[0001] 本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种化学液体浓度检测传感器。

[0002] 半导体产品的制造需要数百个工艺，该工艺流程包括晶圆制备、清洗、蒸镀、光刻、蚀刻、扩散、退火、电镀、切割等步骤。其中刻蚀分为物理刻蚀，化学刻蚀，物理化学刻蚀。物理刻蚀包括离子束刻蚀(IBE)等，化学刻蚀包括等离子去胶机等，物理化学刻蚀包括ICP‑RIE,CCP‑RIE,ECR‑RIE,DRIE等。在半导体制程中需要多种化学药液用于清洗和刻蚀工艺，例如H3PO4磷酸、TMAH、DHF氢氟酸、DHF氢氟酸、H2O2双氧水、H2SO4硫酸、HCL盐酸、HNO3硝酸，且各个工艺步骤需要设定浓度的化学药液，因此需要一个浓度检测传感器对使用的化学药液进行浓度检测。

[0003] 市场上现有有出现通过测量化学液体的折射率来测量化学液体浓度的浓度检测传感器，例如专利CN2392178Y公开的液体折射率测量仪，包括光源、装被测液体的样品槽、棱镜、PSD位置传感器及信息处理装置和显示器，样品槽安装在棱镜上，槽底与棱镜相通，光源光束经棱镜斜入射到棱镜与被测液体的界面，形成的临界角全反射光由透镜汇聚后进入PSD位置传感器，PSD位置传感器输出的光斑重心位置信号输入用于将位置信号转换成折射率值的信息处理装置，信息处理装置的输出端与显示器相连。

[0004] 例如专利CN220399264U公开的可自清洁在线折射仪，包括在线折射仪主体和快接卡盘；在线折射仪主体的顶部为测量部，测量部开设有测量窗口；测量部的垂直截面为拱形；且快接卡盘套设在在线折射仪主体的顶部，适用于连接流通池管道。

[0005] 由于需要通过浓度检测传感器对半导体制程所需的化学药液进行浓度检测，而化学药液一般具有酸碱性，且具有一定的腐蚀性，现有常规的浓度检测传感器的外壳一般为金属制成(例如不锈钢)，在酸碱环境下检测会使外壳表面容易受到腐蚀，影响浓度检测传感器的整体寿命。

[0024] 以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

[0025] 应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可能不再对其进行进一步定义和解释。

[0026] 图1‑图4所示，化学液体浓度检测传感器，包括传感器主体1和多通管件2，多通管件2内设有供液体介质12通过的液体通道13，传感器主体1固定在多通管件2上对通过的液体介质12的浓度进行检测。

[0027] 传感器主体1包括壳体5、信息处理装置6和信息采集装置7，信息处理装置6和信息采集装置7均收容在壳体5内，壳体5固定连接在多通管件2上，壳体5上设有检测窗口8，检测窗口8与多通管件2内的液体通道13连通，供壳体5内的信息采集装置7对经过的液体介质12进行信息采集，信息采集装置7包括用于发出光线的光源9、光学传感头和感光器件15，感光器件15与信息处理装置6电连接，光学传感头设于检测窗口8处与经过的液体介质12接触并形成反射界面17，反射界面17用于将光源9发出的光线反射，感光器件15用于将反射的光信号转换成电信号并输出，信息处理装置6接收感光器件15输出的电信号并进行图像处理和数据分析，从而完成对液体介质12的浓度检测，得到液体通道13内通过的液体介质12的浓度。

[0028] 优选的，光学传感头包括棱镜11，棱镜11为三棱镜，棱镜11朝向液体通道13一侧表面封闭检测窗口8，且作为与液体介质12接触的部位，在液体介质12从液体通道13通过时，棱镜11朝向液体通道13一侧表面与液体介质12接触形成上述反射界面17。

[0029] 另外，可在棱镜11与壳体5之间设置密封圈，使棱镜11与检测窗口8之间的密封性更好，密封圈可为聚四氟乙烯材质制成。

[0030] 工作原理，光源9射出的光线从棱镜11的S1面射入棱镜11，这些光线在棱镜11与液体介质12接触形成的反射界面17S2上反射，反射界面17S2上反射的光线通过棱镜11的S3面射出棱镜11，感光器件15将反射的光信号转换成电信号并输出到信息处理装置6，最终得到液体介质12的浓度。

