CN101109073A - 用于uv固化系统的富氮冷却空气模块 - Google Patents
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Abstract
一种再循环冷却系统可以与固化系统一起使用，以减小系统的排气需求。另外，使用冷却液诸如氮降低臭氧的产生以及系统的密封需求。一种简单的热交换器可以在返回和供应容器之间使用，以去除在循环经过固化辐射源期间添加到再循环流体的热。氮可来自氮源，或者来自膜或可用以分裂供应气体为其分子组分的其它器件以提供富氮气源。一种臭氧破坏单元可以与该冷却系统一起使用以减少臭氧量至可接收级别，并最小化氮气的消耗。催化剂可用以耗尽在反应期间没有消耗的臭氧。
Description
背景技术
诸如硅氧化物(SiOx)、硅碳化物(SiC)和碳掺杂的硅氧化物(SiOCx)膜的材料发现广泛应用于半导体器件的制造中。在半导体基板上形成该含硅膜的一种方法为通过腔室内的化学气相沉积(CVD)工艺。例如，在硅供应源和氧供应源之间的化学反应可能导致固相硅氧化物在设置在CVD腔室内的半导体基板顶部上的沉积。在另一实施例中，硅碳化物和碳掺杂的硅氧化物膜可由包括至少一种Si-C键的有机硅烷源的CVD反应形成。
水通常为该有机硅烷化合物的CVD反应的副产物。这样，水可以以水汽形式物理吸附到膜中或者以Si-OH化学键结合到所沉积膜中。水结合的这些形式的任意一种通常都是不期望的。因此，不期望的化学键和化合物诸如水优选为从所沉积的含碳膜中去除。同样，在一些特定的CVD工艺中，需要去除牺牲材料(由在CVD期间用以增加气孔率的制孔剂引起)的热不稳定的或者不安定的有机部分。
一种用于解决该问题的公知方法为传统的热退火。来自该退火的能量以有序膜的更加稳定的键属性替代不稳定的、不期望的化学键，从而增加膜密度。传统的热退火步骤一般具有相对长的持续时间(例如，通常为30分钟至2个小时)，因此消耗了非常多的处理时间并减慢了总制造工艺。
解决这些问题的另一方法为利用紫外线(UV)辐射以有助于CVD生产的膜诸如硅氧化物、硅碳化物和碳掺杂的硅氧化物膜的后处理。例如，美国专利No.6,566,278和6,614,181，都为应用材料公司的并在此引入其全部内容作为参考，描述了用于CVD碳掺杂的硅氧化物膜的后处理的UV光的使用。用于固化和密实CVD膜的UV辐射的使用可以降低单独晶圆的总热预算并加速制造工艺。多个各种UV固化系统已经发展，其可以有效用于固化沉积在基板上的膜。其中一个实施例在2006年5月9日提交的题目为“High Efficiency UVCuring System”的美国申请No：11/124,908中进行了描述，其转让给应用材料并在此引入其全部内容作为参考。
因为用于固化的UV源趋于增大加热总时间，其负面影响正在处理的器件并缩短它们源自身的寿命，所以需要冷却这些存在的UV和其它固化源，并且固化电子器件和各种其它组件。典型地，使用开环系统，诸如在图1中所示的装置100，其中鼓风机106用于将环境空气导入UV源的末端中，诸如用于导引UV辐射到材料(固化)腔室104的UV灯模块102。排气口108设置在UV源的另一端，使得热风从灯模块引出，从而从模块102去除热。对该方法存在各种不利方面。
一个不利方面是热风必须排出系统外，增加总工艺线的排气装置的成本和复杂性。另一不利方面是使用环境空气导致大量氧气泄露进入灯模块和/或固化腔室。氧气的存在限制了在系统能操作处UV光谱中的波长，原因在于较低的波长(例如，低于200nm)趋于被氧气吸收。该效果可能通过增加固化系统的密封要求在一定程度上减轻，但是其再次增加了固化系统的成本和复杂性。
另一问题是在系统中的任意氧气对UV辐射的暴露在系统中产生少量的臭氧。该臭氧导致系统中氮气的消耗。另外，对于可以存在于系统中的臭氧量有严格的要求，并且在处理期间臭氧的连续产生可能导致必须检测并在处理能继续之前解决的不期望的臭氧级别。
由于这些和其它不足的原因，尽管有各种固化腔室和技术的发展，但是在该重要的技术领域中其它的改善仍将持续寻找。
发明内容
