TW201238888A - Ozone gases supply system - Google Patents

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201238888 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尽發明係 .............疋㈣供給複數臭氧處理裝 置之臭氧供給系統，其搭載以氮氣添加吾也 里崎数干ppm以下 之高純度氧氣作為原料氣體之無添加氡氣之臭氧產生器， 並具備已附加具有為了輸出臭氧氣體之多種方法的功能之 臭氧產生單元。 ^ 【先前技術】 以往技術中已發展如下所示之各種技術。以在氧氣中 添加數千ppm以上氮氣之原料氣體供給臭氧產生器，生成 高濃度臭氧氣體，使用此高濃度臭氧氣體，在半導體製造 領域中多使用在形成減氧化絕緣料聽洗淨等臭氧= 理步驟。此半導體製造領域等之巾，對複數臭氧處理裝置 所構成之Μ氧處理裝置供給臭W，—般的想法為對應 硬數之臭氧處理裝置分別設置包括臭氧產生器、臭氧電 源、流量控制器（MFC)等之複數臭氧產生機構（手段^各臭 氧產生機_立騎對應之純處理裝置供給臭氧氣體。、 ，第26圖所示，從臭氧電源72接受電源供給、，以往 為了提昇由電極71a、71b、介電質（dielectric) 1171之臭氧生成效率’―般在氧氣中約含 ^纯产之氮^外，以氮氣含有率少（未達¥ 间、，屯度虱虱而言，高純度氧氣與微量（5〇 體係-同添加於臭氧產生器中。 上爪耽 因此，若原料氧氣令含有500ppm以上之N2氣體，則 323187 4 201238888 藉由第27圖所示之放電反應所生成微量NO2之觸媒反應而 生成高濃度臭氧。尤其若添加500至20000ppm之氮氣，則 藉由放電所生成微量二氧化氮之觸媒反應，可以高效率生 成臭氧。因結果可生成最高濃度之臭氧，故正以實驗證實 臭氧產生性能中最適之條件為氮添加量在500至20000ppm 範圍之原料氣體。 以下，第27圖所示放電反應如以下（1)至（3)所示， 在原料氧〇2中，利用光電放電光（discharge 1 ight)與微量 N〇2觸媒氣體，可以產生高濃度臭氧。 (1) 藉由放電生成微量N〇2氣體之反應 •氮分子之離子化反應 N2 + e=>2N+ • N〇2之生成反應 2Ν+ + 〇2+Μ^Ν〇2 (生成數ppm至數十ppm之Ν〇2氣體） (2) 藉由Ν〇2放電光之觸媒效杲生成氧原子0 • Ν〇2之光解離反應 N〇2 + hi^ =»N0 + 0 __ NO之氧化反應 NO + 〇2(原料氧氣）马n〇2 + o 木上述兩反應中，以N〇2為觸媒而生成氧原子 (2)之反應所生成之大量氧原子0與氧氣分子〇2反應 而生成臭氧〇3 (3) 生成臭氧〇3(三體碰撞） 323187 201238888 R2 ； 0+〇2 + M=^〇3 + M 根據上述（1)至（3)可產生高濃度臭氧。 但是’在原料之氧氣内含有多量沁氣體，會使臭氧產 生器内因無聲放電而產生除了臭氧以外之N2〇5、N〇2等n〇x 副產物氣體及硝酸。生成副產物氣體N〇x及硝酸之具體化學 式如下。 N2 + e^N2* + e^N2 + h2> (310, 316, 337, 358nm) N2* :氮之激發 藉由氮氣形成紫外光 H2〇 + e马H + OH + e (水蒸氣之電離） N2 + e=>2N' + e (氮分子之電離） N〇2 + h^ (295 至 400nm)=>NO + 〇(3p)

H + 〇2 + M 马 H〇2 + M h〇2+no=>oh+n〇2

N2〇5 + H2〇=>2HN〇3 OH + N〇2 + Μ=ΦΗΝ〇3 -l· M 依此方式，除了臭氧以外亦生成N〇x副產物氣體及硝 酸0 产此外，若生成大量NOx副產物，則N0x氣體成分與原料 轧中所含有的水分反應而生成硝酸⑽⑹簇(ci_er) (蒸氣），以氧、臭氧氣體、微量Ν〇χ氣體、硝酸群集混合之 狀九、下取出臭氧化氣體。若含有此微量硝酸群集量在數百 ppm以上’會因硝酸造成臭氧出口配管之不鏽鋼配管内面 析出氧化鉻等鏽，會在乾淨之臭氧氣體尹混人金屬不純 323187 6 201238888 物，作為半導體製造裝置用反應氣體時金屬不純物會對半 導體之製造造成不良影響，同時，所生成之微量硝酸群集 對於半導體製造裝置之「藉由臭氧之矽氧化膜蝕刻 (etching)處理」及「晶圓（wafer)等之臭氧水洗淨」而言 為反應毒，有引起不良影響之問題。 此外，一般想法認為搭載臭氧產生器、臭氧電源等之 臭氧氣體供給系統，係依照多臭氧處理裝置之系統數目， 設置多組具有介由臭氧產生器、臭氧電源、控制臭氧氣體 或原料氣體流量之MFC等流量調整手段而供給原料氣體至 臭氧產生器之配管系統；具有控制臭氧產生器内之氣體環 境壓力之APC等壓力調整手段能而檢測由臭氧產生器輸出 之臭氧氣體濃度之臭氧濃度檢測器；以及具有臭氧流量計 之輸出氣體配管系統等。 