(57)【要約】【課題】【解決手段】基板上の流体を検出するためのシステムが提供されている。システムは、センサボードと、第１の容量センサと、基板が載置されるプラットフォームとを備えるが、それらに限定されない。第１の容量センサは、センサボード上に取り付けられる。第１の容量センサは、信号を送信するための送信センサパッドと、信号を受信するための受信センサパッドと、受信された信号を解析するために受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有する。プラットフォームは、送信および受信センサパッドから第１の距離にある。【選択図】図１
2013529373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の流体を検出するためのシステムであって、
センサボードと、
前記センサボード上に取り付けられた第１の容量センサであり、信号を送信するための送信センサパッドと、前記信号を受信するための受信センサパッドと、前記受信された信号を解析するために前記受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有する第１の容量センサと、
前記基板が載置されるプラットフォームであって、前記送信センサパッドおよび受信センサパッドから第１の距離にあるプラットフォームと
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラットフォームは、地面と略水平である載置面を備えるシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラットフォームは、前記基板が載置される載置面を備え、前記載置面に垂直な中心軸を中心に前記プラットフォームを回転させるための回転装置に接続されるシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記第１の距離は１０ｍｍ未満であるシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、さらに、容量センサのアレイを形成するために、前記第１の容量センサに隣接して前記センサボード上に取り付けられた第２の容量センサを備えるシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラットフォームは、前記センサボードに対して第１の方向へ移動し、パッドギャップが、第２の方向に沿って前記送信パッドおよび前記受信パッドの間に形成され、前記パッドギャップの前記第２の方向は前記第１の方向と平行ではない、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラットフォームはコンベヤシステムであるシステム。
【請求項８】
基板上の流体を検出するための方法であって、
センサボードと前記センサボード上に取り付けられた第１の容量センサとを備える流体検出器の下のプラットフォーム上に基板を載置する工程と、
前記容量センサの静電容量を測定する工程と、
前記容量センサの前記測定された静電容量に基づいて、前記基板上に流体があるか否かを判定する工程と
を備える方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、さらに、
前記流体検出器の下で前記基板を移動させる工程と、
前記基板が移動されている間に前記第１の容量センサの静電容量の任意の変化を測定する工程と
を備える方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、さらに、前記基板上に流体があると判定された場合に、警報を発する工程を備える方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、前記第１の容量センサは、信号を送信するための送信センサパッドと、前記信号を受信するための受信センサパッドと、前記受信された信号を解析するために前記受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有する方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、さらに、前記流体検出器の下で回転方向に前記基板を移動させる工程を備える方法。
【請求項１３】
基板上の流体を検出するための装置であって、
前記基板が載置されるプラットフォームから離れて配置された第１の容量センサであって、静電容量信号を送信するための送信センサパッドと、前記静電容量信号を受信するための受信センサパッドと、前記受信された静電容量信号を解析して前記第１の容量センサの静電容量の任意の変化を決定するために前記受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有し、前記静電容量信号を送信する時に前記送信センサパッドおよび前記受信センサパッドの間に電界を形成することができ、前記電界は、前記プラットフォーム上の基板の表面に到達しうる第１の容量センサと、
