(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に透明な材料からなる窓であって、発光体が、流体にさらされることが可能な前記窓の第１の側面に取り付けられた、窓と、
前記窓の、前記流体の流動経路及び前記発光体とは反対側に配置された光学プローブと、を含む溶解酸素センサであって、
前記光学プローブが、
前記発光体を照射するように構成された励起光源と、
照射に応じて前記発光体によって放出された光を受け取るように構成されたフォトダイオードと、
前記発光体に関連するベースライン強度を保存する電子部品と、を含み、
前記電子部品が、
前記発光体から放出された光の強度を決定し、
前記発光体から放出された光の強度が前記ベースライン強度の閾値の範囲内にあるか否かを決定し、
前記発光体から放出された光の強度が前記ベースライン強度の閾値の範囲内にあるか否かの決定に基づいて、前記発光体を交換するための警告状態を設定するように構成された、
溶解酸素センサ。
【請求項２】
前記閾値が５０％である、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項３】
前記ベースライン強度が、前記溶解酸素センサの較正において決定される、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項４】
較正が大気中で行われる、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項５】
前記電子部品が、前記発光体によって放出された光に基づいて、酸素濃度の測定結果を決定するように構成された、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項６】
前記発光体によって放出された光の強度及び前記酸素濃度の測定結果の決定が、前記発光体によって放出された光によって決定された同一の信号に基づく、請求項５に記載の溶解酸素センサ。
【請求項７】
前記溶解酸素センサが、前記プローブを通り、前記窓に近接する第１の端部を有する光受容ガイドを含み、
前記光受容ガイドが、前記励起光源による前記発光体の照射に応じて前記第１の端部において受け取られる前記発光体によって放出された光を受け取り、前記光を前記光受容ガイドの前記窓から遠位側の第２の端部に隣接する前記フォトダイオードに導くように構成され、
前記フォトダイオード及び前記光受容ガイドが、１つの軸上に整列され、
印刷回路基板（ＰＣＢ）が前記電子部品を含み、
前記ＰＣＢが、前記フォトダイオード及び前記光受容ガイドとともに前記軸上に整列され、
前記フォトダイオードが前記ＰＣＢに接続された、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項８】
前記窓が前記流体と接触する、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項９】
前記窓または前記発光体が交換可能である、請求項１に記載の溶解酸素センサ。
【請求項１０】
溶解酸素センサを動作させるための方法であって、
励起光源を用いて発光体を照射する段階と、
照射に応じて前記発光体によって放出された光を受け取る段階と、
前記発光体から放出された光の強度を決定する段階と、
前記発光体から放出された光の強度が、前記発光体に関するベースライン強度の閾値の範囲内にあるかどうかを決定する段階と、
前記発光体から放出された光の強度が前記ベースライン強度の閾値の範囲内にあるかどうかの決定に基づいて、前記発光体を交換するための警告状態を設定する段階と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１４年３月２０日に出願された、「溶解酸素センサ及び発光物質の寿命終了の自動検出」と題する米国仮出願第６１／９５５９６６号について、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９に基づく優先権の利益を主張し、その全ては全ての目的に関して参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、一般に酸素センサに関する。より具体的には、本開示は、溶解酸素（ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ：ＤＯ）センサに関する。さらにより具体的には、本開示は、ＤＯセンサの構成要素の寿命の終了の表示の提供に関する。
【背景技術】
【０００３】
酸素センサは、野外または研究室内における水溶液中の酸素濃度を測定する電子デバイスを指す。現在、最も普及している種類の酸素センサは、野生生物の適切な環境状態を確保するために、大量の水の環境特性を決定するための酸素濃度の測定に使用されるもののような電気化学センサである。これらの電気化学センサは、流体中に溶解した酸素を測定するための電極を有するプローブを使用する。より具体的には、カソード及びアノードが、電解質中に沈められる。酸素は、拡散によって、透過性メンブレンを通ってプローブ内に入り、カソードにおいて還元され、測定可能な電流を発生する。電流と酸素濃度との間の関係は線形的であり、そのため、濃度は電流及びセンサについての較正設定から決定可能である。
【０００４】
しかし、その他の環境における酸素センサの需要も存在する。具体的には、ＳＥＭＩ  Ｆ５７規格や、食品及び薬品のプロセスにおけるＦＤＡ規格やその他類似のものにより定義されるような、超高純度環境における酸素センサについての需要が存在する。この需要は、様々な理由により提起されている。例えば、半導体製造プロセスにおける酸素の存在は、その他の問題とともに、プロセスに伴う物質（例えば、めっきプロセスにおいて使用される銅）の腐食を増大させる恐れがある。
【０００５】
半導体製造プロセス、食品及び薬品プロセスまたはその他の超高純度環境における使用に必要な酸素の濃度のｐｐｂ（例えば、１０億分の１）以下を検出するタスクについて、野生生物に対する最小酸素濃度を確実に得るための、川、流れ、湖に溶解した酸素量をサンプリングするためのディッププローブとして使用することをもともと意図していた比較的大きな金属プローブ（例えばステンレス鋼またはアルミニウム）を使用する電気化学センサの目的を変更することが極端に困難であるため、電気機械センサを超高純度環境に適合させる試みは、ほとんど不可能であることが証明されている。産業の観点からは、そのような試みはこれまで失敗に終わっている。
【０００６】
この失敗は、電気化学センサの本質そのものに少なからず起因している。前述のように、電気化学センサは、測定される流体中に挿入されなければならない金属プローブ（または金属筐体）を使用する。このような金属プローブ先端部を、例えば半導体製造プロセスのプロセス流体に挿入することは、挿入されるプロセス流体を汚染することとなり、そのような電気化学センサの使用を、これらが利用されている材料及びプロセス並びにこれらのプロセスのための規格と適合しないものとしている。そのような電気化学センサは、これらの超高純度環境において利用されうる腐食性流体と共に使用することができない。換言すれば、そのような電気化学センサと、これらの環境を定義する規格の順守を妨げる超高純度環境において使用される流体との間の根本的な材料不適合性が存在しうる。
【０００７】
さらに、流体中の電気化学センサのプローブ先端部の存在は、流体の層流を妨げ、流体を撹拌し、流動経路にデッドレッグ（ｄｅａｄ  ｌｅｇｓ）を発生させることとなる。これらの妨害は、今度は、泡や供給率の変動などの、流体が利用されるプロセスに悪影響を及ぼす望ましくない副作用を生じさせうる。これらの電気化学センサの使用に伴うその他の問題は、電気化学センサが比較的大きな形状因子を有し得ること及び超高純度環境において利用されることがある高圧流量率における使用に対して適切に設計されていない場合があることを含む。そのため、多くの場合には、そのような電気化学センサは、超高純度環境で利用されることのある小型設備には全く使用され得ず、内部密封が良くないことに起因する漏洩または腐食による高頻度の故障を経験しうる。
【０００８】
酸素センサの保守可能性及び価格もまた問題である。具体的には、酸素センサに使用される部品の多くは消耗品でありえ、構成要素の効率は、構成要素の寿命に対して低下し、そうでなければ構成要素は寿命が限られうる。しかし、そのような構成要素が、センサが正しく動作し続けうることができるようにいつ交換を必要とするかを判断することは困難であることが多い。そのため、センサの連続的な適切な動作を確保することができるように、利用可能な需要に十分に先立って、加速したスケジュールでそのような部品を事前に交換する選択がほとんど一般的に行われてきた。この解決手段は様々な理由により問題がある。まだ利用可能な寿命が残っている部品を置き換えることによりコストが増大し、センサが利用されるプロセスを停止しなければならないことにより招来されるコストの増大である。しかし、センサを不適切に動作させることによるコストの方が却って高かった（例えば、プロセスの無駄など）ために、この選択がなされることが多かった。
【０００９】
そこで、望ましいのは、その構成要素の交換に関して使用可能な指示器を提供することができる酸素センサである。
【発明の概要】
【００１０】
そのような目的のために、溶解酸素センサの実施形態が、本明細書において開示される。本明細書に開示される実施形態は、流動経路内の開口部に配置された光学的に透明な材料の窓を含んでもよく、発光体が、窓の流動経路にさらされた側に取り付けられる。励起光源は、発光体を照射するように構成され、フォトダイオードは、照射に応じて発光体によって放出された光を受け取る。受け取った光は、この光の強度を決定するために使用可能であり、次いで、強度は、発光体によって放出された光の強度がベースライン強度の閾値の範囲内にあるか否かを決定するために使用することができ、この決定に基づいて、発光体に関する警告状態が設定される。そのような警告状態は、流動経路内の流体に溶解した酸素濃度の測定結果と結びつけて決定されうる。
【００１１】
従って、そのようなセンサの保守可能性及び費用の目標に関して、センサの実施形態は、発光体がいつ交換が必要となりうるかについての表示を提供しうる。具体的には、特定の実施形態において、発光体によって放出された光の強度は、発光体が交換されるべきであるか否かを決定するために監視されうる。このように、溶解酸素（ＤＯ）センサの正確な機能が維持されうる一方で、発光体の頻繁な交換による不要な費用の発生を避けることができる。より具体的には、発光体についてのベースライン強度は、ＤＯセンサに関して決定され、保存されうる。このベースライン強度は、使用者によって決定され、設定されうる、または較正プロセスにおいて決定され、発光体によって放出された光の最大強度を表しうる絶対値でありうる。測定サイクル（全測定サイクル、特定の条件下で実施された１つの指定された測定サイクルなどでありうる）において、発光体によって放出された光の強度が決定され、このベースライン強度と比較されうる。測定サイクルにおいて発光体によって放出された光に関して決定された強度がベースライン強度の何らかの閾値の範囲内にない場合には、警告が生成されうる。この警告は、そのようなＤＯセンサを用いる作業者（例えば、プロセスの）に、センサの発光体を交換すべきことについて信号を送り、作業者は、警告に基づいて、プロセスの停止、発光体の交換などの幅広い様々な行動をとりうる。
