(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導かれる流路を有するハウジング内に、前記流路に導かれる流体に接する樹脂からなる感圧部と、該感圧部に掛かる応力を検出するセンサ素子とを有する圧力センサにおいて、
前記センサ素子の後面に、前記センサ素子を保持する穴を有する導電性物質からなるキャップが取り付けられており、
前記感圧部と前記センサ素子との間には、導電性を有する箔膜からなる導電層が設けられ、前記センサ素子に貼られ、前記センサ素子の周面に折り返された前記導電層は、前記穴の内周面に接しており、
前記穴には、前記キャップの後面へと貫通する貫通穴が設けられ、該貫通穴から前記センサ素子のリード線が前記キャップの後面に引き出され、前記キャップの後面には、前記キャップを接地するためのシールド線が接続されており、該シールド線は、前記リード線と共に、前記ハウジングの孔から外部に引き出され、接地されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
流体が導かれる流路を有するハウジング内に、前記流路に導かれる流体に接する樹脂からなる感圧部と、該感圧部に掛かる応力を検出するセンサ素子とを有する圧力センサにおいて、
前記センサ素子の後面に、前記センサ素子を保持する穴を有する導電性物質からなるキャップが取り付けられており、
前記感圧部と前記センサ素子との間には、導電性を有するメッシュからなる導電層が設けられ、前記センサ素子に貼られ、前記センサ素子の周面に折り返された前記導電層は、前記穴の内周面に接しており、
前記穴には、前記キャップの後面へと貫通する貫通穴が設けられ、該貫通穴から前記センサ素子のリード線が前記キャップの後面に引き出され、前記キャップの後面には、前記キャップを接地するためのシールド線が接続されており、該シールド線は、前記リード線と共に、前記ハウジングの孔から外部に引き出され、接地されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
前記センサ素子は、接地された導電性物質のキャップにより前記ハウジング内に保持され、前記導電層は前記キャップに接触されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧力を検出する圧力センサに係り、特に、半導体のウェット処理に用いられる腐食性溶液、有機溶剤、純水や他の液体、気体の圧力を検出する場合に好適に用いられる圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超ＬＳＩ等の半導体製造プロセスにおいては、ウェハの表面洗浄やエッチング処理等において多数のウェット処理が行われる。これら処理では、通常の半導体用グレードより高純度、高清浄度の腐食性溶液、及び純水やＩＰＡ等の液体が用いられている。また、気体が用いられる場合もある。
【０００３】
これら溶液の圧力を検出するために、図３に示すように、圧力センサ２０が、継ぎ手２１を介して、溶液が流れるチューブ２２に接続される。この圧力センサ２０は、図４に示すように、チューブ２２から溶液が導入される流路２３と、この流路２３の端部に配置されるセンサ素子２４と、このセンサ素子２４を保持するハウジング２５とから構成されている。センサ素子２４の流路２３と対向する前面側には、溶液の圧力を受ける感圧部２６が設けられている。センサ素子２４は、外側にキャップ２８が取り付けられ、このキャップ２８により、感圧部２６に接触した状態でハウジング２５内に保持されている。
ここで、溶液が腐食性溶液の場合には、ハウジング２５と、感圧部２６とは、耐薬性に優れたフッ素樹脂を主成分とする素材から構成され、溶液が純水、ＩＰＡ等の場合は、ハウジング２５は、金属から構成される。
【０００４】
センサ素子２４の内部には、感圧部２６に掛かる応力を電気信号に変換する回路が組み込まれている。この回路には、図５に示すように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４によるホイートストンブリッジ回路が組まれており、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化すると、出力電圧Ｖoutが変化する。センサ素子２４に圧力が掛かっていない場合、この出力電圧Ｖoutの値はゼロである。しかし、センサ素子２４に圧力が掛かり、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化すると、それに応じて出力電圧Ｖoutの値も変化する。そして、この出力電圧Ｖoutの値が流体の圧力に変換される。
抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、図６に示すように、Ｒ２とＲ４とがセンサ素子２４の中央に、Ｒ１とＲ３とがセンサ素子２４の端にそれぞれ配置される。そして、このセンサ素子２４に感圧部２６を介して溶液からの圧力が加えられると、センサ素子２４の中央にあるＲ２とＲ４は、引っ張られてその抵抗値が増加し、一方、センサ素子２４の端にあるＲ１とＲ３は、両側から押されてその抵抗値が減少する。その結果、センサ素子２４に加えられた圧力に応じて出力電圧Ｖoutの値も変化し、この出力電圧Ｖoutの値によってチューブ２２内を流れる溶液の圧力を得ることができる。
【０００５】
ところで、ハウジング２５が耐薬品性のある樹脂から構成された場合、樹脂は帯電しやすい特徴があるため、チューブ２２内に溶液が流れ込むと、チューブ２２の内周面と溶液との間に摩擦が生じ、継ぎ手２１を通じてハウジング２５の流路２３近傍や、感圧部２６に静電気が蓄積される。そして、圧力センサ２０の使用が進むと、感圧部２６に蓄積された静電気がセンサ素子２４に向かって放電して、センサ素子２４内の回路にノイズが生じたり、回路自体が破壊されてしまい、測定不良や測定不能が生じる恐れがあった。一方、ハウジング２５が金属から構成された場合においては、静電気はハウジング２５には蓄積されないが、感圧部２６には蓄積されるため、依然として放電を起こしていた。
