JPH09278407A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体の製造に適した高純度のオゾンガスを
簡単に生成する。 【解決手段】 誘電体２０，２０を挟んで対向配置した
２枚の円板型電極１０ａ，１０ｂにより円形の放電空隙
４０を形成する。スペーサを兼ねる環状のシール部材３
０により放電空隙４０の周囲を全周にわたって封止し
て、放電空隙４０をクローズドタイプとなす。放電空隙
４０に管路５０ａを介して外周部から原料ガスを導入
し、放電空隙４０の中心部からオゾンガスを導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造に適
した高純度のオゾンガスを生成するのに適したプレート
型のオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレート型のオゾン発生装置は、周知の
通り、誘電体を挟んで２枚の平板型電極を対向配置して
構成した放電セルを有し、通常は複数の放電セルを積層
して各放電セルの電極間に形成された放電空隙に酸素等
の原料ガスを導入してオゾン化する構成になっている。

【０００３】オゾンはその強力な酸化力、清浄性等が評
価されて半導体の製造に使用されている。半導体製造用
の高純度オゾンガスを生成する場合、原料ガスとしては
高純度の酸素ガスに若干量の窒素ガスを混合したものを
使用することが多い。窒素ガスを混合するのは、オゾン
濃度を安定させるためであるが、このような原料ガスを
使用した場合、放電空隙でＮＯｘが生成され、これが接
ガス部材と反応することにより、不純物がオゾンガス中
へ溶出する。例えばＮＯｘがステンレス鋼と反応する
と、Ｃｒ化合物がガス中に溶出することが知られてい
る。そして、近時の半導体集積度の急速な増大に伴っ
て、不純物の低減が重要な課題になってきた。

【０００４】ところで、プレート型オゾン発生装置の一
つとしてオットー型と呼ばれるものがある。これは、複
数段に積層された放電セルと、これらの放電セルを収容
するタンクとを具備する。各放電セルは、対向配置され
た２枚の円板型電極の間に、各電極に接して２枚の誘電
体を配置し、２枚の誘電体の間にオープンタイプの円形
放電空隙を形成した構成になっている。

【０００５】原料ガスは一旦タンク内に導入され、その
後、各放電セルの放電空隙内に周囲から導入されてオゾ
ン化される。オゾンガスは放電空隙の中心部からタンク
の外に導出される。放電空隙の外周部にはスペーサが設
けられるが、そのスペーサは放電空隙への原料ガスの導
入を阻害しないために周方向に間欠的に配置される。し
たがって、スペーサが存在していても、放電空隙は基本
的には外周側へ開放したオープンタイプである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】オットー型のオゾン発
生装置では、円形をしたオープンタイプの放電空隙の外
周部より放電空隙内に原料ガスが導入される。その原料
ガスは放電空隙内を中心部に向かって半径方向に流動
し、この間にオゾン化され、その中心部より導出され
る。このため、放電空隙内のオゾンガスのオゾン濃度が
増大するにつれて接ガス面積が減少する。これはＮＯｘ
に起因する接ガス部材からの不純物の溶出を抑えるのに
本質的に有利な傾向と言える。なぜなら、ＮＯｘはオゾ
ン濃度の増大につれて同じように増大し、接ガス部材に
作用するが、接ガス面積の絶対値が減少していくため、
不純物の溶出を最小限に押さえることができるからであ
る。

【０００７】しかし、その一方では、原料ガスがタンク
内を介して放電空隙３に流入するため、原料ガスはタン
ク内面、電極、更には給電ケーブル等とも接触し、原料
ガスに対する接ガス面積は非常に大きい。そのため、原
料ガスへの不純物混入が問題となり、この点から、半導
体の製造に要求される高純度を確保するのが困難とな
る。

【０００８】本発明の目的は、ＮＯｘに起因する不純物
の溶出を抑え、合わせて原料ガスへの不純物混入を抑え
ることができるクリーン度の高いオゾン発生装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のオゾン発生装置
は、誘電体を挟んで対向配置した２枚の円板型電極によ
り円形の放電空隙を形成すると共に、スペーサを兼ねる
環状のシール部材により放電空隙の周囲を全周にわたっ
て封止して前記放電空隙をクローズドタイプとなし、該
放電空隙内に管路を介して外周部から原料ガスを導入
し、放電空隙の中心部からオゾンガスを導出することを
特徴とする。