但是，無法大量供給ΝΟχ副產物非常少的高濃度臭氧化 氧氣，此外，構築對應此等多臭氧處理裝置之臭氧產生系 統時，需要非常大的空間，再者，欲對於多臭氧處理裝置 進行整合控制而構築臭氧氣體供給系統時，復需構成更大 之系統，有成本與配置空間之問題點，故實用上有許多不 利點。 在以往之臭氧產生器中不含有氮氣之情況下，嘗試僅 以高純度氧氣產生臭氧，但所產生之臭氧極少。認為其原 因如下：藉由放出紫外線之激發燈（excimer lamp)可知， 原料氣體之氧分子具有在波長245nm以下之紫外光波長區 域之連續吸光光譜（紫外線波長130至200nm)，氧分子藉 7 323187 201238888 由吸收245nm以下紫外光之激發光而解離為氧原子， 解離之，原子與氣分子及第三物質之三體碰撞而生成臭 氧#仁疋在，以往之臭氧產生器般以氧氣氣體為主體之 1氣壓以上的喊壓下之無聲放電中，完全沒有發出挪⑽ f下紫外光之轉光。因此，料無聲放 電光之氧原子解 離及生成、、氧之反應過程之反應常數非常小，故不被認為 係可生減心上W度純之反應。 冉田 因此U彳i供給臭氧至多臭氧處理裝 置之方式，例如 ，文獻所揭示’係將在原料氧氣中含有數千ppm以上 氮氣=原料氣體、或是在原料氧氣中強制添加數千ppm以 上氮就之原料氣體供給至臭氧產生器使產生高濃度臭 氧’並且為了供給臭氧至複數臭氧處理裝置，採用加大1 式之=氧產生器的容量，將輸出臭氧之配管系統分離為複 數配官，並以階段（step)輸出之方式將預定流量 、濃度的 臭氧分別供給至多臭氧處理裝置。 第28圖為表示由專利文獻1揭示内容假定之以往的臭 氧供給系統70之内部構成方塊圖（block diagram)。 ^ 28圖係由一個臭氧產生器7卜臭氧電源72、臭氧 控制單it 77及系統統合管理單元8G所構成。臭氧控制單 疋77具有控制原料氣體供給口 64a所得原料氣體之流量的 /瓜里控制器（MFC)73.a、控制將氮氣供給口所得氮氣以預定 流量添加至原料氧氣中之流量控制器（MFC)73b、經由監視 產，器壓力之壓力計62供給至臭氧產生器71之原料氣體 配管系統。此外，臭氧控制單元77具有依臭氧產生器71 323187 8 201238888 « ♦ 之壓力變動而調整閥門開閉之閥門開閉器61、以及臭氧:農 度計75，且經由臭氧流量計67將輸出配管後方之輸出氣 體配管系統分離為複數配管。再者’臭氧氣體供給系統 係依據於經分離之輸出氣體配管系統分別設置個別之臭氧 流量控制器（MFC)68-1至68-n，對應個別之MFC68-1至68—n 設置複數臭氧處理裝置12-1至12-n，以便獨立供給臭氧 之方式構成。由各個別MFC68-1至68-n供給臭氧時，超量 之臭氧係由流量排出單元69排出。 此外’根據專利文獻2所揭示之臭氧產生器，藉由臭 氧產生器中氧氣之無聲放電，具有發（放）出可見光領域 (428ηιη至620nm之可見光）波長的光（電）之能力，藉由在 產生器之放電面塗佈可吸收該放電所發出之可見光領域之 光波長的光觸媒物質，可藉光觸媒效果將原料氡氣解離， S解離後的氧原子與原料氧的氧分子之化學反應而生成臭 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特表2〇〇9_5〇〇855號公報（

[專利立91 〇丄 D 駄以日本特表2005-080263號公報（第1、3、4、ς 圖、表2七）、⑻、（c)) 【發明内容】 (發明欲解決之課題） ，利文獻1揭示之以往供給臭氧至多臭氧處理裝置之 臭氧乳體供给系統係如以上構成，係供給含有氮及水分之 323187 9 201238888 原料氧氣’由單—臭氧產生器71輪出臭氧氣體，並使輸出 配管系統形成分配配管之構成。因此，形成在輸出之臭氧 中供給含氮氧化副產物質、硝酸群集 '及qh自由基之活性 氣體之狀態’並ϋ為輸出配管材質錢氧化副產物質、石肖 酸群集、及0Η自㈣發生化學分料氧化反應，而造成供 給之臭氧氣财含有許多伴隨異常加熱及腐㈣產生金屬 汙染（⑽tamination)之問題。此外，搭載專利文獻i所揭 不的臭氧產生II之臭氧裝置，必需對多臭氧處理裝置（臭氧 處理裝置12-1至12-n)供給固定狀態之臭氧流量及臭氧濃 度，對各臭氧處理裝置之臭氧供給條件係㈣化為單—條 件，因而有無法對複數臭氧處理裝置各自獨立調整控制臭 氧流量及濃度之問題。 、 此外，因由單一臭氧產生器對多臭氧處理 氧，若錄產生H㈣，财造朗财供給對象的臭氧 處理裝置都停止供給臭氧等臭氧縣信賴性低之問題。 另外，如第28圖所示’臭氧產生器7卜臭氧電源^ 與就體配管系互相分離，故有包含臭氧產生器7卜臭 源72與氣體配管系之臭氧產生部所占空間大，實用^難以 構築具有複數台此等臭氧綠部之錄氣體供給系統，= 及臭氧產生部之維護性（maintenance)不佳之問題。 