根据本发明的各种实施方式提供在UV固化系统或器件中用于再循环流体的系统和方法，诸如通过利用再循环冷却系统或者闭环冷却系统(CLCS)。该再循环能减少固化系统的排气和密封需求。再循环流体诸如氮的使用还能减少系统中臭氧的产生，并可以虑及在较低波长时操作固化系统。该再循环还能提供在再循环流体中的臭氧密度的减少。
在一个实施方式中，用于对包括UV灯源和固化腔室的UV固化系统提供冷却的系统包括可用以包含大量流体的供应容器。流动产生器件，诸如鼓风机，可以导引来自供应容器的流体流动经过UV灯源，使得流体的流动可以去除来自UV灯源的热能。连接到固化腔室的循环管路可以接收流体的热流动并导引热流体流动至循环容器。沿着流路设置在循环容器和供应容器之间的热交换器可以去除来自流体热流的热能，其中可以导引流体流动返回至供应容器中以再循环为冷却流体。流体可以是任何适当的液体或者气体，诸如氮气或富氮气体。气体分离模块可以使用以容纳送入空气的流动并分离出送入空气的至少一种组分以产生供应容器的流体源。气体分离模块可以包括气体分离膜，例如，可以容纳供应气体流并产生氮气流。
在一个实施方式中，空气模块设置用于产生辐射型固化器件的再循环冷却流。模块包含可用以容纳并包含大量流体的供应容器。流动产生器件可以导引来自供应容器的流体流至辐射型固化器件，流体的流动可用以从固化器件去除热能。返回容器可以容纳退出辐射型固化器件的流体的热流。模块还可包括沿着流路设置在返回容器和供应容器之间的热交换器。热交换器可以去除来自流体热流的热能并导引流体流返回至供应容器中。
在一个实施方式中，冷却UV固化系统的方法包括导引来自供应容器的冷却流体流经过UV灯源，流体流可用以去除来自UV灯源的热能。冷却流体的热流从固化腔室导引至返回容器，并且从冷却流体的热流去除热能。然后，冷却流体的热去除流导引返回至供应容器中，其中冷却流体可用以再循环经过UV灯源。
在一个实施方式中，用于减少在UV固化系统中臭氧存在的系统包括用于包含大量流体的供应容器和可用以导引来自供应容器的流体流动经过UV灯源的流动产生器件，使得流体的流动可以去除来自UV灯源的热能。连接到固化腔室的第一输送渠道可以容纳流体的热流并导引加热流体流动至臭氧破坏单元。臭氧破坏单元可以容纳热流体的流动并减少其中所包含的臭氧的浓度。然后，在臭氧破坏单元和供应容器之间连接的第二输送渠道可以导引流体的臭氧减少流返回至工艺容器中。臭氧破坏单元可以包括催化剂，选择以引起与流体的流体热流的反应，其分解在流体中所包含的任意臭氧的至少一部分。催化剂可以为分解臭氧的任意适当催化剂，诸如选自MnO2/CuO，MnO2/CuO/Al2O3、活性炭、Pd/MnO2、Pd/MnO2/硅铝、MnO2基的催化剂和贵金属Pt/Pd催化剂。催化剂可以球状形式包含于臭氧破坏器件中，或者可以为在臭氧破坏器件中在蜂窝(honeycomb)和辐射器件其中之一上的涂层形式。
在一个实施方式中，用于减少UV固化工具中臭氧存在的臭氧破坏装置包括具有容纳退出固化工具的流体流的出口和用于输出再循环通过固化工具的臭氧减少的流体流的出口的箱体(housing)。在箱体中流动路径配置以导引箱体中所容纳的流体流，流动路径具有一长度和形状使得流体流动对于给定的流速具有在流动路径中的所选停留时间。催化剂放置在流动路径表面上，或者在流动路径中，使得在流动路径中的流体流与催化剂接触选定的停留时间。选择催化剂以引起与流体流的反应，其分解在流体中包含的任何臭氧的至少一部分，产生臭氧减少的流体流输出以从箱体输出并再循环返回至固化系统中。例如，流动路径可以为辐射体(radiator)或者蜂窝的形式。
在一个实施方式中，减少在UV固化工具中臭氧存在的方法包括容纳退出UV固化工具的热流体的流动。沿着具有一长度和形状的流动路径导引热流体的流动，使得流体的流动对于给定的流速在流动路径中具有所选的停留时间。流动路径具有放置在其表面上的催化剂，或者包含在其中，其中在流动路径中的流体流与催化剂接触选定的停留时间。选择催化剂以引起与流体流的反应，其分解在流体中所包含的任何臭氧的至少一部分。然后，臭氧减少的流体流从流动路径导引返回至UV固化工具，其中流体流可以通过UV固化工具再循环。