[0031] 本专利利用了临界角折光计测量折射率的原理来检测经过液体通道13的液体介质12的浓度，折光计测量液体折射率是基于光学全反射原理，也称临界角法，该检测方式为现有的检测方式，信息处理装置6和信息采集装置7与现有的折光仪相同，可参考专利CN215985735U和专利CN102012359A。

[0032] 优选的，感光器件15为线性CCD(线性电荷耦合元件)/CMOS(线性互补金属氧化物半导体)阵列，其包含多个像素且多个像素沿光色散的直线方向一维线性排列，每个像素可以包含感光二极管、存储单元、放大电路等组件。

[0033] 信息处理装置6包括处理芯片16和控制电路板10，处理芯片16与控制电路板10电连接，上述感光器件15与处理芯片16电连接，处理芯片16接受感光器件15输出的电信号并进行图像处理和数据分析，处理芯片16将分析的结果输送至控制电路板10，上述光源9也与控制电路板10电连接。处理芯片16可为CPU处理模块。

[0034] 检测窗口8设于壳体5的底部，壳体5的顶部设有连接控制电路板10的电线4，电线4可用于连接外部的显示屏或其他设备。

[0035] 光学传感头和感光器件15之间的反射光线的光路上设置有聚焦透镜14，反射光线行经聚焦透镜14后汇聚到感光器件15上。优选的，聚焦透镜14可以是凸透镜。

[0036] 图1、图2所示，优选的，多通管件2为三通管件，壳体5固定于三通管件的其中一个接头上，使得上述检测窗口8与该接头内的液体通道13连通。

[0037] 壳体5和多通管件2均为耐酸碱的塑料材质制成，能有效避免在酸碱环境下使用时壳体5和多通管件2受到腐蚀，从而提高浓度检测传感器的使用寿命。

[0038] 优选的，壳体5和多通管件2为PTFE(聚四氟乙烯)材质制成。

[0039] 另一方案，优选的，壳体5和多通管件2为HDPE(高密度聚乙烯)材质制成。

[0040] 另一方案，优选的，壳体5和多通管件2为增强聚丙烯材质制成。

[0041] 上述塑料材质化学稳定性好，均具有良好的耐酸碱性，本专利中壳体5和多通管件2的材料并不局限于上述三种，其他市场上常规具有相同特性的塑料材质均适用于本专利。

[0042] 针对上述光学传感头的结构，本专利还有另一种结构。具体内容如下：

[0043] 图3、图4所示，光学传感头包括棱镜11和耐酸碱的透光膜片13，透光膜片13设置在棱镜11朝向液体通道13一侧的表面上，用作与液体介质12接触的部位，在液体介质12从液体通道13通过时，透光膜片13与液体介质12接触形成上述反射界面17。

[0044] 透光膜片13封闭检测窗口8，防止液体通道13内流过的液体介质12进入到壳体5内。可在透光膜片13与壳体5之间设置密封圈，使透光膜片13与检测窗口8之间的密封性更好，密封圈可为聚四氟乙烯材质制成。

[0045] 工作原理，光源9射出的光线从棱镜11的S1面射入棱镜11，再接着通过该棱镜11与透光膜片13的界面S4折射后进入透光膜片13，这些光线在透光膜片13与液体介质12接触形成的反射界面17S2上反射，在反射界面17S2上的反射光线接着通过界面S4折射再次进入棱镜11，然后通过通过棱镜11的S3面射出棱镜11，感光器件15接受从棱镜11的S3面射出光线，并将光信号转换成电信号并输出到信息处理装置6，最终得到液体介质12的浓度。

[0046] 优选的，透光膜片13为氟材质制成的氟膜。膜片具有化学稳定性好，均具有良好的耐酸碱性，设置在棱镜11的表面上用作与液体介质12的接触部位，能有效防止液体介质12对棱镜11腐蚀，并且还能保证检测的稳定性。

[0047] 以上对本发明所提供的化学液体浓度检测传感器进行了介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。