前記アナログデジタル変換器に接続された検出回路であって、パターン認識および意思決定アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサを備え、前記電界の任意の変化を決定することによって前記第１の容量センサの静電容量の任意の変化を解析し、次いで、任意の流体が前記プラットフォーム上の基板の表面に存在するか否かを判定する検出回路と
を備える装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記送信センサパッドおよび前記受信センサパッドは両方とも、前記プラットフォームの上方に取り付けられる装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置であって、前記第１の容量センサは、５ｆＦ以下の分解能で、１００ｐＦ以下の静電容量の変化を測定できる装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、前記第１の容量センサは、少なくとも５Ｈｚのサンプルレートを有する装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の装置であって、前記第１の容量センサは、前記静電容量信号を送信する時に、前記送信センサパッドおよび前記受信センサパッドの間にフリンジ電界を生成し、前記フリンジ電界は、前記送信センサパッドまたは前記受信センサパッドのいずれかから少なくとも２ミリメートル外に広がる装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の装置であって、パッドギャップが前記送信パッドおよび前記受信パッドの間に形成され、前記パッドギャップは１ミリメートル未満である装置。
【請求項１９】
請求項１８の装置であって、前記パッドギャップは、互いにかみ合ったフィンガパターンを形成する装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の装置であって、容量センサのアレイが前記センサボード上に取り付けられ、前記アレイの長さは１００ｍｍ以上である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面流体滴の検出に関し、特に、基板上に形成された表面流体滴の非接触検出のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製造処理中または後に、半導体基板は、しばしば、洗浄処理によって洗浄される。希フッ化水素酸またはイソプロピルアルコールなどの化学物質もしくは脱イオン水が半導体基板に供給された後に半導体基板からリンスされる洗浄処理を、半導体基板に施すと、流体の小滴が半導体基板上に残る場合がある。
【０００３】
洗浄処理の終了時に流体滴が半導体基板上に残ると、さらなる半導体製造処理工程において問題を引き起こすことがあり、半導体基板の破壊につながりうる。したがって、半導体基板が処理のさらなる段階に入る前に、および、流体滴が残留物を残して空気中に蒸発する機会がある前に、半導体基板上に残った流体滴（脱イオン水、イソプロピルアルコール、または、その他の流体の小滴など）の存在を検出できることが重要である。
【０００４】
現在、半導体基板の表面上に形成された流体滴の非接触検出に、いくつかの方法が利用されている。一つの方法は、カメラからの映像を利用する方法であり、専用コンピュータを用いて映像をデジタル化し、映像の画像処理を行って、半導体基板表面上の流体滴の画像を検出する。他の一つの方法は、すれすれ入射で半導体基板の表面上にレーザを照射し、次いで、電荷結合素子（ＣＣＤ）光学検出器を用いて流体滴から散乱するレーザ光を検出する方法である。これらの方法は、実装のコストが比較的高く、高価な光学機器および入念な較正が必要であり、流体滴の誤検出および検出漏れが起こりやすい。
【０００５】
基板上に形成された表面流体滴の非接触検出のためのより安価で信頼性の高い方法および装置が望まれている。
【発明の概要】
【０００６】
一態様において、基板上の流体を検出するためのシステムが提供されている。システムは、センサボードと、第１の容量センサと、基板が載置されるプラットフォームとを備えるが、それらに限定されない。第１の容量センサは、センサボード上に取り付けられる。第１の容量センサは、信号を送信するための送信センサパッドと、信号を受信するための受信センサパッドと、受信された信号を解析するために受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有する。プラットフォームは、送信および受信センサパッドから第１の距離にある。
【０００７】
