが可能であると共に、可撓性を有し、薬液の透過を長期間に亘って抑制することが可能なセンサ保護チューブを提供すること。【解決手段】本発明のセンサ保護チューブ１は、内外層の２層構造に形成されており、外層１１は少なくとも純粋性を有するフッ素樹脂でなり、内層１２は少なくともバリア性を有するフッ素樹脂でなる。これによれば、清浄度の高い環境において薬液槽内に貯留されている薬液をセンシングするために、センサ部２を内挿したセンサ保護チューブを薬液に浸漬しても、外層が純粋性フッ素樹脂で形成されているので薬液等の汚染を防止して、環境の清浄度を高水準の状態に維持することができる。また、センサ保護チューブを薬液に長期間浸漬しても、内層がバリア性フッ素樹脂で形成されているので薬液の透過を抑制して、内挿されているセンサを薬液から保護することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部を内挿して保護するセンサ保護チューブにおいて、
内外層の２層構造に形成されており、外層は少なくとも純粋性を有するフッ素樹脂でなり、内層は少なくともバリア性を有するフッ素樹脂でなることを特徴とするセンサ保護チューブ。
【請求項２】
前記内層の肉厚は、前記外層の肉厚と比較して同一もしくは厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ保護チューブ。
【請求項３】
前記センサ側のチューブ端は、前記バリア性を有するフッ素樹脂でなる封止部材で封止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ保護チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ保護チューブに関し、特に清浄度の高い環境において薬液に浸漬されてセンシングするセンサを保護するチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、デジタル表示やアナログ表示の温度計とサーミスタ等の温度センサとをケーブルにより接続することで、温度計を設置できない箇所の温度測定が可能となるセンサケーブルが開示されている。このセンサケーブルは、フッ素樹脂でなるケーブル被覆がケーブル先端に取り付けられたセンサ全体を覆うように延ばされた構成となっており、ケーブル被覆の延長部分がセンサを保護するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−９４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、清浄度の高い環境としては、例えば半導体製造工程がある。この半導体製造工程には、ウエハを薬液槽内に貯留された塩酸、フッ酸、硝酸等の薬液に浸漬して洗浄する工程がある。この洗浄工程においては、塩酸、フッ酸、硝酸等を混合したときの薬液温度の急激な上昇を防止するため、測温することが求められ、そのためにケーブルで接続された温度計と温度センサとが必要になる。即ち、温度計は薬液槽外に設置して薬液による腐食等から保護し、センサケーブルの端部のみを薬液槽内の薬液に浸漬する。そして、薬液温度を測定しながら塩酸、フッ酸、硝酸等を徐々に混合していくことにより、薬液温度の急激な上昇を防止することができる。
【０００５】
この洗浄工程において使用可能なケーブル被覆の材料としては、耐薬品性、耐熱性等を有する材料であることは勿論のこと、特に薬液及びウエハの汚染防止のために純粋性を有する材料であることが必要であり、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、単にＰＦＡとする）の半導体用フッ素樹脂が使用可能である。ところが、ケーブル被覆をＰＦＡにより形成して塩酸、フッ酸、硝酸等の薬液に浸漬したところ、薬液に対するバリア性が充分ではないフッ素樹脂であるため、浸漬状態が長期間に亘るとケーブル被覆壁からの薬液の透過量が急激に増加して温度センサやケーブルを腐食等させるおそれがあることが本発明者の実験により判明した。