本發明係為解決如上述之課題者’其目的係提供丨 由臭氧產生器、臭氧電源、氣體配管系等具備從原料, 供給功能至產生臭氧等各種相關功能，以及搭载僅r 5 氣體中無添加氮氣之高純度氧氣即可產生高純度且高、 323187 10 201238888 臭氧之臭氧產生器，而可將產生之臭氧以非常高品質臭氧 氣體輸出之功能，並且冀圖小型化之無添加II之臭氧產生 單元，以及具有複數台上述無添加氮之臭氧產生單元的臭 氧氣體供給系統。 本發明之目的係提供一種可解決上述問題點，搭載為 了產生臭氧而在放電面塗佈光觸媒物質的無添加氮之臭氧 產生器，對各臭氧處理裝置可供給信賴性高之臭氧氣體之 臭氧供給系統。 (解決課題之方法） 本發明之臭氧氣體供給系統，係控制氣體流量、濃度， 且將臭氧氣體分別供給至複數臭氧處理裝置之臭氧氣體供 給系統，其具有複數無添加氮之臭氧產生單元。前述複數 無添加氮之臭氧產生單元具備為了產生臭氧而在放電面塗 佈光觸媒物質之產生臭氧的無添加氮之臭氧產生器；控制 供給前述無添加氮之臭氧產生器的電力之臭氧電源；控制 輸入前述無添加氮之臭氧產生器的原料氣體流量之質量流 量控制器（MFC);自動控制前述無添加氮之臭氧產生器内的 壓力之自動控制内部壓力的自動壓力控制器（APC);檢測由 前述無添加氮之臭氧產生器所輸出臭氧氣體的臭氧濃度值 之臭氧濃度計；以及用預定之設定電量驅動前述臭氧電源 作為初期動作，且在預定時間後以前述臭氧濃度計檢測之 臭氧濃度與預定臭氧濃度之比較結果為基準，以PID控制 前述臭氧電源所供給之電力之臭氧控制部。前述臭氧氣體 供給系統復具備臭氧氣體輸出流量管理單元及臭氧氣體輸 11 323187 201238888 出流量管理單元控制部。臭氧氣體輸出流量管理單元係接 受由前述複數無添加氮之臭氧產生單元内的複數前述無添 加氮之臭氧產生器所輸出之複數臭氧氣體，並藉由内部設 置之複數臭氧氣體控制閥之開閉動作，以單一或組合複數 前述複數臭氧輸出，而可實施選擇性的輸出至前述複數臭 氧處理裝置中之任意臭氧處理裝置之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，係根據由前述複 數臭氧處理裝置而來之臭氧氣體處理事件（event)訊號，控 制前述無添加氮之臭氧產生單元個別之前述臭氧氣體之輸 出内容，且對前述臭氧氣體輸出流量管理單元進行前述臭 氧氣體輸出流量的控制。 (發明之效果） 本發明之臭氧氣體供給系統，具有臭氧氣體輸出流量 管理單元，係藉由複數臭氧氣體控制閥之開閉動作，組合 複數臭氧輸出之1個或2個以上，而可施行選擇性的輸出 至複數臭氧處理裝置中之任一者之臭氧氣體輸出流量控 制。 因此，藉由將複數臭氧氣體輸出供給至複數臭氧處理 裝置中各自對應之臭氧處理裝置，可各自獨立控制複數臭 氧處理裝置之臭氧流量、濃度。 此外，藉由組合兩個以上之臭氧氣體輸出供給至單一 臭氧處理裝置，可供給各種氣體流量及濃度之臭氧氣體。 再者，即使複數無添加氮之臭氧產生單元中的一部分 發生異常，也可藉由正常運作之其他臭氧產生單元而可供 12 323187 201238888 給臭氧至複數臭氧處理裝置 臭氧氣體供給。 *一者可實現高信賴性之 鞛由以下之詳細說明與 之目的、特徵、局面及優點之圖式’可更明瞭本發明 【實施方式】 <無添加氮之臭氧產生器> 以第1圖至第4圖說明士 供給系統所使用的無添加之實施型態所述之臭氧 以無添加氮之臭氧產生器、、乳產生器。第1圖係表示 圖。 為中心之氣體系統之構成方塊 然而，狹義來說’使用氣 以下之高純度氧原料氣體^加里在/G卿以幻__ 加之臭氧產生器J;使用氮、二產生為’稱為「抑制氮添 料氣體之臭氧產生器，“口二未力達氣之高純度氧原 說明書中;& 氣臭氧產生器」。本 產 、、疋義，則將包含上述「抑制氮添加之臭氧 裔」之使用氮添加量1〇〇〇ppm以下之高純度氧原料氣 之臭氧產生器’總稱為「無添加氮之臭氧產生器」。 第2圖為表示第1圖所示無添加氮之臭氧產生器1之 臭氧濃度特性的特性圖。第3圖係制藉*氧分子與光觸 媒造成氧分子解離為氧原子之機制的示意圖。 拉第4圖係說明藉由無添加氮之臭氧產生器1所產生之 ^原子與氧分子之三體碰撞而生成臭氧之機制的示意圖。 μ而’本說明書之各圖+，同—符號表示相同或相當之部 分。 13 323187 201238888 本發明之無添加氮之臭氣產生器， 以上之高濃度臭氧氣體、半_製造裝置及洗Hf3 清淨臭氧氣體、無NGx及如自由基等副產物之、^之 體、或是臭氧生成效率佳的I置時為有效。’、、’臭乳氣 第1圖中’供給純度99. 99%以上氧 料供給系"，係由高純度氣鋼瓶99卜減之原 關閥993構成，將氧氣994供給至外部。