一態様において、基板上の流体を検出するための方法が提供されている。その方法は、流体検出器の下のプラットフォーム上に基板を配置する工程を備えるが、それに限定されない。流体検出器は、センサボードとセンサボード上に取り付けられた第１の容量センサとを備える。方法は、さらに、容量センサの静電容量を測定する工程と、容量センサの測定された静電容量に基づいて、基板上に流体があるか否かを判定する工程とを備える。
【０００８】
一態様において、基板上の流体を検出するための装置が提供されている。システムは、基板が配置されるプラットフォームから離れて配置された第１の容量センサを備えるが、それに限定されない。第１の容量センサは、静電容量信号を送信するための送信センサパッドと、静電容量信号を受信するための受信センサパッドと、受信した静電容量信号を解析して第１の容量センサの静電容量の任意の変化を決定するために受信センサパッドに接続されたアナログデジタル変換器とを有する。容量センサは、静電容量信号を送信する時に送信センサパッドおよび受信センサパッドの間に電界を形成することができる。電界は、プラットフォーム上の基板の表面に到達しうる。装置は、さらに、パターン認識および意思決定アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサを備えアナログデジタル変換器に接続された検出回路を備えるが、それに限定されない。検出回路は、電界の任意の変化を決定することによって第１の容量センサの静電容量の任意の変化を解析し、次いで、任意の流体がプラットフォーム上の基板の表面に存在するか否かを判定するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下の図面および説明を参照すれば、本発明をよりよく理解することができる。図面内の構成要素は、正確な縮尺であるとは限らず、本発明の原理を図解するために強調されている。
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムを示す斜視図。
【００１１】
【図２】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するための図１のシステムを示す拡大斜視図。
【００１２】
【図３】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器を示す底面図。
【００１３】
【図４】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器を示す拡大部分断面図。
【００１４】
【図５】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムを示す上面図。
【００１５】
【図６】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器を示す底面図。
【００１６】
【図７】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムを示す斜視図。
【００１７】
【図８】本発明の一実施形態に従って、流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【図９】本発明の一実施形態に従って、流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【図１０】本発明の一実施形態に従って、流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【００１８】
【図１１】本発明の一実施形態に従って、様々なサイズの流体滴について、容量センサから基板表面までの距離ｄ１に対して、流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【図１２】本発明の一実施形態に従って、様々なサイズの流体滴について、容量センサから基板表面までの距離ｄ１に対して、流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【００１９】
【図１３】本発明の一実施形態に従って、基板のエッジを通るときに流体検出器の容量センサから受信した応答データを示すグラフ。
【００２０】
【図１４Ａ】本発明の一実施形態に従って、４ｍｍの距離ｄ１および１００Ｈｚのサンプルレートで直径４ｍｍの流体滴について流体検出器の容量センサから受信された応答データを示すグラフ。
【００２１】
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態に従って、４ｍｍの距離ｄ１および１０Ｈｚのサンプルレートで直径４ｍｍの流体滴について流体検出器の容量センサから受信された応答データにノイズリダクションを施したデータのグラフ。
【００２２】
【図１５】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器、プラットフォーム、および、基板を示す断面図。
【００２３】