【０００６】
また、上記したフッ素樹脂を用いたケーブル被覆材料の問題点を回避すべく、石英ガラス管を用いることもできるが、石英ガラス管を用いた場合には、薬液の透過性は良好に防止できるものの、センサケーブルに可撓性を与えることができず、センサケーブルの配設上に難点があると共に重量も重くなり、さらに使用中あるいは交換時に石英ガラスであるがために割れ易いという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、薬液等の汚染を防止することが可能であると共に、可撓性を有し、薬液の透過を長期間に亘って抑制することが可能なセンサ保護チューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明のセンサ保護チューブでは、センサ部を内挿して保護するセンサ保護チューブにおいて、内外層の２層構造に形成されており、外層は少なくとも純粋性を有するフッ素樹脂（以下、純粋性フッ素樹脂という）でなり、内層は少なくともバリア性を有するフッ素樹脂（以下、バリア性フッ素樹脂という）でなることを特徴としている。このセンサ保護チューブによれば、清浄度の高い環境において薬液槽内に貯留されている薬液をセンシングするために、センサ部を内挿したセンサ保護チューブを薬液に浸漬しても、外層が純粋性フッ素樹脂で形成されているので薬液等の汚染を防止して、環境の清浄度を高水準の状態に維持することができる。また、センサ保護チューブを薬液に長期間浸漬しても、内層がバリア性フッ素樹脂で形成されているので薬液の透過を抑制して、内挿されているセンサを薬液から保護することができる。
【０００９】
また、内層の肉厚は、外層の肉厚と比較して同一もしくは厚くなるように形成されていることを特徴としている。一般的に、バリア性フッ素樹脂は純粋性フッ素樹脂よりも硬度が高いため、バリア性フッ素樹脂の肉厚を純粋性フッ素樹脂の肉厚よりも薄く形成することにより、チューブの可撓性を確保して配管の容易性を得る必要がある。しかし、本発明のセンサ保護チューブはケーブル状のセンサ部をセンサ保護チューブの内周面にできる限り近付けて内挿可能となるように細径で形成されているので、バリア性フッ素樹脂の肉厚を純粋性フッ素樹脂の肉厚と同一もしくは厚く形成してもチューブの可撓性を確保して配管の容易性を得ることができる。そして、バリア性フッ素樹脂の肉厚が純粋性フッ素樹脂の肉厚と同一もしくは厚く形成されているので、更に長期間に亘って薬液に浸漬しても薬液の透過を抑制して内挿されているセンサを薬液から保護することができる。
【００１０】
また、センサ側のチューブ端は、バリア性フッ素樹脂でなる封止部材で封止されていることを特徴としている。このセンサ保護チューブによれば、センサ側のチューブ端の封止部材が内層と同一のバリア性フッ素樹脂で形成されているため、封止部材と内層との間を変形させずに完全に溶着することができる。よって、センサ側のチューブ端を確実に封止することができ、長期間に亘って薬液に浸漬してもセンサ側のチューブ端からの薬液の浸入を防止して内挿されているセンサを薬液から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサ保護チューブを示す斜視図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、センサを内挿したセンサ保護チューブの製造工程を示す図である。
【図３】実施例及び比較例のセンサ保護チューブの酸の透過性を評価する装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るセンサ保護チューブを示す斜視図である。このセンサ保護チューブ１は、外層１１及び内層１２の２層構造に形成されており、ケーブル２ｂの一端側に、例えば温度センサや光センサ２ａ等が接続されて形成されたセンサ部２を内挿して保護する。このセンサ部２としては、例えば銅・コンスタンタンや白金・白金ロジウム合金の熱電対、サーミスタや光電変換素子などのセンサにケーブルを接続して形成することができる。