【００１２】
そのようなセンサの実施形態の感度または精度を増大させるために、光学プローブは、電気的、光学的クロストークを防ぐために特定の機能または構成要素を分離しうる。具体的には、特定の実施形態において、光学プローブは、光学スリーブ内に配置された光学キャリアを含みうる。ＤＯセンサの励起光源は、光学キャリアの一方の側の上に配置されてもよく、一方、参照光源、フォトダイオード、及び発光体によって放出された光をフォトダイオードに導くように構成された光受容キャリアは、これらの構成要素を光学キャリアの他方の側に配置することによって、または光学キャリアの様々なチャンバーまたは穴の内部にそれらを収容することによって、励起光から分離されうる。そのため、光学キャリア（及びその上の構成要素）と、光学キャリアを収容する光学スリーブの組み合わせは、センサの構成要素を電気的及び光学的に分離する働きを有する。
【００１３】
本発明のこれらの、及びその他の態様は、以下の説明および添付した図面とともに考慮することによってより理解されるであろう。以下の説明は、本発明の様々な実施形態及びそれらの多数の具体的な詳細を示し、例示のために示されるのであって、限定のためではない。多数の置換、改良、追加または再配置は、本発明の範囲内とされ、本発明は、そのような置換、改良、追加または再配置の全てを含む。
【００１４】
本発明及びその利点のより完全な理解は、以下の説明を添付する図面とともに参照することによって得られうるものであり、図面において同様な参照符号は同様な特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】溶解酸素（ＤＯ）センサの機能の１つの実施形態の概略図である。
【図２】半導体プロセスにおけるＤＯセンサの使用の概略図である。
【図３】ＤＯセンサの１つの実施形態の概略図である。
【図４Ａ】ＤＯセンサの概略図である。
【図４Ｂ】ＤＯセンサの概略図である。
【図４Ｃ】ＤＯセンサの概略図である。
【図５】ＤＯセンサの１つの実施形態の一部の概略図である。
【図６Ａ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学プローブの１つの実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学プローブの１つの実施形態の概略図である。
【図６Ｃ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学プローブの１つの実施形態の概略図である。
【図７Ａ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学スリーブの１つの実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学スリーブの１つの実施形態の概略図である。
【図７Ｃ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学スリーブの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ａ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｂ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｃ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｄ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｅ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｆ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｇ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図８Ｈ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態の概略図である。
【図９】ＤＯセンサの実施形態とともに使用するための光学ダイアフラムの１つの実施形態の概略図である。
【図１０Ａ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するためのプローブ先端部の１つの実施形態の概略図である。
【図１０Ｂ】ＤＯセンサの実施形態と共に使用するためのプローブ先端部の１つの実施形態の概略図である。
【図１１】ＤＯセンサの実施形態を制御するために使用される較正プロセスの１つの実施形態のためのフロー図である。
【図１２】ＤＯセンサの実施形態を制御するために使用される測定プロセスの１つの実施形態のフロー図である。
【図１３】ＤＯセンサの実施形態を制御するために使用される警告状態決定プロセスの１つの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示及び様々な特徴並びにその有利な詳細は、添付の図面に示され、以下の説明に詳述される非限定的な実施形態を参照してより完全に説明される。既知の開始物質、プロセス技術、構成要素及び装置の説明は、詳細の開示を不必要に曖昧にするのでない限り、省略される。しかし、当業者であれば、詳細な説明及び具体的な例は、好適な実施形態を開示する一方で、単に例示のためにのみ示されるものであり、限定のために示されるものではないことを理解すべきである。本発明の概念の範囲内における様々な置換、改良、追加または再配置は、本開示を読めば、当業者には明らかになるであろう。例として、本明細書で説明されるような実施形態は、溶解酸素センサに関するものであるが、その他の実施形態も同様に、例えば、その他の元素または分子（例えば二酸化炭素）に反応する発光体を使用することによって、その他の化学物質または元素の濃度を測定するのに利用されうる。
【００１７】
酸素のセンサの具体的な実施形態に関してより詳細に掘り下げる前に、実施形態の一般的な動作及びそのような実施形態が利用されうる状況の概略説明を提示することが有用であろう。ここで、図１をまず参照すると、光学的溶解酸素（ＤＯ）センサの実施形態の基本的な動作が示されている。光学センサは、酸素濃度の光学的な測定を行うために、蛍光光学技術を使用する。具体的には、流体の酸素濃度に依存する傾向特性を有する化学的フィルムが利用されうる。電気化学センサによって生成された測定可能な電流と異なり、光学センサについて酸素に対する信号（蛍光）の比は線形ではない場合がある。蛍光は、酸素が存在しないときに最大となる。酸素分子（Ｏ２）が現れると、酸素分子はフィルムと衝突し、これはフォトルミネセンスを消光する。そのため、感度は酸素濃度が増大するにつれて低下する。これは、光物理的分子間不活性化（消光）プロセスとして知られている。分子間不活性化は、その他の化学種の存在が、励起状態にある化学物質の減衰率を加速させることができることである。蛍光や燐光などのプロセスは、消光される可能性のある励起状態プロセスの例である。
【００１８】
ＤＯモニタ１００は、流動経路１１４を通って流れる流体１１２（例えば、液体または気体）と相互作用される発光体１１０を含む。例えば、ＤＯセンサ１００は、流動経路１１４を含む筐体を含んでもよく、またはそうでなければ、例えば物理的結合を介して既存の流動経路と相互作用され、または既存の流動経路に取り付けられてもよい。ＤＯセンサ１００は、流体が流動経路１１４を通って流れる際に流体１１２内に存在する酸素の濃度を発光体１１０を用いて測定するように働きうる。
【００１９】
発光体１１０は、化合物または有機化合物などの物質中に存在する場合に光を放出する（蛍光）物質の能力を増大させる原子または原子団を含む蛍光物質を利用する。図１に示されるように、発光体材料１１０を含む発光（蛍光）物質は、光学的に透明な窓１１６（例えば高純度サファイア基板、ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、ホウケイ酸ガラスなど）に接着され、またはそうでなければ接続され、あるレベルの溶解酸素を呈する流体１１２と接触する。いくつかの実施形態において、蛍光材料は、強酸もしくは強塩基による攻撃に対して影響されないが、酸素が自由に拡散し、発光体１１０の蛍光材料と接触し、ウェットエッチング化学などで使用されるような腐食性流体とともに発光体１１０の使用を可能にする、薄い有機または無機フィルム（例えば、セラミックコーティングなどの高性能な抵抗コーティング）でコーティングされもしくはコーティングされてもよく、または、これらとともに用いられる。
【００２０】
ＬＥＤ（例えば、赤、緑、青など）などの励起光源１３０によって励起された後、発光体１１０の発光物質は、ルミネセンスによって光を放出し、光は、光学的に透明な窓１１６を通って発光体１１０から放出された光を受け取るように配置された光検出フォトダイオード１４０に光学的にガイドされる。ＬＥＤなどの参照光源１２０は、フォトダイオード１４０によって検出されうる光を放出しうるものであり、システムエラーもしくは遅延を除去し、またはノイズを最小化し、ノイズに対する信号の比を増加させるロックインフェーズ検出法を可能にするために使用可能である参照信号を生成し得る。
【００２１】
従って、測定サイクルの励起部分の間、励起光源１３０は、ある期間の間動作してもよく、発光体１１０によって放出された光がフォトダイオード１４０によって受け取られる。フォトダイオード１４０は、この受光した光に基づく信号を発生し、この信号をセンサ電子部品１５０に提供する。センサ電子部品１５０は、フォトダイオード１４０から受け取った信号に基づいて対応する信号を発生するように構成されたハードウェア（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、アナログデジタル変換器など）とソフトウェア（例えば、ファームウェアなど）との何らかの組合せを含む。この場合、センサ電子部品１５０は、励起部分の間、フォトダイオード１４０からの信号に基づいて、励起信号を発生する。この励起信号は、例えば、前述のように、流体１１２における酸素の濃度に基づく励起光源１３０による照射に応じた発光体１１０によって放出された、フォトダイオード１４０を通して受け取られた光の強度または位相に対応する。