【図１６Ａ】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器を示す拡大部分底面図。
【００２４】
【図１６Ｂ】本発明の一実施形態に従って、基板上の流体を検出するためのシステムの流体検出器を示す拡大部分底面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、基板付近に非接触容量センサを配置して、次いで、容量センサを横断して基板を移動させることによって、基板上の流体滴を確実かつコスト効率よく検出できるという発見を利用している。
【００２６】
図１および図２によると、基板１０６上の流体１１０を検出するためのシステム１００が図示されている。流体１１０は、水、脱イオン水、イソプロピルアルコール、任意の洗浄流体、または、任意の研磨流体など、基板の表面上に形成または堆積されうる任意の流体を含む。流体は、ウエハのかなりの部分を覆いうる（ウエハに「満ちあふれる」）、または、小滴を形成しうる。記載されている検出方法は、満ちあふれる状況または小滴の状況のいずれかに対応する。流体１１０は、好ましくは少なくとも０．１ミリメートル、より好ましくは少なくとも１．０ミリメートル、最も好ましくは０．１ミリメートルから５．０ミリメートルの直径を有する小滴を形成する。流体１１０の小滴は、好ましくは少なくとも１マイクロリットル、より好ましくは少なくとも１０マイクロリットル、最も好ましくは１マイクロリットルから１０００マイクロリットルの体積を有する。
【００２７】
基板１０６は、以下のような様々な円盤形状または非円盤形状の基板の内の任意の１つを含む：ガラス、乾燥ガラス、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイのガラスパネル、ガラス製品パネル、および、プリント回路基板など、シリコン系の基板；ポリマ系の基板；シリコン系半導体基板、単一元素半導体基板、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、ＩＩＩ−Ｖ半導体基板、ＩＩ−ＶＩ半導体基板、その他の二元半導体基板、三元半導体基板、四元半導体基板など、様々なタイプの半導体基板；光ファイバ基板；超伝導体基板；ガラス基板；透明石英ガラス基板；不透明石英ガラス基板；エピタキシャルシリコン基板；ならびに、有機半導体基板。
【００２８】
図２、図３、および、図４によると、システム１００は、基板１０６が配置されるプラットフォーム１０４から距離ｄ１だけ離れて配置された容量センサ１１６と、容量センサ１１６に接続された検出回路１５０とを有する流体検出器１０２を備える。距離ｄ１は、基板１０６に触れることなく、表面１０５に可能な限り近いことが好ましい。距離ｄ１は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍから５ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍから４ｍｍであることが最も好ましい。図１１および図１２に示すように、距離ｄ１が、２ｍｍから３ｍｍへ、次いで、３ｍｍから４ｍｍへ変化すると、容量センサ１１６を用いた流体１１０の小滴の検出は、スパイク１８０で表されるように、スパイク１８０が小さくなることから、より困難になる。
【００２９】
プラットフォーム１０４は、基板１０６が配置される載置面１０５を提供する。載置面１０５は、地面と略水平であり、基板１０６が載置されるための略水平な表面を提供することが好ましい。プラットフォーム１０４は、流体検出器１０２の下面１２８、より具体的には容量センサ１１６よりも距離ｄ１だけ下に配置される。プラットフォーム１０４は、流体検出器１０２の下で直線移動または回転移動のいずれかで基板１０６を動かすことができるコンベヤシステムであることが好ましい。図１および図２は、流体検出器１０２の下方で直線移動方向ｄｔに基板１０６を移動させることができるコンベヤシステムであるプラットフォーム１０４を示す。プラットフォーム１０４は、基板１０６に化学剤を供給する化学剤ヘッド１３２の下方に位置し、供給された化学剤をリンスして除去するためのリンスヘッド１３４の下方に位置し、真空吸引によってウエハを乾燥するために用いられる出口ヘッドの下方に位置することが好ましい。図７によると、円形の載置面２０５を有するプラットフォーム２０４が提供されている。プラットフォーム２０４は、一般に円形であり、載置面２０５に垂直な中心軸２１０の周りでｄｒの方向に回転する。プラットフォーム２０４は、中心軸２１０を中心にプラットフォーム２０４を回転させるための回転装置２２０と結合されている。
【００３０】
