無氮添加臭氧產(chǎn)生單元及臭氧氣體供給系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于獲得一種謀求無氮添加臭氧產(chǎn)生器單元的小型化的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，該無氮添加臭氧產(chǎn)生器單元附帶具有用于輸出高純度、高濃度的臭氧氣體的多個機(jī)構(gòu)的功能。而且，在本發(fā)明中，氣體配管集成模塊(30)具有多個內(nèi)部配管路線(R30a～R30f)，通過將上述多個內(nèi)部配管路線與向放電面涂敷有用于生成臭氧的光催化劑物質(zhì)的無氮添加臭氧產(chǎn)生器(1)、控制機(jī)構(gòu)(MFC(3)、氣體過濾器(51)及APC(4))、原料氣體供給口(14)、臭氧氣體輸出口(15)連結(jié)起來，形成從原料氣體供給口經(jīng)由APC而到達(dá)無氮添加臭氧氣體產(chǎn)生器的原料氣體輸入配管路線及從無氮添加臭氧產(chǎn)生器經(jīng)由氣體過濾器、MFC而到達(dá)臭氧氣體輸出口的臭氧氣體輸出配管路線實現(xiàn)一體化的單元。
【專利說明】無氮添加臭氧產(chǎn)生單元及臭氧氣體供給系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種臭氧氣體供給系統(tǒng)，其搭載有將氮添加量不足數(shù)千ppm的高純度氧氣作為原料氣體的無氮添加臭氧產(chǎn)生器，且具有無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，將穩(wěn)定的臭氧氣體向多個臭氧處理裝置供給，所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元附帶具有用于輸出臭氧氣體的多個機(jī)構(gòu)的功能。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，如下所述地展開有各種技術(shù)。將在氧氣中添加有數(shù)千ppm以上的氮氣而成的原料氣體供給到臭氧產(chǎn)生器，生成高濃度臭氧氣體，使用該高濃度臭氧氣體，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中大多用于臭氧氧化絕緣膜形成、臭氧清洗等臭氧處理工序。在該半導(dǎo)體制造領(lǐng)域等中，通?？紤]構(gòu)筑如下所述的臭氧氣體供給系統(tǒng):在向由多個臭氧處理裝置構(gòu)成的多臭氧處理裝置供給臭氧氣體的情況下，與多個臭氧處理裝置對應(yīng)地，設(shè)置分別包含臭氧產(chǎn)生器、臭氧電源、質(zhì)量流量控制器(MFC)等的多個臭氧產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(單元)，向各臭氧產(chǎn)生機(jī)構(gòu)獨立對應(yīng)的臭氧處理裝置進(jìn)行臭氧氣體供給。
[0003]如圖26所示，一直以來，為了提高從臭氧電源72接收電源供給、由電極71a和71b、電介質(zhì)71c等構(gòu)成的臭氧產(chǎn)生器71的臭氧氣體的生成效率，在通常的氧氣中含有大約50~數(shù)千ppm的氮氣，并且在含氮率低(小于50ppm)的高純度氧氣中，向臭氧產(chǎn)生器中與高純度氧氣一并添加微量(500ppm以上)的N2氣體。
[0004]因此，當(dāng)在原料氧氣中含有500ppm以上的N2氣體時，在通過圖27所示的放電反應(yīng)而生成的微量的NO2的催化劑反應(yīng)中，生成有高濃度的臭氧氣體。尤其是在添加500~20000ppm氮氣的情況下,利用通過放電而生成的微量的二氧化氮量的催化劑反應(yīng)來高效地生成臭氧氣體。其結(jié)果通過實驗檢驗到:生成最高濃度的臭氧氣體，氮添加量500~20000ppm范圍的原料氣體對臭氧產(chǎn)生性能來說是最佳條件。
[0005]以下，圖27所示的放電反應(yīng)如以下的⑴~(3)所示，在原料氧O2中利用光電放電光(日文:光電気放電光)與微量的NO2的催化劑氣體來實現(xiàn)高濃度臭氧產(chǎn)生。
[0006](I)放電所產(chǎn)生的微量的NO2氣體生成反應(yīng)
[0007].氮分子的離子化反應(yīng)
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，該無氮添加臭氧產(chǎn)生單元(7X、7Y)將設(shè)定為規(guī)定的供給流量、濃度的臭氧氣體向臭氧處理裝置供給，其特征在于， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元具備: 無氮添加臭氧產(chǎn)生器(I)，其向放電面涂敷用于生成臭氧的光催化劑物質(zhì)，并生成臭氧氣體； 臭氧電源(2)，其對向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給的電力進(jìn)行控制； 控制機(jī)構(gòu)(3-5、51)，其與所述臭氧產(chǎn)生器相關(guān)聯(lián)， 所述控制機(jī)構(gòu)具有流量檢測.流量調(diào)整機(jī)構(gòu)、氣體過濾器(51)機(jī)構(gòu)、壓力檢測.壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)及臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)中的至少兩個機(jī)構(gòu)， 所述流量檢測?流量調(diào)整機(jī)構(gòu)包含對向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸入的原料氣體流量(Q)進(jìn)行控制的質(zhì)量流量控制器(MFC) (3)， 所述氣體過濾器(51)機(jī)構(gòu)對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸出的臭氧氣體進(jìn)行去除雜質(zhì)、異物的處理， 所述壓力檢測?壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)包含對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器內(nèi)的壓力即內(nèi)部壓力進(jìn)行自動控制的自動壓力控制器(APC) (4)， 所述臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)包含對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸出的臭氧氣體的臭氧濃度值進(jìn)行檢測的臭氧濃度計(5 )， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元還具備: 原料氣體供給口(14)，其用于從外部向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給原料氣體；臭氧氣體輸出口(15)，其將從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器經(jīng)由所述控制機(jī)構(gòu)的至少一部分而獲得的臭氧氣體向外部輸出； 冷卻水入口出口(13A、13B)，其用于將從外部獲得的冷卻水向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給及從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器排出， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元將所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器、所述臭氧電源、所述控制機(jī)構(gòu)、所述原料氣體供給口、所述臭氧氣體輸出口及所述冷卻水入口出口匯集而形成為一體化構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，其特征在于， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元還具備超高純度水分去除器(59(59-1-59-n))，該超高純度水分去除器去除從所述原料氣體供給口(14(14-1-14-n))供給來的所述原料氣體所包含的微量水分，并將該原料氣體向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元內(nèi)供給， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元也匯集所述超高純度水分去除器而形成為一體構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，其特征在于， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元還具備原料氣體用氣體過濾器(52(52-1-52-n))，該原料氣體用氣體過濾器去除從所述原料氣體供給口(14(14-1-14-n))供給來的所述原料氣體所包含的雜質(zhì)氣體，并將該原料氣體向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元內(nèi)供給， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元也匯集所述原料氣體用氣體過濾器而形成為一體構(gòu)造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，其特征在于， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元還具備臭氧控制部(19)，該臭氧控制部作為所述臭氧電源的初期動作而以規(guī)定的設(shè)定電能(Ws)使所述臭氧電源驅(qū)動，基于在規(guī)定時間后由所述臭氧濃度計檢測出的臭氧濃度(C)與設(shè)定的臭氧濃度(Cs)的比較，對所述臭氧電源供給的電力進(jìn)行PID控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，其特征在于， 所述控制機(jī)構(gòu)包含所述流量檢測.流量調(diào)整機(jī)構(gòu)、所述氣體過濾器機(jī)構(gòu)、所述壓力檢測.壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)及臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元還具備氣體配管集成模塊(30)，該氣體配管集成模塊使所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器、所述流量檢測.流量調(diào)整機(jī)構(gòu)、所述氣體過濾器機(jī)構(gòu)、所述壓力檢測.壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)、所述臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)、所述原料氣體供給口、所述臭氧氣體輸出口及所述冷卻水入口出口彼此緊密接觸進(jìn)行組裝， 所述氣體配管集成模塊具有多個內(nèi)部配管路線(R30a-R30f)， 通過將所述多個內(nèi)部配管路線與所述臭氧產(chǎn)生器、所述流量檢測.流量調(diào)整機(jī)構(gòu)、所述氣體過濾器機(jī)構(gòu)、所述壓力檢測.壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)、所述臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)、所述原料氣體供給口及所述臭氧氣體輸出口連結(jié)起來，形成從所述原料氣體供給口經(jīng)由所述流量檢測及流量調(diào)整機(jī)構(gòu)而到達(dá)所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器的原料氣體輸入配管路線、及從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器經(jīng)由所述氣體過濾器機(jī)構(gòu)、所述臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)、所述臭氧產(chǎn)生器內(nèi)的壓力檢測及壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)而到達(dá)所述臭氧氣體輸出口的臭氧氣體輸出配管路線。