【００１０】本発明のオゾン発生装置においては、２枚
の電極により構成される放電空隙をクローズドタイプと
して、その放電空隙に管路を介して原料ガスを導入する
ので、原料ガスに対する接ガス面積が小さく、原料ガス
への不純物混入が抑えられる。円形の放電空隙の外周部
より原料ガスが導入され、中心部よりオゾンガスが導出
されるので、オゾンガスのオゾン濃度が高くなるにつれ
て接ガス面積が減少し、ＮＯｘに起因する不純物の溶出
が抑制される。放電空隙の周囲を封止するシール部材
は、導入直後の原料ガスと接するので、オゾンによる反
応がなく、有機物を使用した場合にも不純物を溶出する
おそれが少ない。

【００１１】放電空隙へのガス導入はシール部材に設け
た導入孔を通して行うことができるが、望ましくは、放
電空隙を形成する一対の円形対向面の少なくとも一方の
外周部に周方向の溝を設け、この溝に原料ガスが当たる
ように他方の円形対向面の外周部より原料ガスを導入す
る。これにより、放電空隙の外周部に導入された原料ガ
スが溝に案内されて周方向に広がるので、限られた管路
から原料ガスが導入された場合にも、その原料ガスが放
電空隙を周方向に均等な密度で中心側へ流動する。

【００１２】放電空隙へのガス導入箇所は周方向の均一
性の点からは多い方が良いが、構成の簡略化、接ガス面
積の低減のためには少ない方がよく、具体的には３以下
が望ましく、１が特に望ましい。上述した溝があれば、
周方向の１箇所から原料ガスを導入する場合にも、原料
ガスが周方向に均等に分散する。

【００１３】シール部材の材質としてはフッ素樹脂、シ
リコーンゴム、セラミック等を用いることができる。有
機物を用いた場合にもシール部材からの不純物溶出が効
果的に抑えられることは前述した通りである。

【００１４】上述した溝は、空隙外周部のギャップを大
きくするので、そのデザインによっては空隙外周部で放
電が生じないようにすることができる。そうすれば、オ
ゾンとの反応による不純物の溶出がより効果的に抑えら
れると共に、放電によるシール部材からの不純物の放出
も抑えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図示
例に基づいて説明する。図１は本発明のオゾン発生装置
に使用される放電セルの１例についてその構成を示す縦
断側面図、図２は同セルの平面図、図３は同セルを用い
たオゾン発生装置の１例についてその構成を示す縦断側
面図、図４は同オゾン発生装置の正面図、図５は同オゾ
ン発生装置の平面図である。

【００１６】本放電セルは、図１および図２に示すよう
に、所定の隙間をあけて対向配置された一対の電極１０
ａ，１０ｂを具備する。電極１０ａ，１０ｂは円形であ
り、それぞれの対向面には誘電体２０，２０が被覆され
ている。そして、スペーサを兼ねるリング状のシール部
材３０を挟んで電極１０ａ，１０ｂを重ね合わせること
により、電極１０ａ，１０ｂの間には円形の放電空隙４
０が形成されている。放電空隙４０はその周囲全周がシ
ール部材３０によって封止されたクローズドタイプであ
る。

【００１７】一対の電極１０ａ，１０ｂのうち、図で上
側に位置する電極１０ａは接地電極である。この電極１
０ａの外周部には１つのガス導入孔１１が設けられてお
り、これに接続されたガス導入管５０ａを通して放電空
隙４０内に外周部から厚み方向に原料ガスが導入され
る。また、この電極１０ａの中心部には１つのガス導出
孔１２が設けられており、これに接続されたガス導出管
５０ｂを通して放電空隙４０内のオゾンガスが中心部か
ら外部へ導出される。ガス導入管５０ａおよびガス導出
管５０ｂは、放電セルを積層したときの管の干渉を回避
するために、電極１０ａの上面（反対向面）に形成した
溝１３，１４内にそれぞれ収容されている。

【００１８】一方、電極１０ａの内部には溝１３，１４
を避けて通水路１５が形成されており、その両端部に接
続した給水管６０ａおよび排水管６０ｂを介して通水路
１５に流通される冷却水により、電極１０ａが強制的に
冷却される。