【００２２】
測定サイクルの参照部分の間、参照光源１２０は、ある期間動作してもよく、この参照光源１２０によって放出された光はフォトダイオード１４０によって受け取られる。フォトダイオード１４０は、参照光源１２０から受け取られたこの光に基づく信号を発生し、この信号をセンサ電子部品１５０に提供する。センサ電子部品１５０は、測定サイクルの参照部分の間にフォトダイオード１４０から受け取った信号に基づく参照信号を発生する。この参照信号は、例えば、参照光源１２０によって放出されたような、フォトダイオード１４０を通して受け取った光の強度または位相に対応する。
【００２３】
センサ電子部品１５０は、測定サイクルの励起部分の間に発生した励起信号を用いて、流体１１２の酸素濃度の測定結果を示す信号を発生する。具体的には、発光体１１０によって放出された光の強度または減衰時間は、流体１１２内の溶解酸素濃度に対して逆線形比例関係を有しうる。そのため、励起信号は、流体１１２内の溶解酸素が発光体１１０の蛍光物質と相互作用してその物質の蛍光を消光しまたは蛍光の量を低下させる場合の蛍光の減少に対応する減衰時間または減衰時定数を求めるのに使用されてもよい。
【００２４】
具体的には、特定の実施形態において、励起信号の位相が決定されてもよい。さらに、センサ電子部品１５０の遅延が、例えば、測定サイクルの参照部分において決定された参照信号（例えば、参照信号の位相）を用いて決定されてもよい。励起信号の位相は、励起部分の間の発光体１１０の蛍光の減衰時間を（例えば、励起部分の間の励起光源１３０を動作させるのに使用される信号を用いて）、正確に決定するために使用可能である。この減衰時間を決定する場合に、センサ電子部品における任意の遅延は、参照信号から決定される遅延を用いて修正されてもよい。このとき、流体内の酸素の濃度の測定は、発光体１１０の既知の減衰時定数と決定された減衰時間との間の関係に基づいて決定可能である。いくつかの実施形態において、この濃度の測定は、さらに、温度と酸素濃度との間の既知の関係性を使用して、測定された温度の値を用いて調整可能である。測定された温度の値を用いる濃度の修正は、流体温度遷移または安定状態の変化に関して実質的にリアルタイムの補償を可能にしうる。
【００２５】
前述のように、発光体１１０の蛍光は、酸素が基底状態から励起状態に励起されると消光される。この消光プロセスは、発光体１１０の減衰率を加速することができる。従って、発光体を用いるＤＯセンサは、定期的なメンテナンスを必要とする。現在最良の実施例は、時間または動作の不具合のいずれかに基づく発光体の交換を伴う。しかし、時間に基づく発光体の交換は、発光体の使用可能な寿命時間を不必要に短縮することとなり得、動作の不具合に基づく発光体の交換は、特に発光体の減衰に起因して動作に不具合が発生したＤＯセンサが高精度動作において使用されているような場合には、危険性があり、またはコストがかかることとなりうる。少なくとも、発光体１１０が光学的に透明な窓１１６に付着しうるためでなく、及びそれらが単一ユニットと製造される場合が通常であるため、コストがかかる。そのため、この単一ユニットを、窓１１６及び置き換えられる発光体１１０の両方を含むようにしうる。
【００２６】
さらに、発光体１１０は、ＤＯセンサ１００が利用される流体１１２に応じた様々な減衰率で減衰しうる。換言すれば、酸素濃度がより高い流体は、発光体１１０がより急速に劣化しうる。従って、発光体１１０の頻繁で不要な交換（多くの場合、窓１１６も）に伴う費用を低減する一方で、ＤＯセンサ１００の適切な機能を確保するために発光体１１０がいつ置き換えられるべきかを決定する必要性が存在する。
【００２７】
この問題に対処するために、いくつかの実施形態において、発光体１１０の減衰の測定が決定されうる。具体的には、特定の実施形態において、センサ電子部品１５０は、励起信号の強度を決定してもよく、これは、発光体１１０からの発光の強度に対応しうるものであり、そのため、発光体１１０の減衰を反映する。次いで、この強度は、発光体１１０に関連するベースライン強度（例えば、ＤＯセンサの較正プロセス、設定値などの絶対強度またはその他により決定される）と比較することができる。次いで、励起信号の強度がベースライン強度の何らかの閾値内にあるか否かの決定が、センサ電子部品１５０によってなされる。励起信号がベースライン強度の何らかの閾値（例えば、５０％、７５％など）の範囲内にない場合、発光体１１０の交換が必要でありうるという警告が使用者（例えば、ＤＯセンサを動作させるものに関連した作業者）に知らせるために発生されうる。
【００２８】
ここで図２に移ると、本明細書で開示されたようなＤＯセンサに関する動作環境の１つの実施形態のハイレベルな図を示す。このような動作環境は、ウェットエッチング、フォトリソグラフ、めっきまたは洗浄プロセスなどの当業者に知られた半導体製造に伴う半導体プロセスを含みうる。ここで、半導体プロセス２００は、ツールまたはチャンバー（合わせて２０２）及び流動経路２１４を含んでもよく、流動経路２１４を通して、半導体プロセス２００で必要とされる１つまたは複数の流体が、プロセス２００で使用されるツールまたはチャンバー２０２に提供される。半導体プロセス２００は、例えば、半導体プロセス２００を実行するために様々なポンプ、バルブ、ツールまたはチャンバー２０２等を動作させることなどにより、半導体プロセス２００を制御するために使用されるデジタルハードウェア２３２（例えば、プロセッサ、保存デバイスなど）及びモジュール２３４（制御ルーチン、ソフトウェアなど）を含むプロセスコントローラ２３０によって制御される。
【００２９】
前述のように、半導体プロセス２００内で利用される流体内の酸素の存在は、プロセス２００に大きな影響を与えうる。そのため、ＤＯセンサ２２０の実施形態は、流動経路２１４と相互作用し、またはその中にあり、半導体プロセス２００内で使用される流体（例えば、ＤＯセンサ２２０に隣接し、または含まれる流動経路２１４の一部の中の流体のサンプル）の酸素濃度を測定し、半導体プロセスを制御する際の変数として酸素の測定結果を利用しうる（例えば、プロセス２００を停止し、または変更し、半導体プロセス２００の作業者に警告を送るなど）プロセス制御コンピュータ２３０に、その酸素濃度に対応する濃度信号を提供する。具体的に、特定の実施形態において、ＤＯセンサは、２つの値（例えば、０から５ボルト、４から２０ミリアンペアなど）の間のアナログ信号をプロセス制御部２３０に提供し、プロセス制御部２３０は、ＤＯセンサ２２０によって提供された信号から酸素濃度の測定に関する値を決定できるように較正され、またはそうでなければ構成されうる。
【００３０】
さらに、いくつかの実施形態において、ＤＯセンサ２２０は、流動経路２１４内の流体の温度（例えば、ＤＯセンサ２２０によって測定される流体のサンプルの温度）に対応する信号及び、ＤＯセンサ２２０の発光体が交換の必要があるか否かを示す警告信号を、プロセス制御部２３０に提供しうる。１つの実施形態において、温度信号は、拡大縮小可能なアナログ信号（例えば０から５ボルト、４から２０ミリアンペアなど）でありえ、その一方警告信号は２値アナログ信号（例えば、０ボルトが、発光体が交換の必要なことを表す警告信号でありえ、５ボルトが「ＯＫ」信号でありうる）でありうる。プロセス制御部２３０に提供される信号の種類は、半導体プロセス２００の作業者の求めまたはプロセス制御部２３０の能力に依存してもよく、ＤＯセンサ２２０の実施形態は、要求に応じてアナログ信号、デジタル信号または何らかの組合せを効果的に利用しうることに注意すべきである。
【００３１】
想像できるように、そのような半導体プロセス２００におけるＤＯセンサの使用は、複雑さを伴う。具体的には、前述のように、多くの場合において、半導体プロセス２００で利用される流体は腐食性が高い場合があり、その一方同時に、半導体プロセス２００それ自体は、汚染の影響をきわめて受けやすい場合がある。そのため、ＤＯセンサ２２０は、そのような厳しい環境における使用に耐え、腐食性であり、少ない分子数の化学物質によって引き起こされる劣化に耐え、その一方、例えば、ＳＥＭＩ  Ｆ５７規格などによって義務付けられたものを含む、超高純度環境に準拠している、パーフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ポリビニリデン、２フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）などのような非反応性プラスチックまたはポリマー材料から製造されうるいくつかの部分（例えば、流体に接触する部分）または全ての部分を同時に有することが望ましい。
【００３２】
これらの懸案事項に加えて、半導体プロセス２００においてＤＯセンサの使用に関するさらなる懸案事項は、ＤＯセンサ２２０自体の大きさである。多くの場合、そのような半導体プロセス２００において大きなＤＯセンサを使用することは、単に実施可能でない（例えば、パッケージングや空間の問題のため）。そのため、半導体プロセスで使用するためのＤＯセンサは、できる限り小さい一方で、そのようなプロセスでの使用に必要な１０億分の１以下、または１００万分の１以下の濃度を検出することができるように十分正確であることが望ましい。従って、このような種類のＤＯセンサの望ましい形状因子及び精度は、ＤＯセンサの構成要素のパッケージングを同様に非常に重要なものにしうる。
【００３３】
図３は、半導体プロセスの大部分に統合されるのに十分小さい一方で、それでも半導体プロセスにおける使用のために望ましいレベルの感度を達成するＤＯセンサの１つの実施形態のブロック図である。ＤＯセンサ３００は、例えば、プラスチックから形成されうるハウジング３０２を含む。例えば、プロセス制御システムなどとインターフェースするためのコネクタ３０８は、プロセス制御システムに信号（例えば、アナログまたはデジタル）信号を提供する。このコネクタ３０８は、例えば、ＲＳ−２３２プロトコルに適合する１つまたは複数のピンまたはピン配列を含んでもよい。
【００３４】
特定の実施形態において、ハウジング３０２は、上部３０６及び下部３０４を含んでもよい。上部３０６は、例えば、ＤＯセンサが防水性である（例えば、ＩＰ６７準拠）ようにガスケットを使用して下部３０４に結合されてもよい。耐水性を補助するために、いくつかの実施形態では、ハウジング３０２内の構成要素もまた、樹脂に埋め込まれたりしてもよい。ハウジング３０２の下部３０４は、流動経路３６０への流体の出入りのために構成されたポート３６２を有する流動経路３６０を含む本体を含み、または本体に結合される。取付け部３６４は、ＤＯセンサ３００が、例えば、半導体プロセスなどの流動経路に（例えば直接）統合されるように、ポート３６２をその他の構成要素に接続する。