对于本领域的普通技术人员，根据本发明中所包含的说明和附图，本发明的其它实施方式是显而易见的。
附图说明
根据本发明的各种实施方式将参照附图进行描述，其中：
图1示出了用于固化器件的现有技术冷却系统；
图2示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的UV固化器件和冷却系统；
图3(a)和(b)分别示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的冷却模块的前视图和侧视图；
图4(a)和4(b)分别示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的鼓风机器件的顶视图和侧视图；
图5示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的气体分离膜；
图6示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的固化系统；
图7示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的方法的步骤；
图8示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的固化和冷却系统；
图9示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧破坏单元；
图10示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧破坏单元的结果；
图11示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧破坏单元的结果；
图12示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧破坏单元的结果；
图13示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧破坏单元的结果；以及
图14示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的方法的步骤。
具体实施方式
根据本发明的各种实施方式的系统和方法可以克服在现有固化和其它利用辐射的应用中的前述及其它不足。在一个实施方式中，固化模块用于冷却辐射源(例如，UV灯)，冷却模块可用以再循环冷却流体(例如，氮气)通过源，以减少生产线或制造工具的排气系统上的负载。所选流体的再循环，与空气流导引至系统中相反，也可以减少和/或消除系统使用者的密封要求，原因在于所选冷却流体泄露到系统中的量小于水蒸汽和送入空气的临界量，例如，其可以包括较高级别的氧气。模块可以使用利用冷却水(诸如工艺水或其它适宜的液体)的简单热交换器以从再循环流体去除热。冷却模块可以利用至少一种直进式鼓风机(或在其它流体驱动器件)，以产生并导引流体(诸如加压气体)到辐射源的高速流动，例如，其可以在UV灯模块中包括磁控管和UV灯泡。在一个实施方式中，纯氮气和/或富氮空气用作再循环流体以减少冷却系统内部臭氧的形成。纯氮气的使用还可以减少被再循环流体中的氧气吸收的UV辐射量(特别在小于200nm的波长处)，从而增加UV密度或者到输出到暴露于UV辐射的工件的辐照。催化剂可以在再循环系统内部使用以去除任何残留的臭氧。在一个实施方式中，臭氧破坏单元嵌入或者以其它方式集成到再循环系统中以减少臭氧量，以及纯氮的相应消耗，例如。通过辐射源加热返回流体，使得对于催化剂不需要外部热输入以达到高臭氧破坏效率。
图2示出了根据本发明的一个实施方式可以使用的包括集成的再循环气体冷却系统的示例性固化系统200。特别的固化系统包括一对灯模块202、204，每个灯模块可以包括磁控管和UV灯(Hg灯泡)以提供UV固化应用的UV辐射。每个灯模块202、204导引UV辐射到各个处理腔室206、208，或者部分处理腔室，如在本领域中已知及以上所讨论的，每个都可以用于各个工件(诸如半导体晶圆)的UV固化。每个灯模块具有用于监控各个灯模块内部的压力和温度的压力传感器222、226和温度传感器224、228。这些传感器可以用于调整冷却诸如氮气的流体的流动，通过灯模块导引，和/或通过调整流过热交换器218的冷却流体量调整再循环流体的温度，如以下所述。