【００１９】電極１０ａ，１０ｂのうち、図で下側に位
置する電極１０ｂは高圧電極である。この電極１０ｂの
上面（対向面）は、外周部が他の部分より１段低くなっ
ている。これにより、上面（対向面）には周方向の溝１
８が放電空隙４０の外周部に位置して形成されている。
溝１８の深さは、放電空隙４０の外周部で放電が生じな
いように設定されている。一方、電極１０ｂの下面（反
対向面）には冷却空気の通路を形成するために、多数の
溝１９，１９…が平行に設けられている。

【００２０】オゾン発生装置は、図３〜図５に示すよう
に、上下の端板７０ａ，７０ｂ間に複数の放電セルを交
互に反転して重ね、端板７０ａ，７０ｂをボルト８０，
８０で締め付けることによって構成されている。

【００２１】オゾンガスを生成する場合は、各放電セル
の電極１０ａ，１０ｂ間に高電圧を印加し、放電空隙４
０にコロナ放電を発生させた状態で、ガス導入管５０ａ
から放電空隙４０に酸素ガス等の原料ガスを導入する。
ここで、原料ガスは接地電極１０ａの側から放電空隙４
０の外周部へ厚み方向に導入される。接地電極１０ａに
対向する高圧電極１０ｂの対向面には周方向の溝１８が
放電空隙４０の外周部に位置して設けられているので、
接地電極１０ａの側から放電空隙４０の外周部に導入さ
れた原料ガスは、溝１８に沿って周方向に流動し、周方
向の各部から中心部に向かう。そして、中心部に向かう
過程でコロナ放電にさらされてオゾン化し、中心部から
ガス導出管５０ｂを通って外部へ取り出される。

【００２２】このとき、原料ガスはガス導入管５０ａと
いう限られた管路を通って放電空隙４０に供給されるの
で、原料ガスに対する接ガス面積が小さい。従って、原
料ガスへの不純物混入が抑えられる。放電空隙４０内の
ガスは外周部から中心部へ流動する過程でオゾン濃度を
増大させるので、オゾン濃度が高くなるにつれて接ガス
面積が減少する。このため、ＮＯｘに起因する不純物の
溶出が抑えられる。放電空隙４０の外周部に導入された
直後の原料ガスは、オゾン化しておらず、しかも外周部
では放電が生じないので、外周部でのオゾン化も回避さ
れる。このため、シール部材３０はオゾンによる反応が
なく、また放電による不純物の放出も生じない。

【００２３】かくして、本放電セルを用いたオゾン発生
装置では、半導体の製造に適したレベルまで不純物を低
減した高純度のオゾンガスが簡単に生成される。また、
シール部材３０に起因する汚染が少なく、その材質選択
範囲が広いので、シール部材３０を用いたことによるコ
スト上昇が抑えられると共に、原料ガスに対する接ガス
面積が小さいことから、汚染対策コストの節減が可能と
なる。従って、クリーン度が高い割には装置価格も安価
である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のオゾン発生装置は、２枚の円板型電極により形成され
る円形の放電電極をクローズドタイプとして、その外周
部に管路を介して原料ガスを導入し、中心部からオゾン
ガスを導出する構成としたので、原料ガスへの不純物の
混入と、ＮＯｘに起因する不純物の溶出とを抑えること
ができる。従って、半導体の装置に適した高純度のクリ
ーンなオゾンガスを簡単に生成することができ、しかも
経済性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオゾン発生装置に使用される放電セル
の１例についてその構成を示す縦断側面図である。

【図２】同セルの平面図である。

【図３】同セルを用いたオゾン発生装置の１例について
その構成を示す縦断側面図である。

【図４】同オゾン発生装置の正面図である。

【図５】同オゾン発生装置の平面図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ 電極 １８ 周方向の溝 ２０ 誘電体 ３０ シール部材 ４０ 放電空隙 ５０ａ ガス導入管 ５０ｂ ガス導出管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体を挟んで対向配置した２枚の円板
   型電極により円形の放電空隙を形成すると共に、スペー
   サを兼ねる環状のシール部材により放電空隙の周囲を全
   周にわたって封止して前記放電空隙をクローズドタイプ
   となし、該放電空隙内に管路を介して外周部から原料ガ
   スを導入し、放電空隙の中心部からオゾンガスを導出す
   ることを特徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 放電空隙を形成する一対の円形対向面の
   少なくとも一方の外周部に周方向の溝を設け、この溝に
   原料ガスが当たるように他方の円形対向面の外周部より
   原料ガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の
   オゾン発生装置。