【０００６】
そこで、キャップ２８に接地されたリード線２９を取り付け、このリード線２９を介して感圧部２６から静電気を逃がす構造が考案された。このリード線２９により、チューブ２２内を高純度腐食性溶液や純水などの溶液または気体が流れる場合において、感圧部２６から静電気を逃がすことができようになり、静電気がセンサ素子２４に向かって放電を起こすのを防ぐことができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハウジング２５が帯電しやすい樹脂から構成され、チューブ２２内に静電気を発生しやすいＩＰＡやアルコールの溶液または気体が流される場合では、ハウジング２５と感圧部２６とに通常よりも多くの静電気が発生するため、感圧部２６に直接接続されていないリード線２９では静電気を逃がしきれなくなり、静電気による放電が起こる危険性があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、耐薬品性に優れ、静電気にも強い圧力センサを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の圧力センサは、流体が導かれる流路を有するハウジング内に、前記流路に導かれる流体に接する樹脂からなる感圧部と、該感圧部に掛かる応力を検出するセンサ素子とを有する圧力センサにおいて、前記センサ素子の後面に、前記センサ素子を保持する穴を有する導電性物質からなるキャップが取り付けられており、前記感圧部と前記センサ素子との間には、導電性を有する箔膜からなる導電層が設けられ、前記センサ素子に貼られ、前記センサ素子の周面に折り返された前記導電層は、前記穴の内周面に接しており、前記穴には、前記キャップの後面へと貫通する貫通穴が設けられ、該貫通穴から前記センサ素子のリード線が前記キャップの後面に引き出され、前記キャップの後面には、前記キャップを接地するためのシールド線が接続されており、該シールド線は、前記リード線と共に、前記ハウジングの孔から外部に引き出され、接地されていることを特徴としている。
したがって、感圧部に蓄積された静電気を、感圧部から導電層を介して逃がすことができ、感圧部に蓄積された静電気がセンサ素子に向かって放電して、センサ素子へ悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の圧力センサは、流体が導かれる流路を有するハウジング内に、前記流路に導かれる流体に接する樹脂からなる感圧部と、該感圧部に掛かる応力を検出するセンサ素子とを有する圧力センサにおいて、前記センサ素子の後面に、前記センサ素子を保持する穴を有する導電性物質からなるキャップが取り付けられており、前記感圧部と前記センサ素子との間には、導電性を有するメッシュからなる導電層が設けられ、前記センサ素子に貼られ、前記センサ素子の周面に折り返された前記導電層は、前記穴の内周面に接しており、前記穴には、前記キャップの後面へと貫通する貫通穴が設けられ、該貫通穴から前記センサ素子のリード線が前記キャップの後面に引き出され、前記キャップの後面には、前記キャップを接地するためのシールド線が接続されており、該シールド線は、前記リード線と共に、前記ハウジングの孔から外部に引き出され、接地されていることを特徴としている。
したがって、感圧部に蓄積された静電気を、感圧部から導電層を介して逃がすことができ、感圧部に蓄積された静電気がセンサ素子に向かって放電して、センサ素子へ悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００１１】
請求項３記載の圧力センサは、センサ素子が、接地された導電性物質のキャップによりハウジング内に保持され、導電層がこのキャップに接触されていることを特徴としている。
したがって、キャップによりセンサ素子を確実にハウジング内に保持させることができると同時に、導電層をキャップに接触させ、このキャップを接地することで、感圧部とセンサ素子とに挟まれた導電層を簡単に接地することができ、圧力センサの製造及び組み立ての簡単化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る圧力センサを、図１及び図２を参照して、説明する。
図１は、本発明の圧力センサ１の縦断面図である。この図１に示すように、本発明の圧力センサ１は、略円筒状のフッ素樹脂製のハウジング２に、溶液が流れる流路３が形成され、この流路３の先端部壁面中央には、センサ素子４が設置されている。また、センサ素子４の流路３と対向する前面側には、流路３に導かれた溶液と接する感圧部５が設けられている。
なお、ハウジング２は、流路３の両端部にチューブ２２が接続され、感圧部５が流路３の外周壁面上に設けられたインライン型であっても良い。
【００１３】
感圧部５は、硝酸（ＨＮＯ3）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化水素（ＨＦ）等を含む腐食性溶液に腐食されに難く、耐薬品性に優れている、例えば、フッ素樹脂シートからなり、センサ素子４は、例えばセラミック素材からなる。
【００１４】
センサ素子４には、感圧部５と接する面及びその周面の一部に、導電性を有する箔膜であるアルミ箔（導電層）９が貼られ、内部に感圧部５に掛かる応力を電気信号に変換する回路が組み込まれている。また、センサ素子４の後面には、内部の回路で得られた電気信号を外部に出力するためのリード線６が接続されている。なお、センサ素子４の回路については、従来の圧力センサと同様の構成とされているため、説明を省略する。