6.一種臭氧氣體供給系統(tǒng)，該臭氧氣體供給系統(tǒng)(20)具有多個無氮添加臭氧產(chǎn)生單元(7-1-7-n)，將設(shè)定為規(guī) 定的供給流量、濃度的臭氧氣體向多個臭氧處理裝置供給，其特征在于， 所述多個臭氧產(chǎn)生單元分別包含權(quán)利要求5所述的無氮添加臭氧產(chǎn)生單元， 所述臭氧氣體供給系統(tǒng)還具備: 臭氧氣體輸出流量管理單元(9)，其接收來自所述多個無氮添加臭氧產(chǎn)生單元內(nèi)的多個所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器的多個臭氧氣體輸出，通過在內(nèi)部設(shè)置的多個臭氧氣體控制閥(9a、9b、9c、9bc、9ab、9ca)的開閉動作，能夠執(zhí)行將所述多個臭氧氣體輸出中的一個或多個的組合向所述多個臭氧處理裝置中任意的臭氧處理裝置選擇性地輸出的臭氧氣體輸出流量控制； 臭氧氣體輸出流量管理單元控制部(8)，其基于來自所述多個臭氧處理裝置的處理臭氧氣體事件信號(16)，對所述多個無氮添加臭氧產(chǎn)生單元各自的所述臭氧氣體的輸出內(nèi)容進(jìn)行控制，并對所述臭氧氣體輸出流量管理單元進(jìn)行所述臭氧氣體輸出流量控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的臭氧氣體供給系統(tǒng)，其中， 所述多個臭氧氣體控制閥包含能夠通過電或空氣壓力進(jìn)行開閉的電動閥或氣動閥， 所述臭氧氣體輸出流量管理單元控制部以使向所述多個臭氧處理裝置分別供給的臭氧流量、臭氧濃度達(dá)到期望值的方式輸出所述控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的臭氧氣體供給系統(tǒng)，其中， 所述臭氧氣體輸出流量管理單元還具備與所述多個臭氧氣體控制閥(90x、90xy)對應(yīng)的多個臭氧氣體控制閥收納部(931、932)， 所述多個臭氧氣體控制閥(90x、90xy)分別設(shè)置在對應(yīng)的所述臭氧氣體控制閥收納部(931,932)內(nèi)， 所述多個臭氧氣體控制閥收納部分別與對應(yīng)的所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元中的所述氣體配管集成模塊緊貼組裝，并被夾裝于所述臭氧氣體輸出配管路線上。
9.一種無氮添加臭氧產(chǎn)生單元，該無氮添加臭氧產(chǎn)生單元(7X、7Y)將設(shè)定為規(guī)定的供給流量、濃度的臭氧氣體向臭氧處理裝置供給，其特征在于， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元具備: 無氮添加臭氧產(chǎn)生器(I)，其向放電面涂敷用于生成臭氧的光催化劑物質(zhì)，并生成臭氧氣體； 臭氧電源(2)，其對向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給的電力進(jìn)行控制； 控制機(jī)構(gòu)(4、5、51、53)，其與所述臭氧產(chǎn)生器相關(guān)聯(lián)， 所述控制機(jī)構(gòu)具有流量檢測.流量調(diào)整機(jī)構(gòu)、氣體過濾器(51)機(jī)構(gòu)、壓力檢測.壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)及臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)中的至少兩個機(jī)構(gòu)， 所述流量檢測?流量調(diào)整機(jī)構(gòu)包含對從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸出的臭氧氣體流量進(jìn)行控制的質(zhì)量流量控制器(MFC) (53)， 所述氣體過濾器(51)機(jī)構(gòu)對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸出的臭氧氣體進(jìn)行去除雜質(zhì)、異物的處理， 所述壓力檢測?壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)包含對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器內(nèi)的壓力即內(nèi)部壓力進(jìn)行自動控制的自動壓力控制器(APC) (4)， 所述臭氧濃度檢測機(jī)構(gòu)包含對所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器輸出的臭氧氣體的臭氧濃度值進(jìn)行檢測的臭氧濃度計(5)， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單 元還具備: 原料氣體供給口(14)，其用于從外部向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給原料氣體；臭氧氣體輸出口(15)，其將從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器經(jīng)由所述控制機(jī)構(gòu)的至少一部分而獲得的臭氧氣體向外部輸出； 冷卻水入口出口(13A、13B)，其用于將從外部獲得的冷卻水向所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器供給及從所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器排出， 所述無氮添加臭氧產(chǎn)生單元將所述無氮添加臭氧產(chǎn)生器、所述臭氧電源、所述控制機(jī)構(gòu)、所述原料氣體供給口、所述臭氧氣體輸出口及所述冷卻水入口出口匯集而形成為一體化構(gòu)造。
【文檔編號】C01B13/11GK103459308SQ201180070004
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月13日
【發(fā)明者】西村真一, 田畑要一郎 申請人:東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社