在该实施方式中的每个灯模块202、204具有所设置的各个鼓风机210、212并且可用以导引冷却流体可控流动到各个模块中。鼓风机可以为可用以产生和/或导引冷却流体流动到各个模块的中任何适当的器件，诸如鼓风机可用以产生每个腔室约1400CFM的冷却流体。还应该理解不需要每个模块或腔室都具有一个鼓风机，原因在于，例如单一的鼓风机可用于提供相继分叉和导引到分离的模块和/腔室中的流动。
鼓风机210、212可以导引来自冷却流体供应的冷却流体，诸如供应室(plenum)214或者其它(典型为正压)流体源。供应室214可以接收纯气流，诸如纯氮或氮气增强气体，以替换由于在冷却或者再循环工艺期间泄露或者消耗而丢失的任意气体。供应室214还可以具有至少一个气体传感器，诸如用于监控再循环流体中氧气级别的氧气传感器220。鼓风机可以导引冷却流体通过灯模块202、204到各个固化腔室206、208中，然后热流体可以通过再循环线路230、232导引到用于接收热流体的返回室216或者其它腔室或容器中。热交换器218可以放置在返回时216和供应室214之间，或者至少沿着在返回室和供应室之间的流动路径，使得在流体导引返回到灯模块之前可以从再循环流体去除热。
在一个实施方式中，固化系统为由一个或多个UV模块组成的UV固化系统，一个或多个UV模块包括但不限于由微波、RF和/或DC能源激励的UV灯。UV源可以设计或者选择以迎合特定UV光谱分布需求，以执行固化和腔室清洗，其通过使用在腔室空腔内部相同阵列内的一个、两个或更多不同类型的UV灯(例如，低压Hg、中等压力Hg、高压Hg等)达到。腔室空腔可用以在真空下支撑热基座，其中在固化工艺期间可以放置工件诸如硅晶圆以接收UV能量。
足量的冷却流体导引到灯模块中以变凉磁控管和UV灯。对于示例性DSS(双扫描源(dual sweeping soure))UV腔室，每个腔室需要约1400CFM的冷却空气，对于具有3个DSS Nanocure UV腔室(Nanocure UV腔室可以从CA，Santa Clara的应用材料有限公司购买)的一个Producer SE系统需要4200CFM的冷却空气。这对于设备排气系统可能是非常高的负荷，以及没有再循环装置可能增加消费者制造设备容量。
在图3(a)和图3(b)中示出的一个实施方式中，再循环冷却空气器件300包括一对直进式鼓风机308、310。返回的热空气从返回导管312(和任意需要的延伸导管314)接收到返回容器302中，然后在返回到供应容器304之前通过水冷热交换器306冷却。补给气体流用于补偿再循环装置中的任意泄露。以上所述的球(pellet)或者蜂窝形催化剂316在此可以放置在返回容器302中，但是为了方便在至少部分实施方式中替代放置在延伸导管314中。
图4(a)和图4(b)示出了可以在该冷却空气器件中使用的示例性鼓风机400。鼓风机400包括可旋转风扇402，其可用以导引冷却各个UV灯模块的流体的适当流动，诸如至少7”水位表强制空气的流动。所示的鼓风机包括连接器406和液体密封零件408，以及标示牌412和振荡阻尼材料410。可以看出，连接点404位于旋转风扇外围附近等距离处，以平衡鼓风机并减少器件中的振荡。该鼓风机可以是，例如可从Kent，Ohio的AMETEKTechnical&Industrial Products购买的AMETEKRotron 041-402000模型。
一个重要的问题是臭氧在再循环中的积累将超过OSHA或其它应用标准。根据一个实施方式的再循环系统使用纯氮作为补给气体以减轻该问题。纯氮气可以去除和/或减少再循环装置中的氧气浓度至小于约1％。氧传感器可以集成到再循环系统中以监控再循环气流内部的氧气浓度，以保证氧气的适当净化。