接二992 :及開 透過MFC 3作為原料氣體995供給至無添加 ，994 器1。無添加氮之臭氧產生器i内部具有電極1、、_產生 電質1c及光觸媒ld。兩枚電極la、lb互:二 ' 介 在電極la面對電極lb之面上設置介電質lc。接“叹置， 電質1c及電極lb間之對向面分別塗佈光觸媒在介 在第1圖中沒有註記，但設有將鋼瓶所供，成。 氧所含水分量降低至〇.lppm以下之水分去除氣：： 器，透過調整極力抑餘及水分量之減無水原料氣體= 氣體量的流量調整器（MFC)3,將氧氣994作為原料氣體9卯 供給至無添加氮之臭氧產生器1。 然而，氧氣雖然使用純度99. 99%以上之氧，但具體 而言，即使使用99.995%高純度氧，依然會含有151)<1()2{)沘 (即15ppm)之Nz，仍有無法避免之N2混入，但為獲得高純 度臭氧氣體，則較佳為使用N2混入更少之原.料氧氣。 第3圖係表示無聲放電中，光觸媒之固體電子論（能帶 間隙（bandgap)論）的固體中，電子配位構造與氧分子的解 離機制。說明有關藉由光觸媒物質與放電光，造成光觸媒 323187 14 201238888 反應功能之運作與作用。若在無聲放電空間中之電極等壁 面塗佈光觸媒，則光觸媒之能帶間隙的電子配位構造係如 第3圖所示，將具有能帶間隙以上能量之無聲放電光吸 收。如此則光觸媒係使電子由價電子帶躍遷而移動 (pomping)至傳導帶。 電子移動後，在價電子帶形成電洞（hole)。移動至傳 導帶之電子在其周圍移動，但在放電領域中放出電子後結 束其壽命。亦即移動到傳導帶的電子僅有數十皮秒（psec) 之非常短的壽命。價電子帶之電洞只要不與移動到傳導帶 之電子再結合而恢復即會繼續存在，電動之壽命有200至 300納秒（nsec)長。若存在此電動之激發狀態的光觸媒與 氧分子進行量子的接觸，則光觸媒會奪取氧分子之共價電 子，使氧分子物理的解離（藉由光觸媒之氧氣的吸附解離現 象[氧化反應])。 另一方面，能帶間隙為2. OeV至2. 9eV之光觸媒中， 光吸收波長係428nm至620nm的可見光，不論是不含氮的 氧之情形或氧與氬氣（argon gas)之情形，無聲放電具有發 出波長為此可見光領域的光之能力（放電）。因此，已知若 在臭氧產生器之電極面（壁面）塗佈能帶間隙為2. OeV至 2.9eV之光觸媒，則不論是不含氮的氧之情形或氧與氬氣 (argon gas)之情形，以此無聲放電所發出之放電光被前述 光觸媒吸收，使光觸媒激發，藉由被激發之光觸媒與氧氣 之吸附解離作用，可將氧解離。此外，如第4圖之模式圖 所示，解離後之氧原子與供給之氧分子（原料氧氣）與第三 15 323187 201238888 物質4二體碰撞之結合作用，可在具有催化功能之光觸媒 Id(壁M)上生成臭氧。 另一方面’藉由臭氧產生器中氮氣之無聲放電’具有 發出波長為紫外光領域（413nm至344nm之紫外光）的光（放 電）之能力。 因此’在放電面塗佈本發明之光觸媒物質之無添加氮 之臭氧產生器1中，在含有氮氣之無聲放電中，能帶間隙 為3_ OeV至3. 6eV之光觸媒可被光激發’藉由激發後之光 觸媒將氧分子解離之能力，可生成臭氧氣體。 再者，在含有氮氣之無聲放電中，能帶間隙為3. OeV 至3. 6eV之光觸媒可被光激發，在由氧氣之無聲放電中’ 能帶間隙為2. OeV至2. 9eV之光觸媒可被光激發’結果藉 由在氧中添加微量之氮（抑制之氮量）’可使放電領域之介 電質或在電極所設置之光觸媒容許之間隙範圍為2. OeV至 3. 6eV為止，不僅可利用氧而且可利用氮之放電光（紫外光） 以促進臭氧生成反應。總之若含有N2氣體，則可提高藉由 本發明效果之臭氧產生功能。 在臭氧產生器的放電面所塗佈之光觸媒物質係屬於半 導體之一種，為具有半導體特有之能帶間隙的物質，其所 顯示之能帶間隙較通常半導體物質為大。此外，光觸媒物 .質通.常為金屬與氧原子結合之.氧化金屬物質，其氧化金属 物質的結晶中金屬原子與氧原子並無完全鍵結’而此具有 氧缺陷之結晶構造的氧化金屬物質，被認為是具有半導體 效果及光觸媒效果之物夤。 16 323187 201238888 例如專利文獻2所揭示之光觸媒物質之氧化鐵 (Fe2〇3)，正確而言，光觸媒物質之氧化鐵為Fe2〇x，氧結合 數X值未達3(X<3)之氧化鐵成為光觸媒物質之結晶構 造。亦即2個鐵原子與氧原子之結合中，可結合至3個氧 原子為止，但為了成為光觸媒物質，故成為留下氧結合中 之氧缺陷部分的結晶構造。 本發明之臭氧供給系統所使用的無添加氮之臭氧產生 器中，於放電面塗佈光觸媒物質，且為了提升光觸媒效果 的能力以產生高濃度臭氧，故致力於大幅增加塗佈於在放 電中使氧氣通過之放電面上之光觸媒物質的表面積。 因此，在無添加氮之臭氧產生器1中之塗布於放電面 之光觸媒物質表面，即使是原料氣體所含之微量（數ppm以 下）水分，亦容易附著於表面積增加之光觸媒物質面上。