【００３５】
ＤＯセンサ３００は、異なる直径の流動経路を含みうる幅広い様々なプロセスに統合されうるため、ＤＯセンサ３００の流動経路３６０の実施形態は、例えば、１／４インチ、３／８インチ、１／２インチ、３／４インチ、及び１インチの直径を含む、そのような流動経路に統合されうるように適切な大きさにされ得る。さらに、実施形態は、例えばＦｌａｒｅｔｅｋ、ＰｒｉｍｅＬｏｃｋ、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｐｉｌｌａｒ（例えばＳ３００）またはその他の種類の取付け部を含むＤＯセンサ３００が利用されうる、特定の用途に適した取付け部３６４を有してもよい。
【００３６】
流動経路３６０は開口部を含み、その開口部を通して、接着された発光体３１０を有する光学的に透明な窓３１６は、流動経路３６０内の流体が直接発光体３１０に接触するように、流動経路３６０内の流体にさらされうる。特定の実施形態において、発光体３１０は、強酸または塩基による攻撃に対して反応しないまたは耐性を有するが、酸素を自由に拡散させることができ、蛍光フィルムまたは発光体３１０の物質と接触させることができる、薄い有機または無機フィルムでコーティングすることができる。温度センサ３１２（サーミスタ、熱電対など）は、例えば接着剤またはその他の取付け材を使用して、流動経路３６０とは反対の窓３１６に取り付けられうる。
【００３７】
窓３１６は、ホウケイ酸ガラス、サファイア、ダイヤモンド、ダイヤモンドコーティングガラス、石英、方解石、キュービックジルコニウムなどの光学的に透明な誘電体材料からなるものであってもよい。サファイアまたはダイヤモンドの熱伝導性が比較的高い（例えば、ホウケイ酸ガラスなどと比べて）ため、特定の実施形態は、センサ３１２が流体の主要流動経路３６０の外側に存在しうるにもかかわらず、温度センサ３１２がより大きな感度を有することができるように、窓３１６についてサファイアまたはダイヤモンドを利用しうる。さらに、サファイアまたはダイヤモンドの強度のために、非常に高い密封力が、その他の構成要素（例えば、電子部品）から流動経路３６０の気密封止を可能にするような窓３１６に適用されてもよく、ＤＯセンサ３００は、より高い圧力環境に対して適したものでありえ、ＤＯセンサ３００が約８０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の密封ライン圧力を有することができる高圧環境下でも利用可能となる。例えば、そのような密封は、酸性または塩基性流体に対して反応しない高純度ガスケットを用いて達成されうる。ほとんどのプロセス（例えば、半導体産業における）は、６０ｐｓｉを超えるライン圧力を利用しないため、そのような実施形態は、そのようなプロセスの大部分で役立つように利用されうる。
【００３８】
ハウジング３０２は光学プローブ３５０及び主印刷回路基板（ＰＣＢ）３５２を含む。光学プローブ３５０は、流動経路３６０から窓３１６の反対側にあってもよく、一般に、窓３１６及び発光体３１０に対してある角度で流動経路３６０に接線方向に整列されうる。いくつかの実施形態において、光学プローブ３５０は、一般に、窓３１６及び流動経路に対して垂直な軸に沿って配列されうる。次いで、光学プローブ３５０は、（プローブスリーブ３４０に一体に形成されてもよく、プローブスリーブ３４０から別個に形成されて取り付けられてもよい）光学プローブ先端部３５４を有するプローブスリーブ３４０と、光受容ガイド３５６と、光学キャリア３７０と、光学ＰＣＢ３７２と、参照ＬＥＤ３７６と、フォトダイオード３７４と、励起ＰＣＢ３８０上の励起ＬＥＤ３７８と、光透過ガイド３５８と、を含む。光学キャリア３７０と組み合わせてプローブスリーブ３４０を使用することは、より詳細に議論するように、ＬＥＤ３７６、３７８からの光の「スリッピング」（例えば、光学クロストーク）を防ぐのに効果的でありうる。
【００３９】
励起ＬＥＤ３７８は、それ自体のＰＣＢ３８０を、励起ＰＣＢ３８０上の励起構成要素と、光学ＰＣＢ３７２上の検出構成要素などの構成要素との間の光学または電気的クロストークを防ぐために、光学ＰＣＢ３７２から分離する。１つの実施形態において、さらに光学または電気的クローストークを低減するために、励起ＰＣＢ３８０及び光学ＰＣＢ３７２は、光学キャリア３７０の対向する側に配置されてもよく、励起ＬＥＤ３７８は、光学ＰＣＢ３７２に結合され（例えば、励起ＰＣＢ３８０を介して）、光学ＰＣＢ３７２上の電子部品３９０によって制御されるように構成される。これらの実施形態のいくつかにおいて、光学キャリア３７０は、光学ＰＣＢ３７２及びフォトダイオード３７４を光学キャリア３７０の１つの半球上に有し、励起ＰＣＢ３８０及び励起ＬＥＤ３７８を光学キャリア３７０のもう一方の半球上に有する円筒形状であってもよい。特定の実施形態において、光学キャリア３７０をそのように構成することは、光学クロストークなどを依然として防ぎ、達成される性能を増大させ、その一方で依然として様々な構成要素（例えば励起ＰＣＢ３８０、光学ＰＣＢ３７２、フォトダイオード３７４、励起ＬＥＤ３７８など）を互いに対して実質的に反対側に位置させつつ、より小型のパッケージングを可能にしうる。
【００４０】
そして、同様に、１つの実施形態において、光学ＰＣＢ３７２は、主ＰＣＢ３５２から分離され、主ＰＣＢ３５２に結合される。具体的には、いくつかの実施形態において、光学ＰＣＢ３７２はプローブスリーブ３４０内に置かれ、主ＰＣＢ３５２は、プローブスリーブ３４０の外側に置かれる。主ＰＣＢ３５２は、電圧レギュレーション、電力及びアナログ出力構成要素などの電子部品３８６を含んでもよく、その一方光学ＰＣＢ３７２は、フォトダイオードフロントエンド、温度センサフロントエンド、励起のためのＬＥＤフロントエンドまたは参照ＬＥＤ、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣまたはＡＤＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、例えば、制御または計算モジュールを有するファームウェアなどのモジュールを実行するマイクロコントローラ、または較正データなどのデータを含みうる保存装置（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）などの電子部品３９０を含んでもよい。主ＰＣＢ３５２、励起ＰＣＢ３８０及び光学ＰＣＢ３７２に対して本明細書で示されたＤＯセンサ３００に関する全ての構成要素は、単一のＰＣＢ（または２つのＰＣＢなど）上に含まれうることに注意すべきであるが、その一方で、これらの種類の構成要素を別個のＰＣＢに分離することにより（そして、これらの構成要素を、例えば、スリーブ３４０内に光学ＰＣＢ３７２を配置することによってさらに分離することにより）、主ＰＣＢ３５２上の構成要素からのクロストークが、光学ＰＣＢ３７２上の測定またはその他の電子部品３９０に影響を与えることから防止可能である。
【００４１】
プローブ先端部３５４は開口を有してもよく、その開口を通じて、光受容ガイド３５６及び光透過ガイド３５８は経路決定されうる。光受容ガイド３５６は、光（例えば、発光体３１０によって放出された）を、フォトダイオード３７４に導くように構成されてもよい。光受容ガイド３５６は、例えば、フォトダイオード３７４と整列された（例えば、軸上に）単一の円筒ポリマーファイバーであってもよい。光学透過ガイド３５８は、例えば、発光体３１０を励起し、またはそうでなければ照射するために、プローブ先端部３５４内の開口部に励起ＬＥＤ３７８の光を導くように構成されてもよい。光透過ガイド３５８は、例えば、１つまたは複数のファイバー（光受容ガイド３５６よりも小さな直径を有しうる）の束でありうる。１つの実施形態において、光受容ガイド３５６及び光透過ガイド３５８は、光受容ガイド３５６の周囲に照射リングを形成する光透過ガイドを含むファイバーの束を有するプローブ先端部３５４内の同じ開口部を通じて経路決定されうる。
【００４２】
フォトダイオード３７４は、光学ＰＣＢ３７２の電子部品３９０がフォトダイオードのためのフロントエンド（例えば、フォトダイオード３７４のためのアノード及びカソード）を含みうる、光学ＰＣＢ３７２に結合されうる。１つの実施形態において、電子部品３９０は、光学ＰＣＢ３７２の一方の側の上に、フォトダイオード３７４に関するアノード（またはそのための接続）及びＰＣＢ３７２のもう一方の側の上にフォトダイオード３７４に関するカソード（またはそのための接続）を含んでもよい。この構成は、フォトダイオード３７４を、光学ＰＣＢ３７２及びフォトダイオード３７４の組み合わせの全体の長さを低減するために、光学ＰＣＢ３７２に対して軸上に、より近接して搭載可能にする。そのため、いくつかの実施形態において、フォトダイオード３７４及びＰＣＢ３７２は、一般に同一の軸上に配列されてもよく、この軸は一般に光学プローブ３５０それ自体の配列の軸であってもよい（例えば、一般に、窓３１６及び流動経路３６０に対して垂直）。参照ＬＥＤ３７６はまた、光学ＰＣＢ３７２上に搭載されてもよく、１つの実施形態において、フォトダイオード３７４に直接照射を可能にする（例えば、フォトダイオード３７４が、参照ＬＥＤ３７６から直接放出され、光受容ガイド３５６を通らなかった光を検出することができるように）ために、（少なくとも部分的に透明でありうる）フォトダイオード３７４の背面に搭載されてもよい。そのような照射は、アパーチャによって、または他の手段によって制限されうる。
【００４３】
特定の実施形態において、１つもしくは複数の光学フィルタまたは光学フィルタの組み合わせが、光学クロストークを防ぎ、蛍光検出を増加させるために利用されてもよい。利用されるフィルタの数および種類は、励起ＬＥＤ３７８（例えば、励起ＬＥＤ３７８の色）または発光体３１０の化学的性質（例えば、発光体３１０によって放出される光の波長）に依存しうる。本明細書で開示される実施形態において利用されるＬＥＤの実施形態は、ほとんど任意の望ましい色でありうる（例えば、赤、青、緑など）。例えば、いくつかの実施形態において、発光体３１０は、実質的に赤の波長を放射するように選択されてもよく、励起ＬＥＤ３７８は、実質的に約５２５ｎｍの緑の波長を約８００ミリカンデラ（ｍｃｄ）の発光強度で放射するように選択されてもよい。そのような実施形態において、緑のフィルタは、確実に望ましい緑の波長のみが光透過ガイド３５８によって導かれて発光体３１０を励起するために、励起ＬＥＤ３７８の前方において利用されてもよい。同様に、赤のフィルタは、確実に発光体３１０によって放出された赤い光のみがフォトダイオード３７４に受光されるように（例えば光受容ガイド３５６を通して）、光受容ガイド３５６とフォトダイオード３７４との間において利用されうる。