容量センサ１１６は、静電容量の変化を測定する任意のタイプのセンサを含む。容量センサ１１６は、静電容量の変化を測定することによって機能する非接触容量センサであることが好ましい。容量センサ１１６は、センサ１１６上の電荷の位置を連続的に逆転させる交流電圧を用いることが好ましい。電荷の移動は、容量センサ１１６によって検出される交流電流を生み出す。電流量は静電容量によって決定され、静電容量は、付近の物体（流体１１０など）の面積、近接度、および、相対誘電率によって決定される。大きくて近い物体は、小さくて遠い物体よりも大きい電流を引き起こす。容量センサ１１６の静電容量は、容量センサ１１６と流体１１０などの物体との間のエアギャップ１１１にある非導電材料の種類によっても影響を受ける。
【００３１】
容量センサ１１６は、基板１０６の表面１０８上の流体１１０の小滴（脱イオン水の小滴など）の存在から起きる静電容量の変化を検出するのに十分な感度を有することが好ましい。小滴は、少なくとも１マイクロリットルの体積を有することが好ましく、少なくとも１０マイクロリットルの体積を有することがさらに好ましく、１マイクロリットルから１０００マイクロリットルの体積を有することが最も好ましい。容量センサ１１６は、好ましくは１００ピコファラッド（ｐＦ）以下の静電容量の変化、より好ましくは１００フェムトファラッド（ｆＦ）以下の静電容量の変化、最も好ましくは５ｆＦ以下の静電容量の変化を検出および測定することが可能であり、いずれの場合でも、１０ｆＦ以下の分解能を有することが好ましく、５ｆＦ以下の分解能を有することがより好ましい。一実施形態において、容量センサ１１６は、マサチューセッツ州ノーウッドにあるＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の「モデルＡＤ７１４７Ｃａｐｔｏｕｃｈ」容量デジタル変換器容量センサである。一実施形態において、容量センサ１１６は、マサチューセッツ州ノーウッドにあるＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の「モデルＡＤ７１５０」超低出力２チャンネル近接検知用静電容量変換器である。
【００３２】
各容量センサ１１６は、静電容量信号１２１を送信するための送信センサパッド１２２と、静電容量信号１２１を受信するための受信センサパッド１２４と、受信した静電容量信号１２１を解析して容量センサ１１６の静電容量の任意の変化を決定するために受信センサパッド１２４に接続されたアナログデジタル変換器１２６とを備える。センサパッド１２２および１２４は、プラットフォーム１０４の上方、より具体的にはプラットフォーム１０４の表面１０５の上方の距離ｄ１に取り付けられており、図２に示すように、センサパッド１２２および１２４は、プラットフォーム１０４と対向している。センサパッド１２２および１２４は、金属などの導電材料を含むことが好ましい。
【００３３】
送信センサパッド１２２から受信センサパッド１２４に静電容量信号１２１を送信することにより、電界１２０が生成される。電界１２０が特定のサイズの物体（流体１１０の小滴など）によって遮断されると、受信される静電容量信号１２１の値が変化し、容量センサ１１６の全静電容量が、測定可能なほど変化する。受信センサパッド１２４が静電容量信号１２１を受信すると、静電容量信号１２１は、アナログデジタル変換器１２６によってアナログ形式からデジタル形式に変換され、解析のために検出回路１５０に送信される。
【００３４】
一実施形態において、流体検出器１０２は、基板存在検出器１６０および基板移動速度検出器１６４を備える。基板存在検出器１６０は、基板１０６の存在を検出できる任意のタイプの装置または装置の組み合わせであり、レーザビームまたは光学スキャナなどの装置を含みうる。基板１０６を検出すると、基板存在検出器１６０は、後に検出回路１５０によって受信および解析される基板存在信号を生成する。基板移動速度検出器１６４は、プラットフォーム１０４上を移動する基板１０６の速度を決定できる任意のタイプの装置または装置の組み合わせであり、レーザビーム、光学スキャナ、または、高周波を含みうる。基板１０６の速度を決定すると、基板移動速度検出器１６４は、後に検出回路１５０によって受信および解析される基板移動速度信号を生成する。
【００３５】
検出回路１５０は、アナログデジタル変換器１２６と接続されており、パターン認識および意思決定アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサ１５２を備える。検出回路１５０は、電界１２０の任意の変化を決定することによって第１の容量センサ１１６の静電容量の任意の変化を解析し、次いで、任意の流体１１０がプラットフォーム１０４上の基板１０６の表面１０８に存在するか否かを判定する。検出回路１５０は、流体１１０がプラットフォーム１０４上の基板１０６の表面１０８に存在するか否かを判定するために、静電容量の任意の変化、具体的には、静電容量信号１２１の任意の変化を解析する。
【００３６】