外層１１は、半導体用途に用いられるフッ素樹脂（以下、純粋性フッ素樹脂という）、例えば三井・デュポンフロロケミカル社製のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、単にＰＦＡとする）であるＰＦＡ４５１ＨＰＪ、あるいはダイキン工業社製のＰＦＡであるＡＰ２３１５Ｈで形成されている。内層１２は、薬液などの液体に対するバリア性を有するフッ素樹脂（以下、バリア性フッ素樹脂という）、例えば変性ＰＦＡで形成されている。この変性ＰＦＡとしては、ＰＦＡにビニルフルライドが結合したＰＦＡ、ＰＦＡにビニリデンフルライドが結合したＰＦＡ、ＰＦＡにクロロトリフルオロエチレンが結合したＰＦＡがあるが、特にクロロトリフルオロエチレンが結合したＰＦＡが好ましい（例えば、ダイキン工業社製のＰＦＡ樹脂：ＬＰ１０３０が好ましい）。内層１２の肉厚と外層１１の肉厚との％比は、内層１２が５０％以上であって外層１１が５０％以下となるように形成されている。そして、センサ部２のセンサ２ａが近接する側のセンサ保護チューブ１の一端１ａは、変性ＰＦＡでなる封止栓１３により封止されている。
【００１４】
このような構成によれば、例えば半導体製造工程においてウエハを洗浄する薬液槽内に貯留されている塩酸、フッ酸、硝酸等の薬液の薬液温度を測定するために、温度センサ２ａを有するセンサ部２を内挿したセンサ保護チューブ１を薬液に浸漬しても、外層１１が純粋性フッ素樹脂で形成されているので薬液及びウエハ等の汚染を防止して、半導体製造工程における清浄度を高水準の状態に維持することができる。また、温度センサ２ａを有するセンサ部２を内挿したセンサ保護チューブ１を上記薬液に長期間浸漬しても、内層１２がバリア性フッ素樹脂で形成されているので薬液の透過を抑制して、内挿されている温度センサ２を上記薬液から保護することができる。
【００１５】
また、一般的に、バリア性フッ素樹脂は純粋性フッ素樹脂よりも硬度が高いため、バリア性フッ素樹脂の肉厚を純粋性フッ素樹脂の肉厚よりも薄く形成することにより、チューブの可撓性を確保して配管の容易性を得る必要がある。しかし、センサ保護チューブ１はケーブル状のセンサ部２をセンサ保護チューブ１の内周面にできる限り近付けて内挿可能となるように細径で形成されるので、バリア性フッ素樹脂の肉厚を純粋性フッ素樹脂の肉厚と同一もしくは厚く形成してもセンサ保護チューブ１の可撓性を確保して配管の容易性を得ることができる。そして、バリア性フッ素樹脂の肉厚が純粋性フッ素樹脂の肉厚と同一もしくは厚く形成されているので、更に長期間に亘って薬液に浸漬しても薬液の透過を防止して内挿されているセンサ２を薬液から保護することができる。
【００１６】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、センサ部２を内挿したセンサ保護チューブ１の製造工程を示す図である。先ず、図２（Ａ）に示すような、外層１１がＰＦＡの純粋性フッ素樹脂でなり、内層１２が変性ＰＦＡのバリア性フッ素樹脂でなる２層構造のチューブ体１Ａを共押出し成形する。次に、図２（Ｂ）に示すような、チューブ体１Ａの内径と略同一の外径を有する変性ＰＦＡのバリア性フッ素樹脂でなる円柱状の封止栓１３を押出し成形する。そして、図２（Ｃ）に示すように、封止栓１３をチューブ体１Ａの一端１ａから内周部へ挿入し、チューブ体１Ａの一端１ａの外周部を加圧しつつ加熱して封止栓１３の外周をチューブ体１Ａの内周に溶着してセンサ保護チューブ１とする。そして、図２（Ｄ）に示すように、センサ保護チューブ１の他端側からセンサ部２を挿入してセンサ２ａがセンサ保護チューブ１の一端１ａに溶着された封止栓１３の近傍に達するまで差し込む。以上により、センサ部２を内挿したセンサ保護チューブ１が完成する。
【００１７】