【００４４】
このとき、特定の実施形態の動作において、コントローラ上で実行する制御モジュールなどの電子部品３９０は、測定サイクルを実行してもよい。特定の実施形態において、測定サイクルは、例えば、１秒のオーダーであってもよい。１つの実施形態において、測定サイクルは、励起部分及び参照部分の２つの部分を含み、いくつかの実施形態において、各部分は、測定サイクルのほぼ半分であってよい。測定サイクルはより長くても、またはより短くてもよく、１つの部分のみ（例えば、励起部分）または異なる大きさの部分を含んでもよいことは明らかであろう。
【００４５】
測定サイクルの励起部分の間、電子部品３９０は、励起ＬＥＤ３７８を制御し、励起ＬＥＤ３７８による照射に応じて発光体３１０（流動経路３６０内の流体と接触している）によって放出された光の位相または強度に対応する励起信号を決定してもよい。具体的には、励起部分の間、電子部品３９０は、特定の周波数で励起ＬＥＤ３７８を動作させ、１つの実施形態において、その周波数は約１６ＫＨｚでありうる。励起ＬＥＤ３７８が励起部分の間動作する（例えば、照射する）各時間ごとに、励起ＬＥＤ３７８によって放出された光は、励起ＬＥＤ３７８から、プローブ先端部３５４の開口部を通して、光透過ガイド３５８を介して導かれ、光学的に透明な窓３１６を通して発光体３１０を照射する。この照射に応じて、発光体３１０が光を放出し、流動経路３６０内の流体に含まれる酸素の存在に基づいて消光される。発光体３１０によって放出された光は窓３１６を通過して光受容ガイド３５６で受光され、この受光した光に応じて信号を発生するフォトダイオード３７４に導かれる。
【００４６】
この信号は、フォトダイオード３７４からの信号に基づき、励起信号を発生する電子部品３９０によって受け取られる。この励起信号は、例えば、発光体３１０によって放出されたものとして、フォトダイオード３７４を介して受光された光の強度または位相と対応する。そのような実施形態において、最終的な励起信号は、励起ＬＥＤ３７８が測定サイクルの励起部分の間に動作するごとに発生する励起信号を用いて決定されてもよい。この最終的な励起信号は、例えば、励起ＬＥＤ３７８が励起部分の間に動作するごとに発生する励起信号の平均であってもよい。
【００４７】
さらに、１つの実施形態において、励起部分の間、電子部品３９０は、温度センサ３１２から１つまたは複数の信号を受け取ってもよい。この受け取った信号は、電子部品３９０（例えば、変調、ピーク検出器などを用いて）によって処理されて、流動経路３６０内の流体の温度の測定結果を決定してもよい。温度の測定結果は、測定サイクルの間の任意の点で決定されてもよいことに注意すべきである。
【００４８】
次いで、測定サイクルの参照点の間に、電子部品３９０は、特定の周波数で参照ＬＥＤ３７６を動作してもよく、１つの実施形態において、この周波数は、励起ＬＥＤ３７８が測定部分において動作されたものであり、約１６ＫＨｚでありうるものと同じ周波数であってもよい。参照ＬＥＤ３７６が、参照部分の間に動作する（例えば照射する）ごとに、参照ＬＥＤ３７６によって放出された光は、この受け取った光に応じて信号を発生するフォトダイオード３７４によって直接受け取られうる（例えば、光学ＰＣＢ３７２に近接して搭載されたフォトダイオード３７４の背面を通して）。
【００４９】
この信号は、フォトダイオード３７４からの信号に基づいて参照信号を発生する電子部品３９０によって受け取られる。この参照信号は、例えば、参照ＬＥＤ３７６によって放出されたものとして、フォトダイオード３７４を通して受け取られた光の強度または位相に対応する。そのような実施形態において、最終的な参照信号は、参照ＬＥＤ３７６が測定サイクルの参照部分の間に動作するごとに発生する参照信号を用いて決定されてもよい。この最終的な参照信号は、例えば、参照ＬＥＤ３７６が参照部分の間に動作するごとに発生する参照信号の平均であってもよい。
【００５０】
次いで、電子部品３９０は、流動経路３６０の流体の酸素濃度の測定結果を示す信号を発生するために、測定サイクルの励起部分の間に発生した励起信号を使用する。具体的には、発光体３１０によって放出された光の減衰時間は、流体内の溶解酸素濃度に対して逆線形的関係を有しうる。そのため、流体内の溶解酸素は発光体３１０の蛍光物質と相互作用してこの物質の蛍光の量を消光し、または減少させるため、励起信号は、蛍光の減少に対応する減衰時間または減衰時定数を得るために使用されうる。
【００５１】
具体的には、特定の実施形態において、励起信号の位相が決定されうる。さらに、光学ＰＣＢ３７２上のもののようなセンサ電子部品における遅延は、測定サイクルの参照部分の間に決定される参照信号（例えば、参照信号の位相）を用いることによって説明される。電子部品３９０は、参照ＬＥＤ３７６を変調する（例えば１６ＫＨｚにおいて）ための信号の発生に貢献し、参照ＬＥＤ３７６からの光がフォトダイオード３７４において受光されたときに、フォトダイオード３７４からの信号を受け取るので、励起信号と参照信号の位相の差は、ＤＯセンサ３００の電子部品（及び可能性がある場合にはその他の）構成要素３９０の遅延または温度感受性に関連する。そのため、参照信号（例えば、参照信号の位相）は、励起信号を調整して、例えば、電子部品３９０の遅延または温度感受性などに起因する励起信号の任意の位相シフトを除去するために使用されてもよい。励起信号の修正された位相は、励起部分の間における発光体３１０の蛍光の減衰時間を正確に決定する（例えば、測定サイクルの励起部分の間の変調信号と励起信号（例えば、最終的な励起信号）との間の位相差を決定することによって）ために使用可能である。そして、流体内の酸素の濃度の測定結果は、発光体３１０の既知の減衰時定数と、決定された減衰時間との間の関係に基づいて決定可能である。この測定結果は、例えば、電子部品３９０に（例えば、ＥＥＰＲＯＭなどに）保存されたセンサに関する較正データを用いて決定されうる。
【００５２】
いくつかの実施形態において、この濃度の測定結果は、温度と液体内の酸素濃度との間の既知の関係を用いて、励起部分の間、または測定サイクルの間に決定された温度値を用いて、さらに調整可能である。測定された温度値を用いた修正は、流体の温度変化または安定状態の変化について実質的にリアルタイムの補償を可能にしうる。測定結果は、電子部品３９０内（例えば、ＥＥＰＲＯＭ内）に保存された温度較正データを用いて補償されてもよく、較正データは、酸素が存在しない（例えば、純粋窒素中）１つの温度及び大気圧において得られたゼロ点較正データを含む。
【００５３】
さらに、電子部品３９０は、測定サイクルの間に、発光体３１０の状態を表す警告状態を決定しうる。ここで、電子部品３９０内の較正データは、発光体３１０の蛍光の通常の強度を含みうる。この通常の強度は、ＤＯセンサ３００の較正の間（例えば、大気の存在中でＤＯセンサ３００を較正するとき）に決定されてもよく、強度に対して望ましい絶対値であってもよく、またはそうでなければ決定されてもよい。電子部品３９０は、励起部分の間に発生した励起信号の強度を、較正の間に決定された蛍光の通常の強度と比較し、励起信号の強度が、較正の間に決定された通常の強度の何らかの閾値（例えば５０％、２０％など）の範囲内にあるか、外側にあるかを決定することができる。この閾値は、例えば、較正の間に使用者が構成することができるものであってもよい。励起信号の強度が通常の強度の何らかの閾値の外側にある場合、発光体３１０の交換の必要があることを示す警告フラグが設定されうる。いくつかの例において、警告状態は、各測定サイクルにおいて決定されなくてもよく、またはプロセス制御部などによって特定されたときにのみ決定されてもよいことに注意すべきである。
【００５４】
次いで、電子部品３９０は、酸素濃度、温度の測定値または警告状態を表す信号を主ＰＣＢ３５２に提供してもよい。そして、主ＰＣＢ３５２の電子部品３８８は、酸素濃度、温度または警告状態に関する対応する信号（これは、アナログまたはデジタルなどの同じフォーマット、または異なる拡大縮小などの異なるフォーマットであってもよい）を、コネクタ３０８を通して提供する。
【００５５】
図４Ａから４Ｃは、前述したもののようなＤＯセンサの１つの実施形態の分解図を示している。示されている構成要素は例として示されているものであり、その他の実施形態は、示された各構成要素を使用しても使用しなくてもよく、またはより少ない構成要素を使用してもよく、構成要素の機能性を組み合わせてもよいことは明らかであろう。ＤＯセンサ４００は、プラスチックなどから形成されうる上部筐体４０２及び上部筐体４０２と同じまたは類似する材料から形成されうる下部筐体４０６を含む。ガスケット４０４は、ねじ及びワッシャなどを用いて一体に結合されうる上部筐体４０２と下部筐体４０６との間に使用されうる。さらに、Ｔｕｒｃｋ１２ピンコネクタなどのコネクタ４１０が、上部筐体４０２に接続されてもよい。主ＰＣＢ４５２は、ワイヤが主ＰＣＢ４５２から上部筐体４０２を通してコネクタ４１０まで這わせうるように、上部筐体４０２の少なくとも一部の中に存在しうる。
【００５６】
前述の流動経路部を含む流動経路本体４０８は、ＰＴＦＥまたは同様のＳＥＭＩ５７準拠の材料から形成されてもよく、例えば、ねじ４３２及びワッシャを用いて本体４０８の底部に接続された取り付けプレート４１２を有しうる。流動経路本体４０８の頂部は、流動経路本体４０８内の流動経路への開口部４１４を有しうる。
【００５７】
光学プローブ４４０は、下部筐体４０６内に少なくとも部分的に保持されてもよく、下部筐体４０６は、光学プローブ４４０の先端部が、流動経路本体４０８内の流動経路への開口部４１４内にシールされた光学窓４２６からある作動距離を有するように、流動経路本体４０８に結合される。この作動距離は、光学窓を通る光が、光学プローブ４４０の先端部を通して受講可能であるように、光学プローブ先端部と光学窓４２６との間の空隙であってもよい。１つの実施形態において、そのような作動距離は、例えば、約０．０４５インチであってもよい。具体的に、Ｏリング４２０、発光体４２４、窓４２６（例えば、サファイアなど）、ＰＶＤＦなどから形成されうる保持部材４２８及び保持ナット４３０、及びＶｉｔｏｎなどからなりうるＯリング４４２は、下部筐体４０６を流動経路本体４０８に結合するために使用されてもよい。
【００５８】
１つの実施形態において、流動経路本体４０８は、円形Ｏリング４２０を受容するように構成された、流動経路への開口部４１４の周囲のレッジ部を有してもよい。発光体４２４は、発光体４２４が流動経路本体４０８の流動経路内の流体と接触することとなるように、窓４２６及び、シールされた利用する保持部材４２８と保持ナット４３０との組み合わせに接着されてもよい。１つの実施形態において、開口部４１４近傍の流動経路４０８の周囲と、保持ナット４３０の両方は、所望の密封力が、所望の圧力まで保持ナット４３０を締め、またはトルクを加えることによって窓４２６に印加されることができるように、ねじ穴を有してもよい。