若 於此吸附水分狀態使放電，則水分解離為Η原子及0H分 子，此解離之Η原子及0Η分子會與光觸媒物質之氧缺陷部 分結合。與Η原子或0Η分子結合之光觸媒物質之光觸媒效 果會降低甚至於失效，結果使得臭氧生成能力大幅喪失。 如上所述，在本發明之臭氧供給系統所使用的無添加 氮之臭氧產生器1中，即使是原料氣體所含之微量（數ppm 以下）水分，亦為造成無添加氮之臭氧產生器1性能劣化的 原因，故將原料氧所含之微量水分去除的方法，較佳為於 原料氧氣供給口去除微量的水分，並設置水分濾除器以抑 制水份量在300ppb(0.3ppm)以下為佳。 <實施型態1> 17 323187 201238888 以下根據第5圖至第1 〇圖說明本發明之實施型態j。 第5圖至第1〇圖之概要如以下所述。第5圖係表示本發明 實施型態1之臭氧氣體供給系統之構成方塊圖。第6圖係 表示第5圖所示之臭氧供給系統中，臭氧氣體輸出流量管 理單元之内部構成的說明圖。第7圖係表示實施型態1之 臭氧氣體供給系統中，主操作面板顯示狀態的模式說明 圖。第8圖係表示第5圖所示之無添加氮之臭氧產生單元 内，臭氧控制部之構成方塊圖。第9圖係表示第5圖所示 之臭氧產生單元内，數據記憶體（datamem〇ry)之記憶内容 (為了進行臭氧產生單元之濃度、流量控制之初期條件）的 模式說明圖。第1〇圖係表示對於第5圖所示之無添加氮之 臭氧產生單元7進行輸出濃度控制之輸出濃度控制波形 圖〇 (整體構成） 如第5圖所示，在臭氧供給系統1〇内部具有n(^2) ，無添加氮之臭氧產生單元至7_n。以下舉出無添加 氦之臭氧產生單元7-1至7-n中之無添加氮之臭氧產生單 元7-2為代表，並參照第5圖中心說明其内部構成。 無添加氮之臭氧產生單元7-2中，無添加氮之臭氧產 生產，器1的内部充滿著含有氧氣之氣體，並由無添加氣 之臭氧產.生單$ 7-2内<臭氧電源2⑬加.¾頻率高電壓 HV、LV於無添加氮之臭氧產生器丨之電極間，在此電極間 ，由介電質屏蔽（barrier)放電（無聲放電），使放電空間的 氣體因放電而生成臭氧。然而，臭氧電源2係由後述之轉 323187 201238888 換益（converter)2a、反向器（inverter)2b及高電壓電路 部2c所構成。 本實施型態係以無添加氮之臭氧產生器丨作為藉由無 聲放電方式之臭氧產生器之代表進行說明，但具備臭氧產 生功能者尚有利用無添加氮之沿面放電或輝光放電 (glow discharge)之臭氡產生器構造，或者利用超高週波 或微波放電之臭氧產生器構造，即使為此等臭氧產生器亦 佳。 為了將臭氧安定的輪出，限定供給至臭氧產生器之原 :氣體的氣體種類’調整流量值、臭氧產生器内之氣體壓 水量等環境條件使成為固定之功能 要/、有此專功能之控制手段如下述所示。 氧之體:給口14 ’較佳為供給氧氣等用於產生臭 氧^，屯度氧軋或含有未達lOppm微量氮之高绅产盡语u 氣趙（將料高純度氧㈣㈣以狹義定料 ，趙」總稱之)。此等原料氣體中含義有之工=之 上，使得無添力之純產生器1之放電面 低。因此，為去的光觸媒物質之性能降 純氣體及水分，較佳=料氣體所含有之微衫純物、不 及去除氣體—水分之水分=體入口部設置氣體過遽器 之臭之原:料氣體供給口14及無添加氮 之原料狀體供給σ 14~2可得預定原料 323187 19 201238888 Q :原料氣體，透過氣體流量控制器⑽)3而將 定流量供給至無添加氮之臭氧產生器1。 植出内之壓力檢測方法，並對此被檢測之產生 =2氧量進行微調整，作為維持無添加氣之臭氧 壓力為固定之方法’藉此可使臭氧產生器系 ili持無添加氮之臭氧產生器1内的壓力為固定之功 =彳法之―’係採用可自動調整產生器壓力於預定 二Dr、/1，動壓力5周整器“PC)4 ’並將此自動壓力調整器 係·»又置於臭氧產生器之臭氧氣體輸出配管的氣體 線上。 、此臭氧氣體輸出配管的氣體管線之具體構成，係使在 無添加氮之臭氧產生n丨内產生之臭氧氣體通過去除不純 物及異物之氣體過濾器51後，透過臭氧濃度計5、自動壓 力調整H(APC)4’連續將具有預定臭氧濃度c之臭氧氣 體，由臭氧氣體輸出口 15-2輸出至無添加氮之臭氧產生單 元7 - 2的外部。 為了使輸出臭氧流量為固定輸出’亦有在臭氧輸出配 管管線上設置臭氧流量控制器（M F C)的情形。在此實施例中 並未設置此臭氧流量控制器（MFC)。 因此，由原料氣體流量Q轉換成臭氧之臭氧流量qc， 與未轉換之原..料氧流量Qn之和，即為輸出臭氧流量qx。 亦即臭氧氣體之流量Qx ’係由根據原料（氧）氣體流量q與 臭氧濃度C之式（l){Qx==F(Q，C)…（1)}所決定。以此氣體 流量控制器（MFC)3，將供給至臭氧產生器之原料氣體流量 323187 20 201238888 控制為固定值。 