ここで、チューブ体１Ａの内層１２と封止栓１３との材料が同一の場合と異なる場合の溶着状態及び０．５ＭＰａでの気密性を評価した。先ず、外層１１が純粋性フッ素樹脂のＰＦＡ、内層１２がクロロトリフルオロエチレンが結合したバリア性フッ素樹脂の変性ＰＦＡでなる外径４ｍｍ、内径２ｍｍの２層構造（内外層の比は５０：５０）のチューブ体１Ａを作製した。次に、クロロトリフルオロエチレンが結合した変性ＰＦＡにより外径が２ｍｍの封止栓１３を作製し、溶着温度２７５°Ｃ、溶着時間２ｍｉｎでチューブ体１Ａの一端１ａに溶着した。一方、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、単にＦＥＰとする）により外径が２ｍｍの封止栓１３を作製し、溶着温度２８５°Ｃ、溶着時間２ｍｉｎでチューブ体１Ａの一端１ａに溶着し、また、溶着温度３００°Ｃ、溶着時間２ｍｉｎでチューブ体１Ａの一端１ａに溶着した。
【００１８】
内層１２と同一材料の変性ＰＦＡからなる封止栓１３の溶着状況は、内層１２と一体となって良好であり、気密性も漏れが無く良好であった。一方、内層１２と異なる材料であってＦＥＰからなる溶着温度２８５°Ｃの低温溶着の封止栓１３の溶着状況は、チューブ体１Ａの一端１ａから抜け落ちて不良となり、気密性は測定不能であった。内層１２と異なる材料であってＦＥＰからなる溶着温度３００°Ｃの高温溶着の封止栓１３の溶着状況は、内層１２との境界が視認できて完全に一体となっていないが略良好であり、気密性も漏れが無く良好であった。ただし、溶着温度が高いために内層１２の軟化が著しく、内層１２の形状維持が困難であった。
【００１９】
以上から、封止栓１３の材料としては内層１２の材料と同一のバリア性フッ素樹脂で形成することが好ましく、これにより、内層１２を変形させず封止栓１３と内層１２との間を完全に溶着することができる。よって、センサ保護チューブ１の一端１ａを確実に封止することができ、長期間に亘って薬液に浸漬してもセンサ保護チューブ１の一端１ａからの薬液の浸入を防止して内挿されているセンサ部２を薬液から保護することができる。
【００２０】
次に、実施例として外層１１が純粋性フッ素樹脂のＰＦＡ、内層１２及び封止栓１３がクロロトリフルオロエチレンが結合した変性ＰＦＡでなる外径が４ｍｍ、内径が２ｍｍの２層構造（内外層の比は５０：５０）のセンサ保護チューブ１を作製した。比較例として純粋性フッ素樹脂のＰＦＡでなる外径が４ｍｍ、内径が２ｍｍの１層構造のセンサ保護チューブ２１を作製した。そして、図３に示すように、両センサ保護チューブ１，２１内に純水３を注入し、両センサ保護チューブ１，２１をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でなる薬液槽４内に貯留された塩酸５に浸漬して両センサ保護チューブ１，２１から純水３に透過する塩素イオン濃度を測定して塩酸５の透過性を評価した。
【００２１】
実施例のセンサ保護チューブ１の場合、塩素イオン濃度は日数が経過するにつれて徐々に増加するが、その増加割合は微小であって次第に飽和する傾向にあった。一方、比較例のセンサ保護チューブ２１の場合、塩素イオン濃度は日数が経過するにつれて実施例のセンサ保護チューブの増加割合よりも大きく増加し、ある日数を経過すると急激に増加した。以上から、外層が純粋性フッ素樹脂のＰＦＡ、内層及び封止栓がクロロトリフルオロエチレンが結合した変性ＰＦＡでなる２層構造のセンサ保護チューブ１が薬液に長期間浸漬しても、内挿されているセンサ部２を薬液から保護することができて有効であることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のセンサ保護チューブは、清浄度の高い環境において薬液に浸漬される部材であればセンサに限定されることはなく、該部材を内挿して保護する場合に有効である。
【符号の説明】
【００２３】
１，２１  センサ保護チューブ、２  センサ部、２ａ  センサ、２ｂ  ケーブル、３  純水、４  薬液槽、５  塩酸、１１  外層、１２  内層、１３  封止栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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