【００５９】
保持部材４２８及び保持ナット４３０の両方は、光学プローブ４４０の先端部が、光学的に透明な窓４２６から所望の作動距離を開けて配置されることができるように、環状であってもよい。いくつかの実施形態において、保持部材４２８は、保持部材４２８が、光学プローブ４４０の先端部の一部が保持可能でありまたはそうでなければ接触可能である棚状部を提供しうるように、保持ナット４３０よりも小さな内周を有してもよい。筐体の下部４０６は、Ｏリング４４２を用いて流動経路本体４０８にシールされてもよい。具体的には、特定の実施形態において、所望の密封力が、ねじ４３２を所望の値まで締め付けまたはトルクを加えることによって、流動経路本体４０８と下部４０６との間のＯリング４４２に印加されうるように、下部筐体４０６は、取り付けプレート４１２を流動経路本体４０８に固定するのと同じねじ４３２を用いて流動経路本体４０８に結合されうる。換言すれば、いくつかの実施形態において、流動経路４０８は、ねじ４３２のための貫通穴を有しうる一方、下部筐体４０６は、ねじ４３２を受容するためのねじ穴を有しうる。
【００６０】
保持部材４２８、保持ナット４３０、別個の窓４２６及び発光体４２４の使用は、維持管理または保守性に関して多くの利点を有しうる。具体的には、既に述べたように、発光体４２４は、経時的に、また流動経路本体４０８の流動経路を通って流れる流体内の酸素にさらされることにより劣化しうる。実際に、そのような流体中の酸素の濃度が大きくなるほど、劣化速度が速くなる。そのため、発光体４２４が、１年から２年ごとに、またはＤＯセンサの適切な動作を確保するように交換される必要がある場合が通常である。
【００６１】
従来は、この発光体の交換に対して少なくとも２つの主要な障害が存在した。第１の障害は、発光体が取り換えられるべき時を決定することが非常に困難であったことである。既に述べたように、またさらに述べるように、開示されたようなＤＯセンサの実施形態は、発光体がいつ取り替えられるべきかを示す警告信号を提供しうる。発光体の交換がいつ必要であるかをプロセス作業者に正確に知らせることにより、プロセスの精度が維持され、また無駄なコストが防止されうる。
【００６２】
もう一方の主要な障害は、発光体それ自体の交換可能性であった。多くの場合、発光体は、ＤＯセンサの常設部分に固定されているため、取り換えることは全くできなかった。さらに、取り換え可能な場合であっても、容易かつ単純に行うことはできなかった。本明細書において、保持部材４２８、保持ナット４３０、別個の窓４２６及び発光体４２４を使用することにより、窓４２６または発光体４２４の容易な交換（１つの実施形態において、ユニットとして、または同時に交換されうる）が可能になることによって、依然として流体の漏洩を防ぎ、ＳＥＭＩ５７またはＩＰ６７に準拠させつつ、適切な密封力を窓に加えることできる一方で、ＤＯセンサの現場における保守が可能になる。具体的には、下部筐体４０６は、流動経路本体４０８から容易に分離され、保持ナット４３０は容易に除去されて（例えばレンチなどを用いて）、窓４２６または発光体４２４（または、前述のようにユニットとして両方）へのアクセスおよび交換を可能にしうる。交換時間を減少させることによって、ＤＯセンサの現場での保守が可能になることにより、プロセス停止時間が顕著に低減される。
【００６３】
ここで図５に移ると、ＤＯセンサの実施形態の下部筐体と流動経路本体との間のインターフェースの１つの実施形態の拡大断面図が示されている。再び、示された構成要素は例示のために提供されたものであり、その他の実施形態は示された各構成要素を使用しても、使用しなくてもよく、より少ない構成要素を使用してもよく、構成要素の機能を組み合わせてもよいことは明らかであろう。具体的には、下部筐体５５０は、流動経路本体５１０内に取り付けるように適合された下部５５２（例えば、円形でありうる）を含む。この開口部はリップ５６０を有してもよく（開口部の周囲で環状であってもよい）、下部筐体５５０の下部５５２及びリップ５６０が互いに接触するように適合される。Ｏリング５６２は、下部筐体の下部５５２と流動経路本体５１０との間のインターフェースをシールする働きをしうる。
【００６４】
流動経路本体５１０は、上述のように流動経路５１２を含む。流動経路５１２は、「Ｔ」５１４（ボウルとも称する）を含み、流動経路５１２内の流体が、流動経路５１０内の開口部５１６に露出可能にされる。開口部５１６は円周０．２５インチ、深さ０．２インチであり得る。流動経路本体５１０は、開口部５１６の周囲に環状チャネル５５６を含み、チャネルの底部はボウル５１４の頂部の下にある。Ｏリング５１８は、非圧縮状態において、Ｏリング５１８の頂部が、チャネル５１６の内壁を含む流動経路本体５１０の一部よりも上または同じ高さにありうるように、チャネル５１６内に配置されうる。発光体５２４は、窓５２６に接着され、開口部５１６内に組み合わせて配置され、保持部材５２８及び保持ナット５３０を利用してシールされ、発光体５２４は、ボウル５１４の開口部５１６内において、流動経路５１２内の流体と接触することとなる。具体的には、開口部５１６の上方の流動経路本体５１０の内壁の一部は、保持ナット５３０の外周に沿ってねじ穴を有する。そのため、保持ナット５３０は保持部材５２８を介して発光体５２４上に所望の密封力を与えるように締め付けることができる。この密封力は、Ｏリング５１８を圧縮し、液体（またはその分子）が流動経路５１２から逃げ出すことができないように気密シールを提供するように働く。
【００６５】
光学プローブ５５８の先端部５３６は、先端部の一部が異なる円周を有しうるように段差を有してもよい。先端部５３６の１つの段差は、窓５２６からの作動距離を残すように保持部材５２８に対して接触してもよく、その一方先端部５３６の別の段差は保持ナット５３０に接触してもよい。１つの実施形態において、先端部５３６は、押圧部材５４０が流動経路５１２の反対側の窓５２６に接着された温度センサ５４２を押し付けるように、押圧部材５４０（例えばシリコン、ゴムなどからなる）のための受容部を含む。先端部５３６はまた、温度センサ５４２から光学プローブ５５８の電子部品への配線の経路のための１つまたは複数の穴（図示されない）を有してもよい。光透過ガイド及び光受容ガイドの端部は、先端部５３６内の開口部を通してもよい。１つの実施形態において、光透過ガイドまたは光受容ガイドは、光透過ガイドまたは光受容ガイドを取り囲む先端部内の光学スリーブに含まれてもよい。
【００６６】
ここで、図６Ａから６Ｃを参照すると、前述のようなＤＯセンサ内で利用されうる光学プローブの１つの実施形態の分解図が示されている。本明細書で示されたその他の実施形態についても、示された構成要素が例として提供され、その他の構成要素は示されたそれぞれの構成要素を使用しても使用しなくてもよく、使用される構成要素はより少なくてもよく、構成要素の機能を組み合わせてもよいことは明らかであろう。光学プローブ６００は、プローブ先端部６０２に接続されたスリーブ６８０を含む。光学キャリア６０４は、スリーブ６８０内に存在する。光学キャリア６０４は一般的に円筒形である。光学キャリア６０４の一側または半球上には、励起ＬＥＤを含む励起ＰＣＢ６４２を受容するように適合された刻み目が存在する。励起ＰＣＢ６４２は、例えば、ねじ、接着剤またはその他の接合部材を用いて、光学キャリア６０４に取り付けられうる。光透過ガイド６４４は、光透過スリーブ６１８内に配置され、プローブ先端部６０２の中心におけるほぼ円形の開口部を通されてもよい。光学フィルタ６１２（例えば、緑色のフィルタまたは上述したようなもの）は、励起ＰＣＢ６４２の励起ＬＥＤと光学スリーブ６１８との間で光学キャリア６０４に取り付けられうる。光学キャリア６０４のこの側部はまた、例えば、励起ＰＣＢ６４２から光学ＰＣＢ６０６までの、または温度センサ（図示せず）から光学ＰＣＢ６０６までの配線６２６の経路のためのチャネルを有してもよい。光学キャリア６０４のこの側面の一部６７０は、光学ＰＣＢ６０６の分割部及び搭載点として働く障壁を形成してもよい。この部分６７０は、光学キャリア６０４の外周の一部の周りの壁であってもよい。
【００６７】
光学キャリア６０４の他方の側部は、光受容ガイド６６４がこの円筒形の穴及びプローブ先端部６０２の中央の開口部を通されるように光学キャリア６０４を通る円筒形の穴を有する。特定の実施形態において、円筒形の穴の内部にない光受容ガイドの一部は、光学スリーブ内に収容されてもよい。前述のように、いくつかの実施形態において、光透過ガイド６４４及び光受容ガイド６６４は、光受容ガイド６６４の周囲を覆う光透過ガイド６４４によってプローブ先端部６０２の同じ穴を通されてもよく、これにより照射リングなどを形成する。光受容ガイド６６４は、例えば、単一の２ｍｍの直径のファイバー光学系であってもよく、その一方、光透過ガイド６４４は、一束（例えば、１０から１５本）の、０．５ｍｍの直径のファイバーであってもよい。
【００６８】
フォトダイオード６１０は、フォトダイオード６１０のアノード及びカソードを、光学ダイアフラム６０８の１つまたは複数の穴に通すことによって、参照ＬＥＤを含む光学ＰＣＢ６０６に取り付けられる。光学ダイアフラム６０８はまた穴を含んでもよく、それを通して、光学ＰＣＢ６０６上の参照ＬＥＤによって放出された光が直接フォトダイオード６１０を照射しうる。そのような穴は、そのような照射を制限するアパーチャとしても働きうる光学ＰＣＢ６０６は、フォトダイオード６１０が光学キャリア６０４の円筒形の穴の中に配置されうるように光学キャリア６０４の一部６７０に取り付けられうる。１つの実施形態において、高温ミラー６１４のいずれかの側のフィルタ６１６は、フォトダイオード６１０と、プローブ先端部６０２の開口部からは遠位側の光受容ガイド６６４の端部との間の円筒形の穴の内部に配置されうる。
【００６９】
光学ＰＣＢ６０６及び励起ＰＣＢ６４２を含む光学キャリア６０４並びにそれに搭載されるすべての構成要素、またはそうでなければ光学キャリア６０４を通る全ての構成要素は、プローブスリーブ６８０内に配置されてもよく、プローブ先端部６０２は、例えば、接着剤などを用いて、プローブスリーブ６８０の端部に取り付けられうる。さらに、温度センサを押し付けるための押圧部６７６は、プローブ先端部６０２の受容部内に取り付けられうる。
【００７０】
ここで、前述のようなＤＯセンサの実施形態の特定の構成要素のより具体的な構成要素を見ることが有用でありうる。図７から１０に示された構成要素の実施形態は、高さ約５．７５インチ（例えば、上部筐体、下部筐体及び流動経路本体の組み合わせについて）であり、約１．７５インチである筐体（例えば、上部及び下部筐体）を有する、ＤＯセンサ（例えば、上部筐体、下部筐体及び流動経路本体の組み合わせ）内におおよそ適合するような大きさにされ得る。全ての大きさはおおよそのものであり、この特定の実施形態のみに適用できることは明らかであろう。その他の実施形態は、異なる大きさの同一の構成要素を使用してもよく、そのような構成要素を使用しなくてもよく、またはより少ない構成要素であってもよい。