一実施形態において、検出回路１５０は、アナログデジタル変換器１２６からの静電容量信号１２１、基板存在検出器１６０からの基板存在信号、および、基板移動速度検出器１６４からの基板移動速度信号を受信する。次いで、パターン認識および意思決定アルゴリズムを用いて、検出回路１５０は、静電容量信号１２１の値、基板存在信号、および、基板移動速度信号に基づき、流体１１０が基板１０６上に存在するか否かを判定する。検出回路１５０は、以下のようにこの判定を行う。最初に、検出回路１５０は、図１３および図１４Ａに示すように、基板存在信号の値を解析することによって、または、静電容量信号１２１の値の実質的な変化を解析することによって、基板１０６が容量センサ１１６のセンサパッド１１８から距離ｄ１以内に存在するか否かを判定する。基板１０６が存在すると検出回路１５０が判定した場合、図１３および図１４Ａに示すように、検出回路１５０は、次に、基板移動速度信号の値を分析することによって、または、基板１０６のエッジを示す実質的な変化について静電容量信号１２１の値を解析することによって、基板１０６の速度を決定する。
【００３７】
次いで、静電容量信号１２１の値と共に、基板１０６の決定された速度を用いて、検出回路１５０は、基板１０６の表面１０８上に流体１１０があることを示す静電容量信号１２１の急激な変化すなわちスパイク１８０が存在するか否かを判定する。図９〜図１２を参照すると、スパイク１８０は、静電容量信号１２１の通常の変化を超える静電容量信号１２１の急激な変化を意味する。例えば、図８は、揺動しつつ回転する基板１０６の通常の静電容量信号１２１を示しており、図９および図１０は、スパイク１８０によって表される流体１１０の小滴を伴う同じ揺動する基板１０６を示している。スパイク１８０は、流体１１０の小滴が基板１０６の表面１０８上に存在することを示す。流体１１０の小滴が基板１０６の表面１０８上に存在すると検出回路１５０が判定した場合、流体１１０の小滴の存在を示す信号が、インジケータ１４０に送信され、インジケータ１４０は、警報を発することによってこの情報をエンドユーザに知らせる。インジケータ１４０は、流体検出器１０２の一部であることが好ましく、検出回路１５０と接続される。インジケータ１４０は、照明装置、スピーカ、ディスプレイ、および、振動または移動する装置など、ユーザに信号を伝えることができる任意の装置を含む。
【００３８】
検出回路１５０は、図１４Ｂに示すように、流体１１０の存在がより容易に検出されるように、静電容量信号１２１のピークおよびバレーを低減することができるノイズ低減アルゴリズムを備える。
【００３９】
一実施形態において、基板存在信号は、パターン認識アルゴリズムを用いて静電容量信号１２１から検出回路１５０によって導出される。この実施形態において、基板存在信号は、図１３および図１４Ａに示すように、静電容量信号１２１の変化を解析することによって導出される。静電容量信号１２１の変化が十分に大きい場合、基板１０６は、センサパッド１１８の近くに配置されているか、または、センサパッド１１８から除去されている。静電容量信号１２１の変化が大きいことは、基板１０６の存在または不在を示しうる。例えば、図１３において、静電容量が約１５２５のレベルから約１３６０のレベルへと変化した時、静電容量のこの大きい変化は、基板１０６のエッジに達したことを示している。基板１０６のエッジでは、このように静電容量の大きい変化が生じるため、基板１０６のエッジで流体１１０の小滴を検出できるように、基板１０６のエッジにおける静電容量値のパターンが、メモリに格納されることが好ましい。さらに、図１４Ａを参照すると、プラットフォーム１０４から基板１０６を除去すると、静電容量は、約３３６０５のレベルから約３３６３０のレベルに変化する。
【００４０】
一実施形態において、基板移動速度信号は、パターン認識アルゴリズムを用いて静電容量信号１２１から検出回路１５０によって導出される。この実施形態において、基板移動速度信号は、基板１０６の速度を決定するために、基板存在検出器１６０による基板１０６の前縁部の検出と基板１０６の後縁部の検出との間の時間を解析することによって生成される。静電容量信号１２１の変化が大きいことは、基板１０６の前縁部または後縁部を示しうる。
【００４１】
一実施形態において、流体検出器１０２は、容量センサ１１６、検出回路１５０、インジケータ１４０、マルチプレクサ１４２、検出回路１５０、基板存在検出器１６０、および、基板移動速度検出器１６６などの構成要素を取り付けるためのセンサボード１１２を備える。センサボード１１２は、容量センサ１１６などの構成要素が取り付けられる剛性のプラットフォームである。センサボード１１２は、容量センサ１１６の幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ１と、基板１０６の幅の半分または直径Ｄ１の半分よりも大きい長さＬ１とを有することが好ましい。一実施形態において、センサボード１１２は、基板１０６の幅または直径Ｄ１より大きい長さＬ１を有する。このように、センサボード１１２は、基板１０６の幅の少なくとも半分または直径Ｄ１の少なくとも半分よりも大きい長さＬ２を有する容量センサ１１６のアレイ１１４を取り付けることができる。長さＬ２は、基板１０６の幅または直径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。長さＬ２を有する容量センサ１１６のアレイ１１４を有することによって、流体検出器１０２は、流体１１０について基板１０６全体を速やかに走査することができる。