如上所述，氮或氮增强气体的流动可以有利地用作再循环冷却流体。由于诸如泄露或吸收的因素，需要稳定的氮源以补充冷却系统中的供应。在本领域中众所周知的，由于提供纯氮流可能增加成本和系统复杂性，冷却流体系统可能结合能生产足量氮或氮增强气体的氮生产或提取器件。一种该器件为含膜器件，可用以从输入到管状膜末端的空气流产生氮气流，例如。该膜500在图5中示出，其中送入气体流(其还将包含一定级别的水蒸气)送入到管状膜500的端部。由于空气通过膜，大量氧气(和其它元素)将通过膜壁，使得通过管状膜输出端的空气基本为氮气，或者与输入到管状膜的送入空气相比，至少具有显著增加的部分氮气。一个示例性膜系统用于通过传输压缩空气经过一束空心纤维、半导体膜而分离空气为其组分气体。膜器件将空气分为两个流束，其中一个流束基本为氮。另一流束包含氧气、CO2和其它微量气体。数百万纤维，约为人类头发的尺寸，可以捆扎为单一模块。这提供有效产生大量的高氮纯度产物流束的非常大的膜表面面积。该膜系统的一个实施例为可从CA.的Innovative Gas Systems(IGS)购得的MG Generon6500氮膜。该器件可以确保适当量的氮气，诸如约250升/分钟，可用于注入到系统中。
图6示出了根据本发明的一个实施方式的具有控制和冷却的整体UV固化系统600。可以看出，可以通过使用系统控制器602而控制和/或监控总体系统。系统控制器可以为已知或在产业中用于接收指示各种元件的情况和/或系统参数的信号并产生控制信号的硬件和/或软件任意适当的结合，以控制并调整各种组件和/或参数。在一个实施例中，控制器采用具有多种信号输入和输出的个人计算机的形式，计算机具有监控和控制系统的各种部分的指示的入口。
在图6中的系统控制器602示出以联系多种组件，诸如鼓风机(用于监控和/或空气风扇速度)和灯模块(用于监控和控制系统中辐射的产生)。系统控制器还可与各种其它传感器和监控器件联系，如在别处所讨论以及在本领域已知的监控系统情形。例如，系统控制器602与氮产生器604联系。如上所述，氮产生器接受送入空气流并分离组成的空气，导致导引到供应容器中的氮气流。系统控制器602可以接收信号诸如来自氮监控器的指示导引到氮容器中的氮浓度的监控信号。如果来自氮产生器或者其它氮源的流量不充足，则系统监控器可以产生控制信号，指示氮产生器或源以增加氮到系统中的流量。如果系统控制器通知氮含量低于氮阈值，诸如可能存储在系统的数据存储器件608中，然后系统控制器可以产生警报信号指示氮产生器不能适当运行，并可以要求维修诸如催化剂的替代。系统控制器可以将该警报信号传送给适当的器件，诸如向系统操作员警报的警报器。在该实施例中，信号传送给使用者界面器件606，诸如个人计算机或者无线使能的PDA，其允许系统的使用者或者操作员知道氮产生器需要注意。使用者界面还可以允许使用者或操作员观察各种监控的参数和系统的组件，并可以允许使用者或者操作员调整或控制系统操作的各种设置和参数，如本领域中众所周知的。
对于本领域的普通技术人员是显而易见的，系统控制器可以监控总体系统的各个部分，诸如流速、压力、温度、气体成分级别等，通过接收来自适当的传感器的信号，并可以向操作者和/或控制组分发出警报以调整参数或执行所需要的维修。例如，系统控制器可以通过冷却系统监控流速，并可以响应该流速调整鼓风机的速度。根据此处的说明和建议，对于本发明的普通技术人员，系统控制器、使用者界面和数据存储器的各种其它使用和应用是显而易见的。
图7示出了根据本发明的一个实施方式的用于冷却UV固化系统的示例性方法700。在该方法中，纯氮气源供应到供应容器702。如上所述，这可以为纯氮或者富氮气体，例如，以及可以由适当的器件诸如组分分离膜器件产生。氮气经由至少一个鼓风机导引到至少一个灯模块中704。气体经过灯模块和各个固化腔室706，并退出腔室进入到返回管道系统708，从而从灯模块和固化腔室去除热。热氮气导入到返回容器710，然后经过热交换器712，其中热从返回气体去除并传送回至供应容器中714。如果固化工艺继续716，然后通过各个鼓风机再次导引气体通过灯模块和处理腔室。否则，循环工艺终止718。