此外，APC 4係藉由控制在無添加氮之臭氧產生器1 之臭氧輸出配管通路内流通之臭氧氣體的壓力，使無添加 氮之臭氧產生器1之氣體壓力自動控制在固定值。 無添加氮之臭氧產生單元7-2，係由以下複數個功能 方法集約構成一單位之組裝單元（package unit)構成：具 有產生臭氧之方法之無添加氮之臭氧產生器1、具有供給 預定電力於臭氧氣體方法之臭氧電源2、具有控制供給的 原料氣體為固定值之方法之MFC 3、具有控制無添加氮之 臭氧產生器1内的壓力為固定值之方法之APC 4、具有捕 捉輸出臭氧的不純物氣體之方法之氣體過濾器51、具有檢 測輸出臭氧濃度值之方法之臭氧濃度計5等。臭氧產生單 元7-1至7-n各自之組成完全相同（省略7-2以外之圖 示），以無添加氮之臭氧產生單元7-2為代表說明，以呈現 其内部構成。 在各無添加氮之臭氧產生單元7(臭氧產生單元7-1至 7-n)之底面設置漏水感測器（sensor)6，監視各臭氧產生單 元7有無漏水。亦即漏水感測器6所得資訊可措由系統統 合管理單元8之ΕΜ0電路（異常停止電路）81而獲得，且在 系統管理控制部84之控制下監視之。 此外，在臭氧氣體供給系統10内所設置之系統統合管 理單元8，分別接收排氣感測器23、臭氧洩漏感測器24之 檢測資訊，排氣感測器23係監視裝置内由排氣導管（duct) 抽真空而成之負壓狀態者。接著，若系統統合管理單元8 21 323187 201238888 接收到排氣感測器23之排氣異常或臭氧泡漏感測器24之 茂漏異常，則藉由系統管理控制部8 4賦予指示無添加氮之 臭氧產生單it 7-1 7-n停止之無添加氮之臭氧產生單元 控號86~1至86_n，使無添加氮之臭氧產生單元】 至7-n停止運轉。 ^此外，系統統合管理單元8内之系統管理控制部84， 係由臭氧處理裝置叫至12_n，透過使用者（user)資訊 i/F83接收含有所求臭氧流量㈣及所求臭氧濃度Csl2 之臭氧氣體事件處理訊號16-1至16-n。 接著’系統管理控制部84根據臭氧氣體事件處理訊號 16=至i6-n之指示内容，將無添加氮之臭氧產生單元控 制L號86 1至86-n輸出至無添力σ氮之臭氧產生單元 ◦ 7 η同時將控制訊號S8輸出至臭氧輸出流量管理單元 其結果，在控制無添加氮之臭氧產生單元7_丨至7_η ί自，出之臭氧流量、漠度同時’進行臭氧氣體輸出流量 官理單元9中之臭氧氣體控制閥9a等的開關控制，可將依 =處理臭氧氣體事件信號16_丨至16_n指示内容之氣體流 1、濃度的臭氧氣體，供給至臭氧處理裝置12_丨至12一〇。 以下對於系統統合管理單元8，將更詳細敘述。 系統統合管理單元8具有進行裝置的異常停止之em〇 電路8卜單元資訊I/F82、使用者資訊Ι/ρ83、系統管理 控制部84、及主操作面板85。 如前所述’EM0電路81為監視由各無添加氮之臭氧產 323187 22 201238888 生單元7之漏水感測器6所得的系統異常訊號之電路。具 體而吕，若ΕΜ0電路81接收到由漏水感測器6檢出之漏水 異#貝訊’則將該資訊傳達至系統管理控制部84，並藉由 系統管理控制部84賦予臭氧產生單元控制訊號86(臭氧產 生單元控制訊號抓一1至86-n之任-者）至檢測出漏水異常 之漏水感測器6對應之無添加氮之臭氧產生單元？，使該 無添加氮之臭氧產生單元7停止。 乂 •單几資訊I/F 82具有進行授受來自無添加氮之臭氧產 生早兀7-1至7-n之單元資訊訊號17_丨至17_n的功能。 #如前所述，使用者資訊I/F83具有接受來自臭氧處理 裝置12-1至12-n之指令信號之臭氧氣體處理事件訊號 16-1至16-n(指示要求臭氧流量Qsl2、要求臭 Csl2、運轉資訊γ、裝置N〇.等）之功能。 、又 系統管理控制部84輸出控制訊號8，並進行臭氧氣體 輸出流量管理單元9内之統合控制，此控制訊號8為 臭氧氣體輸出流量管理單元9内之臭氧氣體控制閥（9:、 %、9c、9ab、9bc、9ca)的開關之指令。系統管理控制部 84具有與主操作面板85進行資訊授受的功能。 如第5圖所示，臭氧氣體供給系統1〇具有冷卻水入口 13A及冷卻水出口 13B ’且將來自圖上未標示之外部冷卻裝 置之冷卻水，由冷卻水入口 13A透過冷卻水入口 至 13a-n導入無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n内，並將 來自無添加氮之臭氧產生單元7_丨至7_n之冷卻後的水， 透過冷卻水出口 13b—i至13b—n，由冷卻水出口丨犯輸出 323187 23 201238888 至外部。 在此雖無記載，但來自外部冷卻裝置之冷卻水，其水 量與水溫控制在以固定值供給之狀態。 、 臭氧氣體供給系統1〇具有频氣體供給口 Μ，自外 部將原料氣體由原料氣體供給σ 14透過原料氣體供給口 Η-1至14-η導入無添加氮之臭氧產生單元w至&内。 