【００４２】
センサボード１１２は、インジケータ１４０、マルチプレクサ１４２、検出回路１５０、基板存在検出器１６０、基板移動速度検出器１６６、および、容量センサ１１６などの構成要素を、センサボード１１２上に直接取り付けることを可能にするように、プリント回路基板から形成されることが好ましい。図７によると、一実施形態において、さらに剛性の高いセンサボード１１２を提供するために、剛性の裏打ち１１５が、センサボード１１２に結合されている。剛性の裏打ち１１５は、金属、繊維複合構造、または、硬質プラスチックなどの剛体材料を含むことが好ましい。
【００４３】
図２を参照すると、一実施形態において、送信センサパッド１２２および受信センサパッド１２４は両方とも、プラットフォーム１０４の片側に取り付けられ、ともにプラットフォーム１０４の上方の距離ｄ１以下にあることが好ましい。各容量センサ１１６の送信および受信センサパッド１２２および１２４は、プラットフォーム１０４と対向するセンサボード１１２の下面１２８上に取り付けられることが好ましい。この実施形態において、センサパッド１２２および１２４は、フリンジ電界１２０を形成し、電界１２０は、図４に示すように、送信センサパッド１２２から出て受信センサパッド１２４に入るように屈曲する。フリンジ電界１２０を形成することには、パッド１２２および１２４の両方をプラットフォーム１０４の同じ側に保持して、流体検出器１２０の形状を簡素化するという利点がある。さらに、図１５に示すように、略直線状の電界１２０ではなく、フリンジ電界１２０を形成することにより、電界１２０は基板１０６およびプラットフォーム１０４の両方を通る必要がなくなるため、容量センサ１１６の感度が高くなる。
【００４４】
フリンジ電界１２０は、送信および受信センサパッド１２２および１２４から距離ｄ２まで広がっており、距離ｄ２は、距離ｄ１以上である。距離ｄ２は、少なくとも２ｍｍであることが好ましく、少なくとも４ｍｍであることがより好ましく、少なくとも５ｍｍであることが最も好ましい。送信および受信センサパッド１２２および１２４は、異なる平面上に互いに離間されて取り付けられてもよいが、送信および受信センサパッド１２２および１２４を同一平面上に互いに並べて取り付ければ、送信および受信センサパッド１２２および１２４を同じセンサボード１１２上に取り付けることが可能になる。送信センサパッド１２２および受信センサパッドおよび１２４をプラットフォーム１０４の片側に取り付ける場合、パッド１２２および１２４は、図２に示すように、単一のセンサボード１１２上に取り付けられることが好ましい。
【００４５】
図３および図４によると、一実施形態において、送信センサパッド１２２および受信センサパッド１２４の両方がプラットフォーム１０４の片側に取り付けられる場合、パッドギャップ１３０が、送信センサパッド１２２および受信センサパッド１２４の間に形成される。図４を参照すると、パッドギャップ１３０は、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満、最も好ましくは０．５ｍｍ未満の幅Ｗ３を有する。
【００４６】
図３によると、一実施形態において、送信センサパッド１２２および受信センサパッド１２４の両方をプラットフォーム１０４の片側に取り付ける場合、パッドギャップ１３０は、移動方向ｄｔと平行ではない方向ｄＰに沿って形成される。このように、移動方向ｄｔと平行ではない方向ｄＰに沿ってパッドギャップ１３０を形成することで、流体１１０の小滴がパッドギャップ１３０と平行に移動するのではなくパッドギャップ１３０を横断する可能性を高めることにより、容量センサ１１６の感度を向上させることができる。送信および受信センサパッド１２２および１２４は、パッドギャップ１３０が移動方向ｄｔと平行ではない方向ｄＰに沿って形成されるように、図３に示すように、直角ではない対角を有する平行四辺形を形成することが好ましい。
【００４７】
図１６Ａおよび図１６Ｂによると、一実施形態において、パッドギャップ１３０は、容量センサ１１６の感度を高めるために、互いにかみ合うフィンガパターンを形成する。送信および受信センサパッド１２２および１２４は両方とも、容量センサ１１６の感度を高めるのに役立つように、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように互いにかみ合う向かい合ったフィンガ１７０を形成する。
【００４８】