【００７１】
このことに留意すると、図７Ａから７Ｃは、ＤＯセンサと共に使用するための光学プローブのためのスリーブの１つの実施形態を示しており、図８Ａから８Ｈは、図７Ａから７Ｃのスリーブと共に使用するための光学キャリアの１つの実施形態を示している。ここで、光学キャリア８００は、光学ＰＣＢ上に搭載されたフォトダイオードが、光学ＰＣＢが光学キャリア８００の一部８０４に取り付けられる場合に存在しうるチャンバー８０２を含むことが分かる。そのような構成において、穴８０６は、ＤＯセンサの窓に対して遠位側の光受容ガイドの端部がチャンバー８０２内のフォトダイオードに近接しうるように、光受容ガイドまたはその一部に適合しうる。凹部８０８は、励起ＬＥＤが穴８１０に収容される光透過ガイドを照射するように、励起ＰＣＢに適合するように設計されうる。光学キャリア８００の壁８１２が光学ＰＣＢ、フォトダイオード及び励起ＰＣＢからの光受容ガイド、励起ＬＥＤ及び光透過ガイドを分離するので、光学キャリア８００は、そのような光学キャリアを利用するＤＯセンサ内の光学クロストーク及び電気的クロストークの両方を顕著に減少するように働く。
【００７２】
図９は、フォトダイオードと光学ＰＣＢとの間において利用されうる光学ダイアフラム９００の実施形態を示す。光学ダイアフラムは、光学ＰＣＢ及び３つの貫通穴９０４を保持するための３つの突起部９０２を含む。２つの貫通穴９０４ａ、９０４ｂは、フォトダイオードのアノード及びカソードを通すためのものであってよく、それらが突起部９０２によって保持される光学ＰＣＢの反対側にはんだ付けされ、またはそうでなければ取り付けられうる。第３の貫通穴９０４ｃは、フォトダイオードがはんだ付けされた光学ＰＣＢ上に取り付けられた参照ＬＥＤがフォトダイオードを背面から照射することを可能にするものであってよく、さらにそのような照射の制限を提供するものであってよい。
【００７３】
図１０Ａ及び１０Ｂは、プローブ先端部１０００の１つの実施形態を示す。ここで、プローブ先端部１０００は、光透過ガイド及び光受容ガイドが通されうる貫通穴１００２を有する。プローブ先端部１０００はまた、ＤＯセンサの窓に接着された温度センサからの配線が通されうる１つまたは複数の貫通穴１００４を有しうる。さらに、プローブ先端部１０００は、押圧部（例えば、ゴムまたはシリコンからなる）が、窓に接着された温度センサを押し付けるように配置されうる凹部１００６を有しうる。
【００７４】
ここで、本明細書で示されたようなＤＯセンサの実施形態の較正または動作のための方法を議論することは、本明細書に示されたような実施形態を理解する助けとなりうる。そのような方法は、前述のようなＤＯセンサの電子部品（例えば、ハードウェア、ソフトウェアまたは何らかの組合せ）を用いて実施されうる。図１１は、ＤＯセンサの較正の実施形態を示している。段階１１１０において、ゼロ較正が実施されうる。そのような較正において、センサは、例えば、純粋窒素環境内のＤＯセンサを較正することによって、酸素がほぼゼロである環境内で較正されうる。ゼロ点較正は、既知の温度においてなされてもよく、そのような環境内のセンサに関連する出力値を決定、調整または設定するために用いられる。
【００７５】
段階１１２０において、１００％較正が実施されうる。この段階において、温度は既知の温度値に保持され、センサは大気にさらされうる。いくつかの実施形態において、ＤＯセンサは、少なくとも３０分間大気にさらされて、安定した酸素レベルの確立を可能にされうる。既知の温度値において１００％較正が行われ、そのような環境内のセンサに関する出力値を決定し、調整し、設定するのに使用される。例えば、そのような較正により、測定サイクルの間に測定された温度は、温度と酸素濃度との間の関係に基づいて、酸素濃度の測定結果を補償し、またはそうでなければ調整するために使用することが可能になりうる。
【００７６】
さらに、特定の実施形態において、１００％較正の間、ＤＯセンサの発光体の蛍光強度の値が決定されうる。この蛍光強度の値は、例えば、較正プロセスの間に発光体から受け取った光の強度の最大値、または発光体の複数回の照射に渡って発光体から受け取った光の最大強度の平均値でありうる。この蛍光強度の値は、ＤＯセンサ内に保存されうる（例えば、ＥＥＰＲＯＭなどに）。
【００７７】
１つの実施形態において、利用されることとなる（例えば、半導体プロセスの装置内などで）流体の存在下において、ＤＯセンサの較正も可能でありうる。そのため、蛍光強度の値は、いくつかの実施形態において、特定の流体の存在下におけるＤＯセンサの較正によって決定されてもよく、蛍光強度の値は、特定のプロセス流体に対して決定されてもよい。
【００７８】
図１２は、本明細書で説明されたようなＤＯセンサの実施形態によって実施されうるような、流動経路内の流体の酸素濃度の決定を実行するための方法の実施形態を示す。測定サイクルは、励起部分１２１０及び参照部分１２５０を含みうる。特定の実施形態において、測定サイクルは、例えば、１秒程度であってよく、いくつかの実施形態において、各部分は、測定サイクルのおよそ半分であってもよい。測定サイクルはより長くてもより短くてもよく、１つの部分（例えば励起部分）のみを含んでもよく、または異なる大きさの部分を含んでもよいことは明らかであろう。
【００７９】
測定サイクルの励起部分１２１０の間、段階１２１２において、励起ＬＥＤが作動される。１つの実施形態において、励起ＬＥＤは、１つの実施形態において約１６ＫＨｚでありうるような特定の周波数で動作される（例えば、点滅され、またはパルス動作される）。励起ＬＥＤが励起部分１２１０の間に動作される（例えば、照射される）ごとに、励起ＬＥＤによって放出された光は励起ＬＥＤから、センサ先端部内の開口部を通る光透過ガイドを通して導かれ、そこでＤＯセンサの発光体を照射する。この照射に応じて、発光体は光を放出し、流動経路内の流体内の酸素の存在に基づいて消光される。発光体によって放出された光は、段階１２１４において、この受け取った光に応じて信号を発生するフォトダイオードによって受け取られる。次いで、励起信号が、段階１２１６において、フォトダイオードからの信号に基づいて発生する。この励起信号は、例えば、発光体によって放出され、フォトダイオードを介して受け取られた光の強度または位相に対応する。最終的な励起信号は、段階１２１８において、励起ＬＥＤが測定サイクルの励起部分１２１０の間に動作するたびに発生した励起信号を用いて決定されうる。この最終的な励起信号は、例えば、励起ＬＥＤが測定サイクルの励起部分１２１０の間に動作するたびに発生した（段階１２１６において）励起信号の平均でありうる。
【００８０】
次いで、測定サイクルの参照部分１２５０において、参照ＬＥＤは、段階１２５２において特定の周波数で動作され、１つの実施形態においてその周波数は励起ＬＥＤが励起部分１２１０において動作されたものと同じ周波数であり、約１６ＫＨｚでありうる。参照ＬＥＤが参照部分１２５０において動作される（例えば、照射される）たびに、参照ＬＥＤによって放出された光が、段階１２５４において、この受け取った光に応じて信号を発生するフォトダイオードによって直接受け取られうる。
【００８１】
段階１２５６において、参照信号は、フォトダイオードからの信号に基づいて発生する。この参照信号は、例えば、参照ＬＥＤによって放出され、フォトダイオードを介して受け取られた光の強度または位相に対応する。最終的な参照信号は、段階１２５８において、参照ＬＥＤが測定サイクルの参照部分１２５０の間に動作するたびに発生した参照信号を用いて決定されうる。この最終的な参照信号は、例えば、参照ＬＥＤが動作するたびに発生した参照信号の平均でありうる。
【００８２】
さらに、段階１２６０において、測定サイクルの間の何らかの点（励起部分中、参照部分中、各部分の間、各部分後、測定サイクルの間の複数の点において取られた多数の温度測定結果の平均などでありうる）において、ＤＯセンサの流動経路内の流体の温度が、温度センサから受け取った信号に基づいて決定される。
【００８３】
流体内の酸素の濃度の測定結果は、段階１２７０において、最終的な励起信号、最終的な参照信号、及び温度に基づいて決定されうる。具体的には、最終的な励起信号は、流体内に溶解した酸素が、発光体の蛍光物質と相互作用し、その物質の蛍光を消光し、または蛍光の量を減少させるため、蛍光の減少に対応する減衰時間または減衰時定数を得るのに使用されうる。特に、最終的な励起信号の位相が決定され、センサ電子部品内の遅延が、測定サイクルの参照部分において決定された最終的な参照信号（例えば、最終的な参照信号の位相）を用いて説明されうる。最終的な励起信号の修正された位相は、励起部分における発光体の蛍光の減衰時間を正確に決定するために使用可能である。次いで、流体内の酸素濃度の測定が、利用される発光体の既知の減衰時定数と決定された減衰時間との間の関係に基づいて決定可能である。この測定結果は、例えば、保存された構成データ（例えば、較正プロセスにおいて決定されたもの）を用いて決定されうる。この濃度の測定結果はさらに、温度と酸素濃度との間の既知の関係に基づいて、（例えば段階１２６０において）決定された温度の値を用いて調整可能である。
【００８４】
さらに、いくつかの実施形態では、段階１２８０において、発光体の状態を示す警告状態が、測定サイクルの間に決定されうる。ここで、電子構成要素の較正データは、発光体の蛍光の参照強度を含みうる。この参照強度は、ＤＯセンサ３００の較正などの間に決定された、特定の値でありうる。この参照強度は、励起信号の強度が、較正の間に決定された参照強度の何らかの閾値（例えば、５０％、２０％など）の範囲内にあるか否かを決定するために、励起部において発生した最終的な励起信号の強度と比較可能である。この閾値は、例えば、較正の間に、製造者または使用者が構成可能でありうる。最終的な励起信号の強度が、参照強度の閾値（例えば、参照強度の５０％）の範囲内にない場合、発光体の交換の必要があることを示す警告フラグが設定され、または警告信号が送られる。いくつかの例において、警告状態は、測定サイクルごとに決定されるのではなくてもよく、測定サイクル内において全く決定されなくてもよく、またはプロセスコントローラによって特定されるときにのみ決定されてもよい。
【００８５】
段階１２９０において、少なくとも、酸素濃度の測定結果を示す信号が、ＤＯセンサによって提供されうる。この信号は、ＤＯセンサが利用されるプロセス、または幅広い様々なその他の機能のためのプロセスを制御するために使用されうる。さらに、段階１２９０において、測定された温度を表す信号または警告状態も、ＤＯセンサによって提供されうる。