在此雖無記載，但在外部之補氣體人口对錯原料氣 體中微量不純物、不純氣體及水分之氣體職[以控制 原料氣體純度安定。 無添加氮之臭氧產生單元Η至7_η之臭氧氣體輸出 口 15-1至15-η，係與内部之臭氧氣體輸出流量管理單元9 連接’將臭氧氣H由臭氧氣H輸出流量管理單元9透過臭 氧氣體輸出口 25-1至25-η輸出至臭氧氣體供給系統1〇之 外部。 由η台臭氧處理襄置12_丨至12_η輸出之臭氧氣體處 理事件訊號16-1至l6-n，透過使用者訊息I/F 83輸入系 統菅理控制部84。臭氧氣體處理事件訊號^(“-丨至16_n) 係指示要求臭氧流量Qsl2、原料氣體設定濃度Csl2及運 轉資訊Y等。系統管理控制部84具有以下功能：根據臭氧 氣體處理事件訊號16-1至16-n，輸出控制無添加氮之臭 氧產生單元7-1至了^之無添加氮之臭氧產生單元控制訊 號 86-1 至 86-n。 無添加氮之臭氧產生單元7-丨至7_n具有無添加氮之 臭氧產生|元用插作面板85-1至85-n。此外，來自無添 323187 24 201238888 加氮之臭氧產生單元W至7_n之單元資訊訊號至 17 η，係透過系統統合管理單元8之單元資訊ι/p 82，傳 達^系統管理控制部84。單元資訊訊號^(口-丨至17_幻 係指示各無添加氮之臭氧產生單元7中，臭氧產生器1之 故障或運轉/停止狀態之資訊訊號。 一臭氧氣體處理事件訊號16所含之運轉資訊γ，相當於 ‘’、、頁不各大氧處理裝置12⑴^至之敌障或運轉/停止 ^態的使用者資訊訊號，如前述，將其輸人系統統合管理 單元8之使用者資訊I/F 83。 此外 …、添加氮之臭氧產生單元了—丨至7_n分別具有 臭氧控制部19。如後所詳述，臭氧控制部19係接受原料 氣，流量之設定流量如、檢測流量Q、臭氧產生器i之產 生器麗力的設錢力Ps、檢測壓力P、及由各無添加氮之 臭氧產生單元7輸出之臭氧濃度c等訊號，並且控制臭氧 =2二控制無添加氮之臭氧產生器i所產生之臭氧氣體 的臭氧i辰度、氣體流量等之控制部。此外，臭氧控制部Η 係在臭氧濃度計5、MFC 3、APC4及臭氧電源 信號之接受。 退订 (臭氧氣體輸出流量管理單元之控制） 如第6圖所示，臭氧氣體輸出流量管理單元9係對應 於無添加氮之臭氧產生單元H i 7_n之輪出部而具有^ 氧乱體輸人口 29-1至29-n，謂應於純處理裝置叫 至12-n之輸人部而具有臭氧氣體輸出口 39y至 。 外，在臭氧氣體輸出口 39-1至39-n(臭氧氣體輸出口 n 323187 25 201238888 至25-n)與臭氧處理裝置叫至心間，插入臭氧氣體 開關，22-1至22-n。在臭氧處理裝置至心供給 臭氧氣體時，將臭氧氣體開Μ 22-1至22-n設為開啟狀 態。本臭氧氣體供給系統1〇係設置臭氧氣體輸出口卯一】 至39 η之η個臭氧氣體輸出口的系統，但使用者側之臭氧 處理裝置數少於η個時，可#由在未輸出之臭氧氣體輸出 口 39部分的配管接頭使用帽型接頭（cap joint)，將輸出 氣體栓塞作為對應。 臭氧氣體輸出流量管理單元9之内部具有臭氧氣體控 制閥9a、9b、9c、9bc、9ab、9ca，臭氧氣體控制閥9a、 9b、9c為常開（norraal ly 〇pen)(N〇)，臭氧氣體控制閥肋。、 9ab、9ca 為常關（normaliy cl〇se)(NC；)。此外，為 了方便 說明，第2圖中以n= 3之情況具體化表示之。然而，臭氧 氣體控制閥9a、9b、9c、9bc、9ab、9ca可視為可藉電氣 或空氣壓力而開關之電動閥或空壓閥。 在無添加氮之臭氧產生單元7-1至7_n之臭氧氣體輸 入口 29-1至29-n與臭氧氣體輸出口 39-1至39-n間，插 入臭氧氣體控制閥9a至9c。臭氧氣體控制閥9ab係設置 於臭氧氣體控制閥9a、9b之輸出間，臭.氧氣體控制閥9bc 係設置於臭氧氣體控制閥9b、9c之輸出間，臭氧氣體控制 閥9ca係設置於臭氧氣體控制閥9c、9a之輪出間。 接者’依據來自系統統合管理單元8之系統管理控制 部84的控制信號S8,分別控制臭氧氣體控制閥9a、9b、 9c、9bc、9ab、9ca 之開、關狀態。 323187 26 201238888 第6圖中表示臭氧處理裝置12-1至12 n中，臭氧氣 體開關閥22-2為開狀態（塗滿黑色），僅臭氧處理裝置12_2 -台運轉’且對臭氧處理裝置12_2之臭氧氣體流量，係以 30SLM(L/min)供給臭氧氣體時，臭氧氣體輸出流量管理單 元9之狀態。亦即臭氧處理裝£12_2係藉由臭氧氣體處理 事件訊號16-2内要求之臭氧流量㈣，指示3〇聊之臭 氧流量。 系統統合管理單元8内之系統管理控制部84，係藉由 無添加氮之臭氧產生單元控制訊號86_丨至86_n及藉由無 添加氮之臭氧產生單元7-1 i 7-n，進行控制使分別供給 10SLM臭氧。 