図１５によると、一実施形態において、送信センサパッド１２２は、プラットフォーム１０４の第１の側に取り付けられ、受信センサパッド１２４は、プラットフォーム１０４の第１の側の反対側の第２の側に取り付けられる。この実施形態において、センサパッド１２２および１２４は両方とも、プラットフォーム１０４の上方または下方の距離ｄ１以内の位置に取り付けられることが好ましい。センサパッド１２２および１２４をプラットフォーム１０４の上方および下方に取り付けることにより、センサパッド１２２および１２４は、プラットフォーム１０４および基板１０６の両方を通る略直線的な電界１２０を形成する。プラットフォーム１０４の両側に送信センサパッド１２２および受信センサパッド１２４を取り付ける場合、パッド１２２および１２４は、図１５に示すように、２つのセンサボード１１２、２１２上に取り付けられることが好ましい。
【００４９】
図２、図３、および、図４によると、少なくとも１つ（好ましくは複数）の容量センサ１１６、より具体的には、複数の送信および受信センサパッド１２２および１２４が、センサボード１１２上に取り付けられる。送信および受信センサパッド１２２および１２４で形成される容量センサ１１６のアレイ１１４は、長さＬ２を有するよう形成されることが好ましい。長さＬ２は、基板１０６の直径Ｄ１の少なくとも半分よりも大きいことが好ましく、基板１０６の直径Ｄ１全体以上であることがより好ましい。一実施形態において、アレイ１１４は、５から５０の容量センサ１１６を有しており、５から２０の容量センサ１１６を有することがより好ましい。一実施形態において、アレイ１１４は、１０から１００の送信および受信センサパッド１２２および１２４を有しており、１０から４０の送信および受信センサパッド１２２および１２４を有することがより好ましい。一実施形態では、アレイ１１４は、送信センサパッド１２２または受信センサパッド１２４のいずれかを含む。
【００５０】
動作中、流体検出システム１００は、以下のように、基板１０６の表面１０８上の流体１１０を検出する。最初に、基板１０６が、プラットフォーム１０４の表面１０５上に配置される。次いで、プラットフォーム１０４は、回転装置２２０によって回転されるか、あるいは、コンベヤシステムで直線的に移動される。こうして、プラットフォーム１０４は、容量センサ１１６の下で基板１０６を移動させる。容量センサ１１６の静電容量が測定され、次いで、静電容量信号１２１が検出回路１５０に送信される。一実施形態において、基板存在信号および基板移動速度信号が、それぞれ、基板存在検出器１６０および基板移動速度検出器１６４から検出回路１５０に別個に送信される。一実施形態では、その代わりに、基板存在信号および基板移動速度信号内の情報は、静電容量信号１２１のみから抽出される。静電容量信号１２１を受信すると、検出回路１５０は、静電容量信号１２１のみから、あるいは、別個の基板存在信号から、基板１０６が存在するか否かを判定する。
【００５１】
基板１０６が存在すると検出回路１５０が判定した場合、検出回路１５０は、静電容量信号１２１のみから、あるいは、別個の基板移動速度信号から、基板１０６の速度を決定する。次いで、基板１０６の速度を用いて、検出回路１５０は、図９〜図１２に示すように、静電容量信号１２１の実質的な変化すなわちスパイク１８０を監視する。スパイク１８０は、静電容量信号１２１の実質的な変化を意味するものであり、流体１１０の小滴が基板１０６の表面１０８上に存在することを示す。流体１１０の小滴が基板１０６の表面１０８上に存在すると検出回路１５０が判定した場合、流体１１０の小滴の存在を示す信号が、インジケータ１４０に送信され、インジケータ１４０は、警報を発することによってこの情報をエンドユーザに知らせる。
【００５２】
本開示の要約は、読者が技術的開示の本質を速やかに確認できるように提供されたものである。それは、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために利用されないという了解の下で提出されている。さらに、以上の詳細な説明において、本開示を簡素化するために、様々な特徴を様々な実施形態にまとめて記載していることがわかる。この開示方法は、請求される実施形態が、各請求項に明示的に記載されたよりも多くの特徴を必要とする意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は、単一の開示された実施形態の全特徴未満にある。したがって、以下の請求項は、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個に請求された主題として独立している。
【００５３】
本発明の様々な実施形態を記載したが、その他の実施形態および実装例が本発明の範囲内で可能であることは当業者にとって明らかである。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの等価物以外のもので限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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