【００８６】
簡単に説明したように、警告状態は、測定サイクルと結びつけて決定されなくてもよい。そのため、いくつかの実施形態では、発光体テストサイクルが、測定サイクルとは別個に実行されてもよい。特に、発光体の参照強度が較正プロセスにおいて大気中で決定されたものである場合には、発光体テストサイクルを大気中で別個に実施することが望ましい場合がありうる。そのため、そのような発光体テストサイクルが実行される前に、ＤＯセンサは、大気中に戻され、または開けられてもよく、または大気がプロセス中に流動経路に導入されるプロセスの部分において実行されてもよい。そのため、特定の実施形態において、そのような発光体テストサイクルが、大気の存在下で前述のように実施された測定サイクルと実質的に同一であってもよい。
【００８７】
発光体交換の警告状態を決定するためのテストサイクルを実施するための方法の１つの実施形態が、図１３に示されている。テストサイクルを実施するためのこの場合において、最初に段階１３１０において、励起信号が励起ＬＥＤを動作することによって発生される。この励起信号は、本明細書におけるそのような励起信号のその他の議論と実質的に類似して発生されうることが分かるであろう。段階１３２０において、発光体の状態を表す警告状態が決定されうる。前述のように、較正データは参照強度を含んでもよく、または参照強度は、何らかのその他の方法で特定されたものであってもよい。この参照強度は、励起信号の強度が較正において決定された参照強度の何らかの閾値の範囲内にあるか否かを決定するために、励起信号の強度と比較可能である。励起信号の強度が参照強度の閾値（例えば、参照強度の５０％）の範囲内にない場合、段階１３３０において、発光体の交換の必要があることを示す警告フラグが設定され、警告信号が送られる。
【００８８】
本明細書で説明された実施形態は、ソフトウェアもしくはハードウェア、またはその両方の組み合わせにおける制御ロジックの形態で実装可能である。制御ロジックは、コンピュータ可読媒体等の情報保存媒体内に、情報処理デバイスに様々な実施形態において開示された段階のセットを実行するように指示するように適合された複数の命令として保存されうる。本明細書において提供された開示及び教示に基づき、当業者であれば、本明細書を実装するためのその他の方式及び／または方法があることを了解するであろう。
【００８９】
本明細書で用いられるように、「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、またはそれらのその他任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図される。例えば、一連の要素を含むプロセス、製品、記載、または装置は、必ずしもそれらの要素にのみ限定されるものではなく、明示的に列挙されず、そのようなプロセス、製品、記載、または装置に固有的に備わったものではないその他の要素を含みうるものである。
【００９０】
「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置、システムまたはデバイスによって、またはそれらに接続して使用するためのプログラムを含み、保存し、通信し、伝送し、または転送することができる任意の媒体でありうる。コンピュータ可読媒体は、例として、しかし限定するものではなく、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線的、または半導体的なシステム、装置、システム、デバイス、伝搬媒体、またはコンピュータメモリとすることができる。そのようなコンピュータ可読媒体は、一般に、機械可読性であり、人間が読むことができる（例えば、ソースコード）または機械可読である（例えば、オブジェクトコード）ことができるソフトウェアプログラミングまたはコードを含むものである。
【００９１】
「プロセッサ」は、データ、信号又はその他の情報を処理する任意のハードウェアシステム、メカニズムまたは構成要素を含む。プロセッサは、汎用中央処理ユニット、複数の処理ユニット、機能実現のための専用回路、またはその他のシステムを有するシステムを含むことができる。処理は、幾何学的配置に限定される必要はなく、時間的制限を有する必要もない。例えば、プロセッサは、「リアルタイム」、「オフライン」、「バッチモード」などで機能を実行することができる。処理の一部は、異なる時間において、及び異なる場所において、異なる（または同じ）処理システムによって実行可能である。
【００９２】
図面に示された要素の１つまたは複数が、より分離されまたは統合されて実装されることも可能であり、さらには特定の場合には、特定の用途に従って有用であれば除去され、または動作しない状態にされることも可能であることも了解されるであろう。さらに、図面内の任意の信号の矢印は、単に例示的なものであり、具体的に言及されない限り、限定的なものではないものとして考えられなければならない。例えば、本明細書に示されたようなＤＯセンサの実施形態は、流動経路への流体の出入りのために配置されたポートを有する流動経路を含む、下部に接続された上部を有するものとして示された。しかし、ＤＯセンサのその他考えられる実施形態は、一体化された流動経路を含まないようなその他の方法で利用され、較正されてもよく、例えば、ツールなどの流動経路内に直接一体化されてもよく、コンテナ、オーバーパック、ライナーなどの中に一体化されてもよい。
【００９３】
さらに、本明細書で用いられるように「または」との用語は、一般に、そうでないと示されるのでない限り、「及び／または」を意味することを意図される。本明細書で用いられるように、「１つの」（及び先行詞が「１つの」である場合の「その」）で示される用語は、そのような用語の単数形及び複数形の両方を含む（すなわち、「１つの」が指すものは、明確に、単に単数形、または単に複数形を表す）。また、本明細書の記載において用いられるように、「中に」の意味は、文脈が明確にそうでないと示しているのでない限り、「中に」及び「上に」を含む。
【００９４】
利点、その他の有利な点及び技術的課題の解決手段は、特定の実施形態に関して前述された。しかし、利点、有利な点、技術的課題の解決手段、及びさらに説明される任意の利点、有利な点または解決手段を引き起こしうる任意の構成要素は、不可欠の、必要とされる、または本質的な特徴または構成要素であるものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９５】
１００  ＤＯセンサ
１１０  発光体
１１２  流体
１１４  流動経路
１１６  窓
１２０  参照光源
１３０  励起光源
１４０  フォトダイオード
１５０  電子部品
２００  半導体プロセス
２０２  チャンバー
２１４  流動経路
２２０  ＤＯセンサ
２３０  プロセスコントローラ
２３２  ハードウェア
２３４  モジュール
３００  ＤＯセンサ
３０２  ハウジング
３０４  下部
３０６  上部
３０８  コネクタ
３１０  発光体
３１２  温度センサ
３１６  窓
３４０  プローブスリーブ
３５０  光学プローブ
３５２  ＰＣＢ
３５４  プローブ先端部
３５６  光受容ガイド
３６０  流動経路
３６２  ポート
３６４  取付け部
３７０  光学キャリア
３７２  光学ＰＣＢ
３７４  フォトダイオード
３７６  参照ＬＥＤ
３７８  励起ＬＥＤ
３８０  励起ＰＣＢ
３８６、３９０  電子部品
３９０  電子部品
４０２  上部筐体
４０６  下部筐体
４０８  流動経路本体
４１０  コネクタ
４１２  取り付けプレート
４１４  開口部
４２０  Ｏリング
４２４  発光体
４２６  光学窓
４２８  保持部材
４３０  保持ナット
４３２  ねじ
４４０  光学プローブ
４４２  Ｏリング
４５２  主ＰＣＢ
５１０  流動経路本体
５１２  流動経路
５１４  ボウル
５１６  開口部
５１８  Ｏリング
５２４  発光体
５２６  窓
５２８  保持部材
５３０  保持ナット
５３６  先端部
５４０  押圧部材
５４２  温度センサ
５５０  下部筐体
５５２  下部
５５８  光学プローブ
５６０  リップ
５６２  Ｏリング
６００  光学プローブ
６０２  プローブ先端部
６０４  光学キャリア
６０６  光学ＰＣＢ
６０８  光学ダイアフラム
６１０  フォトダイオード
６１２  光学フィルタ
６１４  高温ミラー
６１８  光透過スリーブ
６４２  励起ＰＣＢ
６４４  光透過ガイド
６６４  光受容ガイド
６７６  押圧部
６８０  スリーブ
８００  光学キャリア
８０２  チャンバー
８０６  穴
８０８  凹部
８１０  穴
８１２  壁
９００  光学ダイアフラム
９０４ａ、ｂ、ｃ  貫通穴
１０００  プローブ先端部
１００２、１００４  貫通穴
１００６  凹部
【図１】
0006716463.tif 000002
【図２】
0006716463.tif 000003
【図３】
0006716463.tif 000004
【図４Ａ】
0006716463.tif 000005
【図４Ｂ】
0006716463.tif 000006
【図４Ｃ】
0006716463.tif 000007
【図５】
0006716463.tif 000008
【図６Ａ】
0006716463.tif 000009
【図６Ｂ】
0006716463.tif 000010
【図６Ｃ】
0006716463.tif 000011
【図７Ａ】
0006716463.tif 000012
【図７Ｂ】
0006716463.tif 000013
【図７Ｃ】
0006716463.tif 000014
【図８Ａ】
0006716463.tif 000015
【図８Ｂ】
0006716463.tif 000016
【図８Ｃ】
0006716463.tif 000017
【図８Ｄ】
0006716463.tif 000018
【図８Ｅ】
0006716463.tif 000019
【図８Ｆ】
0006716463.tif 000020
【図８Ｇ】
0006716463.tif 000021
【図８Ｈ】
0006716463.tif 000022
【図９】
0006716463.tif 000023
【図１０Ａ】
0006716463.tif 000024
【図１０Ｂ】
0006716463.tif 000025
【図１１】
0006716463.tif 000026
【図１２】
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【図１３】
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