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1. (WO2019031532) 液マイクロメータ
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明 細 書

発明の名称 液マイクロメータ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014  

実施例

0015   0016   0017  

産業上の利用可能性

0018  

符号の説明

0019  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2  

明 細 書

発明の名称 : 液マイクロメータ

技術分野

[0001]
 本発明は、液体を用いてワークの寸法を測定する液マイクロメータに関する。

背景技術

[0002]
 簡便な操作で、高い精度の寸法測定を行なうことができるエアマイクロメータがある(特許文献1)。
 特許文献1は、空気流路の上流側と下流側が多孔質部材により仕切られて構成された測定部と、測定部の上流側の空気の第1圧力を検出してその信号を出力する第1圧力センサと、測定部の下流側の空気の第2圧力を検出してその信号を出力する第2圧力センサと、測定部内の空気の温度を検出し信号を出力する温度センサとを備えている。そして、第1圧力センサと第2圧力センサから出力される信号を取り込み、第2圧力センサの第2圧力が一定値となるように、空気流路の制御バルブの開度を制御し、第1圧力と該第2圧力の圧力差、第2圧力、及び空気の温度に基づき、測定ヘッドの噴出孔から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出し、質量流量に基づき、ワークの寸法を算出する。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2012-58213号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかし、空気のような気体は、圧縮性流体であるため測定誤差が大きい。また、温度の影響を受けやすく、温度変化による粘度の変化も大きい。
 また、乾燥させたくないワークである場合には用いることができない。
[0005]
 そこで本発明は、液体を用いる液マイクロメータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 請求項1記載の本発明の液マイクロメータは、液体供給手段から供給される液体を、吐出ノズルからワークに向けて噴出して前記ワークの寸法を測定する液マイクロメータであって、前記液体供給手段から前記吐出ノズルに前記液体を供給する液体流路と、前記液体流路に設けた流量センサーと、前記液体供給手段と前記流量センサーとの間の前記液体流路に設けた制御バルブと、前記流量センサーで計測される流量が設定値になるように前記制御バルブを制御する制御部と、前記吐出ノズルから噴出される前記液体の圧力を計測する圧力センサーと、前記制御部で前記流量が前記設定値に保たれた状態での前記圧力センサーで計測される前記圧力から前記ワークの前記寸法を演算する演算部とを有することを特徴とする。
 請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の液マイクロメータにおいて、前記液体供給手段と前記制御バルブとの間の前記液体流路から分岐し、前記液体供給手段の上流側流路に合流する循環流路と、前記循環流路に設けた循環制御バルブとを有することを特徴とする。
 請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の液マイクロメータにおいて、前記流量センサーが複数の圧力センサーによって構成され、前記流量センサーを構成するいずれかの前記圧力センサーを、前記吐出ノズルから噴出される前記液体の前記圧力を計測する前記圧力センサーとして用いることを特徴とする。
 請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液マイクロメータにおいて、前記液体流路及び前記吐出ノズルを、金属、合金鋼、ガラス、セラミック、又はエンジニアリングプラスチックで形成することを特徴とする。
 請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液マイクロメータにおいて、前記液体を、動粘度が20mPa・s未満の低粘度液体としたことを特徴とする。
 請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の液マイクロメータにおいて、前記液体を、シリコンウェーハのエッチング液としたことを特徴とする。

発明の効果

[0007]
 本発明によれば、気体と比較して、圧縮性が無く、温度による影響が小さく、温度変化による粘性変化が小さい液体を用いることで、測定誤差が少なく、また液体を用いることで乾燥状態にすることなくワークの寸法測定ができ、液体を用いることで流量一定制御が行いやすく、流量一定制御とすることで、圧力一定制御と比較して演算負荷を小さくできる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 本発明の一実施例による液マイクロメータを示す構成図
[図2] 本実施例による液マイクロメータを用いた測定試験結果を示すグラフ