如上所述，再循环冷却系统没有密封。这样，少量的空气(典型为包含20.9％的氧气)可能泄露，或者回流，到再循环系统中。氧气的存在可能经由UV辐射导致少量臭氧的形成，诸如通过以下本领域所知的方程给出的用于从氧物质形成及破坏大气臭氧：
O2+hv→2O k1(l/s)
O+O2+M→O3+M k2(cm6/(分子2s1))
O3+hv→O+O2 k3(l/s)
O+O2→2O2 k4(cm3/(分子1s1))
其中O是氧原子，O2是氧分子，O3是臭氧分子，hv是紫外辐射光子，以及M是可以吸收在第二辐射(从氧和第二氧原子形成的臭氧)中释放的能量的任何非辐射物质以稳定臭氧。M不是氧或氮。如果M不吸收过剩能量，臭氧不是非常稳定的分子，并趋于分解回O和O2。速度常数通过k1……k4给出。
为了与规则诸如电流OSHA规则一致，需要在各种UV冷却系统中保持臭氧密度低于约0.08ppm。然后，其可以需要减少或破坏在系统中产生的臭氧。臭氧破坏单元可以附加到冷却系统以控制在系统中循环的臭氧量。在一个实施方式中，臭氧破坏单元利用催化剂反应以减少臭氧，原因在于将不消耗活性成分。另外，对于这些催化剂反应需要额外的热(能量)，诸如通过以下方程给出的：
O3+M→M-O+O2
O3+M-O→M+2O2
可以看出，这些反应的最终结果是简单的非活性物质(已经存在)和氧气。
在一个实施方式中的臭氧破坏单元包含低温氧化催化剂，诸如Carulite(挥发性有机化合物破坏催化剂，可从IL的Peru的Carus Chemical Company购买并且已为其注册商标)、PremAir(臭氧破坏催化剂，可从NI的Iselin的Engelhard Corporation购买并且为其已注册商标)、活性炭、MnO2/CuO，MnO2/CuO/Al2O3、Pd/MnO2或Pd/MnO2/硅铝。催化剂可以为小球尺寸，例如，或者可以为涂覆在高表面面积媒质诸如蜂窝、辐射器等上的膜。
臭氧破坏单元802可以与任意适当的冷却和/或再循环系统一起使用，诸如在图8中示出的示例性UV固化和再循环冷却系统800。在该系统中，臭氧破坏单元802示出为沿着返回线路设置，其中热气体从固化腔室传到臭氧破坏单元802的至少一个入口804中，与单元802中的催化剂808反应，然后退出待返回至气体供应的单元的至少一个出口806，这里为氮供应容器。如在该实施例中所示，在氮气流达到臭氧破坏单元之前，返回线路结合到单一返回线路中，诸如通过使用回吸阀826以确保从一个固化腔室返回的气体不污染另一腔室，原因在于组合流。在另一实施方式中，分离的返回线路可能每个都直接输入到臭氧破坏单元。另外，尽管单一输出线路在臭氧破坏单元之间示出，应该理解可以使用多个输出线路，以及每个返回线路及其它该变化的一个臭氧破坏单元。
臭氧破坏单元802可以包括，或者连接到其上，可用以监控冷却系统中臭氧级别的臭氧传感器810。传感器810和臭氧破坏单元可以与系统控制器820联系，系统控制器820可以接受来自臭氧传感器的信号并响应该信号监控臭氧级别。控制器可以监控臭氧级别，并可以监控其它方面诸如催化剂的剩余寿命，以及当臭氧级别达到或者接近不能接受的级别时，或者当催化剂需要改变或补充时可以产生警报。警报可以传送至使用者界面822，诸如个人计算机或者本领域中已知或者所用的用于通知使用者或者操作者关于系统信息的其它界面机构或器件。系统控制器和/或使用者界面可以与数据存储器件824联系，诸如存储诸如标准催化剂寿命和最大臭氧阈值的系统相关信息的数据库。
单元822还可以包括除了或者替代催化剂的介质过滤器。介质过滤器可以用于从再循环气流中去除任意不期望的颗粒。过滤器可以为在本领域中已知或者用于该目的的任何适当过滤器。应该理解介质过滤器还可以包含于从催化剂破坏单元分离的单元中。
图9示出了可以用于诸如图8中示出的系统中的臭氧破坏单元900的透视图。在该单元900中，催化剂904包含于包括入口906和出口908的箱体902中。包括一定量臭氧的返回气流输入到单元900中，其中催化剂引起以上讨论的反应，使得在该气流中存在的臭氧量减少。然后从出口908传出的气体可以包括基本减少量的臭氧，以及可包括氧气和/或其它反应的副产物。