なお、センサ素子４には、内部に組み込まれたホイーストンブリッジにより感圧部５に掛かる圧力を検出するストレンゲージ式センサ素子の他、圧電式、容量式等のセンサ素子を使用しても良い。
【００１５】
上記感圧部５の表面外周側には、Ｏリング１０が取り付けられてシールされている。センサ素子４の後面には、センサ素子４を保持する穴１１を有した導電性物質からなるキャップ１２が取り付けられている。このキャップ１２は、ハウジング２にねじ込まれており、穴１１に取り付けられたセンサ素子４をハウジング２内に保持している。
ここで、センサ素子４に貼られて周面に折り返されたアルミ箔９は、図２に示すように、キャップ１２の穴１１の内周面に接している。
【００１６】
また、キャップ１２の穴１１には、キャップ１２の後面へと貫通する貫通穴１２ａが設けられ、この貫通穴１２ａからセンサ素子４のリード線６がキャップ１２の後面に引き出されている。さらに、キャップ１２の後面には、キャップ１２を接地するためのシールド線１３が接続されている。このシールド線１３は、リード線６と共に、ハウジング２の孔１４から圧力センサ１の外部に引き出され、接地される。
【００１７】
そして、上記圧力センサ１の流路３に溶液が流れ込み、感圧部５に応力が掛かると、センサ素子４が感圧部５に掛かる応力を電気信号へと変換する。この電気信号は、リード線６を伝って外部に引き出され、溶液の圧力値に変換される。
このとき、チューブ２２の内周面と溶液との摩擦により生じて感圧部５に蓄積した静電気は、センサ素子４に達することなく、感圧部５からアルミ箔９へと放電し、さらに、アルミ箔９からキャップ１２へと逃がされる。そして、キャップ１２に逃がされた静電気は、キャップ１２の後面に接続されたシールド線１３を介して逃がされる。
【００１８】
このように、上記構造の圧力センサ１によれば、チューブ２２の内周面と溶液との摩擦により生じて感圧部５に蓄積した静電気は、感圧部５からアルミ箔９へ放電してシールド線１３を介して逃がされるため、静電気がセンサ素子４へ放電されるのを防ぐことができる。これにより、感圧部５に蓄積された静電気がセンサ素子４に向かって放電して、センサ素子４へ悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００１９】
また、アルミ箔９は、センサ素子４の周面に折り返されてキャップ１２に接しているため、感圧部５とセンサ素子４に挟まれたアルミ箔９に直接シールド１３を設ける必要がなく、キャップ１２によりセンサ素子４を確実にハウジング２内に保持させることができると同時に、感圧部５とセンサ素子４とに挟まれたアルミ箔９を簡単に接地することができ、圧力センサの製造及び組み立ての簡単化を図ることができる。
【００２０】
なお、上記ハウジング２を、帯電しにくいステンレス等の金属から構成すると、静電気の蓄積を抑えて、静電気がセンサ素子４へ悪影響を及ぼすのをさらに防止することができる。
金属から構成されたハウジング２を、半導体製造のプロセスにおいて使用する際は、チューブ２２を流れる溶液中にハウジング２のメタル分が流出するのを防止するため、ハウジング２に電界研磨処理を施す。この処理により、高純度腐食性溶液またはその気体が使用された場合でも、溶液中にハウジング２のメタル分が流出するのを抑えることができる。
【００２１】
上記圧力センサ１では、導電層をアルミ箔９により構成したが、アルミに限らず、導電性を有する他の金属においても同様の効果が得られることは言うまでもない。さらに、導電層としては、導電性を有する金属のメッシュ等から構成しても良い。
また、上記圧力センサ１では、感圧部５がセンサ素子４の前面に設けられているが、感圧部５がハウジング２と一体化されたダイヤフラム部から構成された場合においても、同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の圧力センサによれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１または請求項２記載の圧力センサによれば、流路に導かれた流体に接する樹脂からなる感圧部と、感圧部に掛かる圧力を検出するセンサ素子との間に、導電層が設けられ、この導電層は接地されているので、感圧部に生じた静電気を、感圧部から導電層を介して逃がすことができ、感圧部に蓄積された静電気がセンサ素子に向かって放電して、センサ素子へ悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００２３】
請求項３記載の圧力センサによれば、センサ素子が、接地された導電性物質のキャップによりハウジング内に保持され、導電層がこのキャップに接触されているので、キャップによりセンサ素子を確実にハウジング内に保持させることができると同時に、導電層をキャップに接触させ、このキャップを接地することで、感圧部とセンサ素子とに挟まれた導電層を簡単に接地することができ、圧力センサの製造及び組み立ての簡単化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。
【図３】  チューブに取り付けられた圧力センサの概略断面図である。
【図４】  従来の圧力センサの概略断面図である。
【図５】  センサ素子に組み込まれた回路図である。
【図６】  センサ素子の構成を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
１  圧力センサ
２  ハウジング
３  流路
４  センサ素子
５  感圧部
９  アルミ箔（導電層）
１２  キャップ
【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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