発明を実施するための形態

[0009]
 本発明の第1の実施の形態による液マイクロメータは、液体供給手段から吐出ノズルに液体を供給する液体流路と、液体流路中に設けた流量センサーと、液体供給手段と流量センサーとの間の液体流路に設けた制御バルブと、流量センサーで計測される流量が設定値になるように制御バルブを制御する制御部と、吐出ノズルから噴出される液体の圧力を計測する圧力センサーと、制御部で流量が設定値に保たれた状態での圧力センサーで計測される圧力からワークの寸法を演算する演算部とを有するものである。本実施の形態によれば、気体と比較して、圧縮性が無く、温度による影響が小さく、温度変化による粘性変化が小さい液体を用いることで、測定誤差が少なく、また液体を用いることで乾燥状態にすることなくワークの寸法測定ができ、液体を用いることで流量一定制御が行いやすく、流量一定制御とすることで、圧力一定制御と比較して演算負荷を小さくできる。
[0010]
 本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による液マイクロメータにおいて、液体供給手段と制御バルブとの間の液体流路から分岐し、液体供給手段の上流側流路に合流する循環流路と、循環流路に設けた循環制御バルブとを有するものである。本実施の形態によれば、流量調整を行いやすい。
[0011]
 本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による液マイクロメータにおいて、流量センサーが複数の圧力センサーによって構成され、流量センサーを構成するいずれかの圧力センサーを、吐出ノズルから噴出される液体の圧力を計測する圧力センサーとして用いるものである。本実施の形態によれば、流量センサーに用いる圧力センサーを利用できる。
[0012]
 本発明の第4の実施の形態は、第1から第3のいずれかの実施の形態による液マイクロメータにおいて、液体流路及び吐出ノズルを、金属、合金鋼、ガラス、セラミック、又はエンジニアリングプラスチックで形成するものである。本実施の形態によれば、形状変化による測定誤差を無くすことができる。
[0013]
 本発明の第5の実施の形態は、第1から第4のいずれかの実施の形態による液マイクロメータにおいて、液体を、動粘度が20mPa・s未満の低粘度液体としたものである。本実施の形態によれば、粘度補正を必要とせず、演算負荷を小さくできる。
[0014]
 本発明の第6の実施の形態は、第1から第5のいずれかの実施の形態による液マイクロメータにおいて、液体を、シリコンウェーハのエッチング液としたものである。本実施の形態によれば、シリコンウェーハをエッチングしながらシリコンウェーハの厚さを測定できる。
実施例
[0015]
 以下に本発明の一実施例を説明する。
 図1は、本発明の一実施例による液マイクロメータを示す構成図である。
 本実施例による液マイクロメータは、ポンプ(液体供給手段)10から吐出ノズル20に液体を供給する液体流路30と、液体流路30に設けた流量センサー40と、ポンプ10と流量センサー40との間の液体流路30に設けた制御バルブ50と、流量センサー40で計測される流量が設定値になるように制御バルブ50を制御する制御部60と、吐出ノズル20から噴出される液体の圧力を計測する圧力センサー70と、制御部60で流量が設定値に保たれた状態での圧力センサー70で計測される圧力からワークAの寸法を演算する演算部80とを有し、ポンプ10から供給される液体を、吐出ノズル20からワークAに向けて噴出してワークAの寸法を測定する。
 流量センサー40には、絞り機構41の下流側に下流側圧力センサー42を、絞り機構41の上流側に上流側圧力センサー43を有している差圧式流量センサーを用いている。
 また、本実施例による液マイクロメータは、ポンプ10と制御バルブ50との間の液体流路30から分岐し、ポンプ10の上流側流路に合流する循環流路90と、循環流路90に設けた循環制御バルブ100とを有する。
[0016]
 本実施例によれば、気体と比較して、圧縮性が無く、温度による影響が小さく、温度変化による粘性変化が小さい液体を用いることで、測定誤差が少なく、また液体を用いることで乾燥状態にすることなくワークAの寸法測定ができ、液体を用いることで流量一定制御が行いやすく、流量一定制御とすることで、圧力一定制御と比較して演算負荷を小さくできる。
 また、本実施例によれば、循環流路90を設けることで、流量調整を行いやすく、流量を一定に制御できる。
 なお、流量センサー40を構成する下流側圧力センサー42を、圧力センサー70の代わりに用いることができる。
 液体流路30及び吐出ノズル20は、金属、合金鋼、ガラス、セラミック、又はエンジニアリングプラスチックで形成することが好ましい。このように液体流路30及び吐出ノズル20を剛性の高い材料で形成することで、形状変化による測定誤差を無くすことができる。
 液体は、動粘度が20mPa・s未満の低粘度液体とすることが好ましい。このように低粘度液体を用いることで、粘度補正を必要とせず、演算負荷を小さくできる。
 また、液体をシリコンウェーハのエッチング液とすることで、シリコンウェーハをエッチングしながらシリコンウェーハの厚さを測定できる。
[0017]
 図2は、本実施例による液マイクロメータを用いた測定試験結果を示すグラフである。
 ワークAの板厚と圧力センサー70で計測された圧力との関係を示している。
 吐出ノズル20から、ワークAを載置する基準面までを1mmとした。
 通水流量を3L/min、差圧を60kPa、吐出ノズル20の直径を3.6mmとした。吐出ノズル20にはSUS304を用いた。

産業上の利用可能性

[0018]
 本発明は、特にウエットな状態でのワークの測定に適している。

符号の説明

[0019]
 10 液体供給手段(ポンプ)
 20 吐出ノズル
 30 液体流路
 40 流量センサー
 41 絞り機構
 42 下流側圧力センサー
 43 上流側圧力センサー
 50 制御バルブ
 60 制御部
 70 圧力センサー
 80 演算部
 90 循環流路
 100 循環制御バルブ
 A ワーク

請求の範囲

[請求項1]
 液体供給手段から供給される液体を、吐出ノズルからワークに向けて噴出して前記ワークの寸法を測定する液マイクロメータであって、
前記液体供給手段から前記吐出ノズルに前記液体を供給する液体流路と、
前記液体流路に設けた流量センサーと、
前記液体供給手段と前記流量センサーとの間の前記液体流路に設けた制御バルブと、
前記流量センサーで計測される流量が設定値になるように前記制御バルブを制御する制御部と、
前記吐出ノズルから噴出される前記液体の圧力を計測する圧力センサーと、
前記制御部で前記流量が前記設定値に保たれた状態での前記圧力センサーで計測される前記圧力から前記ワークの前記寸法を演算する演算部と
を有する
ことを特徴とする液マイクロメータ。
[請求項2]
 前記液体供給手段と前記制御バルブとの間の前記液体流路から分岐し、前記液体供給手段の上流側流路に合流する循環流路と、
前記循環流路に設けた循環制御バルブと
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の液マイクロメータ。
[請求項3]
 前記流量センサーが複数の圧力センサーによって構成され、前記流量センサーを構成するいずれかの前記圧力センサーを、前記吐出ノズルから噴出される前記液体の前記圧力を計測する前記圧力センサーとして用いる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液マイクロメータ。
[請求項4]
 前記液体流路及び前記吐出ノズルを、金属、合金鋼、ガラス、セラミック、又はエンジニアリングプラスチックで形成する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液マイクロメータ。
[請求項5]
 前記液体を、動粘度が20mPa・s未満の低粘度液体とした
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液マイクロメータ。
[請求項6]
 前記液体を、シリコンウェーハのエッチング液とした
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の液マイクロメータ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]