尽管催化剂示出为在图中的箱体内部自由流动的材料，应该理解催化剂可以本领域已知或已用的任何适当方式，诸如过道、路径或气体经过的线路，以控制气流和在该单元中反应的级别。例如，诸如PremAir的催化剂可以涂覆在气体在该单元中流经的辐射器的内表面上。图10示出了臭氧转化百分比与PremAir涂覆的辐射器执行的空间速度(x1000/hr)函数关系的曲线图1000，其中破坏效率在5ft/sec流量以及75℃时确定为约85％。图11示出了在臭氧破坏单元中对于PremAir涂覆的蜂窝的臭氧转化的曲线图1100，其中蜂窝单元为具有5/8”厚度和45℃的1/8”单元，具有约0.1”wg/层的压降。
图12示出了另一图表1200，其绘出秒制的停留时间与兆比率的臭氧浓度的相对关系。对于该图表，在6”管道中具有350CFM冷却空气流，以及20.9％的氧气级别和65℃的空气温度。可以看出，需要至少0.04秒的停留时间以得到0.08ppm以下的臭氧级别。图13示出了具有最佳配合线路的数据的图表1300，其中示出为在0.04和0.045秒之间得到0.08ppm值，使得0.045或更长的任何停留时间在该系统中足以降低气体中的臭氧量至以上所述的所需级别。对于其它臭氧级别，可以调整流速和/或路径长度以相应地增加或减少停留时间。
温度还可以对臭氧破坏或消除所需的必要停留或接触时间有影响。表1示出了各种工艺所需的停留时间和温度。
表1.臭氧破坏的接触时间和温度的比较
| 热破坏 | 贵金属pt/pd催化剂 | MnO2基催化剂 | |
| 温度，℃ | ＞300 | 50-75 | 22 |
| 停留时间，秒 | 3 | 3 | 0.36-0.72 |
对于表1中的数据，DSS热交换器与19”×35”的横截面一起使用，具有1400CFM的总流量。线性速度为约5ft/sec以及对于传统催化剂，厚度为＞2ft。
许多其它催化剂可以用于减少冷却流体中的臭氧量。例如，活性炭可以用于分解在富氮气体中的臭氧。不幸地是，活性炭在该工艺中消耗，使得需要活性炭的经常供应。另外，使用局限于臭氧浓度相当低地应用。使用活性炭还会存在火灾危险，特别对于较高臭氧浓度或者臭氧由浓缩的氧源产生。典型地，活性炭在水处理中使用以去除额外的臭氧，以及可以产生碳一氧化物和碳二氧化物副产物。该工艺还可能通过流到系统中的臭氧反应产生颗粒。活性炭反应可以为以下的方程：
O3+C→CO+O2
O3+CO→CO2+O2
已经提出的其它催化剂包括Carulite低温氧化催化剂(MnO2/CuO)，以及在臭氧制造中的Carulite200催化剂(MnO2/CuO/Al2O3)。
图14示出根据本发明的一个实施方式可以使用的臭氧消除的方法1400的步骤。在该方法中，导引富氮气体流通过UV固化工具，以从工具去除热1402。热流导引到臭氧破坏单元1404。该流沿着在该单元中催化剂涂覆的通道导引，以在该单元中具有最小停留时间1406。由于气体沿着通道通过，催化剂引起气流中的反应，从减少该气体中臭氧量1408。在臭氧量减少到或者低于所需级别后，气流导引出单元1410。然后导引臭氧减少的气流通过热交换器，以从气流去除额外的热1412。然后冷却的气流通过UV固化工具导引回1414。应该理解这些步骤的说明和次序仅仅为示例性的，根据再洗包含的说明和建议其它变化对于本领域的普通技术人员是显而易见的。
因此，说明书和附图应该看作仅为示意性的，而不是限制意义。然而，在那里可以做出各种修改和变化而不脱离如以下所述的权利要求书的较宽精神和范围，这些是显而易见的。
Claims (20)
1.一种对包括UV灯源和固化腔室的UV固化系统提供冷却的系统，包括：
供应容器，可用以包含大量的流体；
流动产生器件，可用以导引来自供应容器的流体流动经过所述UV灯源，所述流体流动可用以从所述UV灯源去除热能；
返回管路，连接到所述固化腔室并可用以容纳所述流体的热流并导引所述热流体的流动；
返回容器，连接到所述返回管路并可用以容纳通过所述返回管路导引的所述流体的热流；以及
热交换器，沿着流动路径设置在所述返回容器和所述供应容器之间并且可用以从所述流体的热流去除所述热能，其中导引所述流体流返回到所述供应容器中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述流体是氮气和富氮气体的其中之一。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
气体分离模块，可用以容纳送入空气的流动并分离出所述送入空气的至少一种组分以产生所述供应容器的流体源。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
所述气体分离模块包括气体分离膜。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述热交换器是水冷却热交换器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
多个流动产生器件可用以导引来自所述供应容器的流体流动经过多个UV灯源。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述流动产生器件是循环鼓风机。
8.一种用于提供冷却流体的再循环流动至辐射型固化器件的空气模块，包括：
供应容器，可用以容纳并包含大量的流体；
流动产生器件，可用以导引来自所述供应容器的流体流动到辐射型固化器件，所述流体的流动可用以从所述固化器件去除热能；
返回容器，可用以容纳退出所述辐射型固化器件的流体的热流；以及
热交换器，沿着流动路径设置在所述返回容器和所述供应容器之间，所述热交换器可用以从所述流体热流去除所述热能，并导引所述流体流返回到所述供应容器中。
9.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于：
所述流体是氮气和富氮气体的其中之一。
10.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于，进一步包括：
气体分离模块，可用以容纳送入空气的流动并分离出所述送入空气的至少一种组分以产生所述供应容器的流体源。
11.根据权利要求10所述的空气模块，其特征在于：
所述气体分离模块包括气体分离膜。
12.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于：
所述供应容器可用以容纳来自纯氮气源的大量流体。
13.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于：
所述热交换器是水冷却热交换器。
14.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于：
多个流动产生器件可用以导引来自所述供应容器的流体流动到所述固化器件的多个部分。
15.根据权利要求8所述的空气模块，其特征在于：
所述流动产生器件是循环鼓风机。
16.一种冷却包括UV灯源和固化腔室的UV固化系统的方法，包括：
导引来自供应容器的冷却流体流动经过所述UV灯源，所述流体的流动可用以从所述UV灯源去除热能；
导引来自所述固化腔室的所述冷却流体的热流至返回容器；
从所述冷却流体的热流去除热能；以及
导引所述冷却流体的热去除的流动返回至所述供应容器中，其中所述冷却流体可用以再循环经过所述UV灯源。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述供应容器中容纳来自流体源的所述流体。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过膜器件传送送入空气的流动以产生所述流体。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
导引冷却流体的流动包括导引选自包含氮气和富氮气体的冷却流体的流动。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
循环水经过所述热交换器以从所述热交换器去除热。
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