一再者，系統管理控制部84係藉由控制訊號S8，控制 臭氧氣體輸出流量管理單元9内之臭氧氣體控制閥9a、 9b、9c、9bc、9ab、9ca之開關狀態。具體而言，將使臭 氧氣體控制閥9a、9b、9c、9bc、9ab成為開狀態（塗滿黑 色）、使臭氧氣體控制閥9ca為關狀態（空白）之控制訊號 S8 ’輸出至臭氧輸出流量管理單元9。 另一方面，如前述臭氧氣體開關閥22_丨至22_n中， 僅臭氧氣體開關閥22-2為開狀態，氧氣體開關閥22_丨及 2 2 η為關狀態。在此以使不使用之臭氧處理裝置工2之臭 氧氣體開關閥22-1至22-n成為關狀態之方式說明，但亦 可藉由配管接頭強制栓塞25—丨至25_n部分，使臭氧氣體 不供給至不使用之臭氧處理裝置。 如此，系統管理控制部84藉由無添加氣之臭氧產生單 323187 27 201238888 元控制訊號86-1至86-n，由無添加氮之臭氧產生單元7-1 至7-n分別供給10SLM流量之臭氧氣體，且藉由以控制訊 號S8控制臭氧氣體輸出流量管理單元9，可對臭氧處理裝 置12-2供給氣體流量30SLM(10SLMx3)之臭氧。 (主操作面板） 如第7圖所示，臭氧供給系統10之主操作面板85的 顯示面中，對應無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n及臭 氧處理裝置12-1至Ι2·~η ’顯示臭氧氣體控制閥9a、9b、 9c、9bc、9ab、9ca之開關狀態。此外’亦顯示臭氧處理 裝置12-1至12-n之要求臭氧流量Qsl2(SLM)、要求臭氧 濃度 Csl2(g/m3)。 如第7圖所示例中，僅臭氧處理裝置12-2需求要求臭 氧流量Qsl2 = 30SLM、要求臭氧濃度Csl2 = 280(W)。 因此，由無添加氣之臭乳產生单元7—1至分別輸 出臭氧流量10(SLM)、臭氧濃度280(g/m3)之臭氧氣體，藉 由使臭氧氣體控制閥9a、9b、9c、9bc、9ab為開狀態、臭 氧氣體控制閥9ca為關狀態，可對臭氧處理裝置12~2供給 臭氧流量30(SLM)、臭氧濃度280(S/m3)之臭氧氣體。 (臭氧控制部） 如第8圖所示，各無添加氮之臭氧產生單元7内所設 置之臭氧控制部19 ’係藉由控制臭氧電渾2而控制無添加 氮之臭氧產生器1之臭氧產生内容（氣體流量、臭氧濃度）。 臭氧電源2係由整流商用交流電壓AC1 Φ至AC3 φ之轉 換器2a ;係將直流電壓轉變為最適合無添加氮之臭氧產生 28 323187 201238888 器i之高週波，且控制輸出電壓使其以預定電力供給於無 添加氮之臭氧產生器1之反向器2b (inverter);將由反向 器2b輸出之電壓昇壓至可使無添加氮之臭氧產生器1發生 為了生成臭氧之放電的電壓為止之高電壓之高電壓電路部 2c ;以及電流感測器2d構成。以轉換器2a、反向器2b及 高電壓電路部2c之順序串聯連接，並在轉換器2a、反向 器2b間插入電流感測器2d。 臭氧控制部19係為了控制無添加氮之臭氧產生器1產 生之臭氧氣體内容（氣體流量Q、臭氧濃度C)，而對無添加 氮之臭氧產生器1施加高電壓電路部2c輸出之高週波、高 電壓HV、LV，藉由來自原料氣體之氧氣的放電現象，可生 成預定臭氧量之臭氧氣體。 臭氧控制部19具有原料氣體流量設定器1S1、選擇器 1S2、臭氧濃度設定器1S3、使個別之控制信號開或閉以進 行控制之類比開關（analog switch) 1S4-A至1S4-F、以及 將其個別之控制訊號轉換為反向訊號（i nvert s i gna 1)之 反向器1S5-卜1S5-2。 臭氧控制部19復具有數據記憶體1S6及電流訊號轉換 器1S7，數據記憶體1S6係接受原料氣體設定流量Qs、設 定濃度Cs及無添加氮之之臭氧產生器1之設定壓力Ps的 信號，並記憶生成最適當臭氧量所必要之設定電力Ws ;電 流訊號轉換器1S7係將設定電力Ws轉換成為了對臭氧電源 注入必要電流之電流信號。

此外，臭氧控制部19具有計時器（timer)lS8及PID 29 323187 201238888 控制電路1S9，計時器1S8係以初期電流指令驅動反向器 2b，藉由MFC 3及臭氧濃度計5接受實際流動之原料氣體 流量Q及生成臭氧濃度C，並轉換為PID控制；PID控制電 路1S 9係基於臭氧濃度C與氣體設定濃度C s之比較結果進 行PID控制。 臭氧控制部19復具有事件調整器1S10，係藉由系統 管理控制部84接受臭氧產生單元控制訊號86，基於臭氧 產生單元控制訊號86所指示之要求臭氧流量Qs、要求臭 氧濃度Cs8及運轉情報Y8而調整設定流量Qs、設定臭氧 濃度訊號Cs。 此外，臭氧控制部19具有壓力設定器1S11 ;初期脈 衝（pulse)寬設定器1S12，係設定反向器2b為0N時之初 期脈衝寬，此反向器2b係基於電流訊號轉換器1S7之輸出 電流而控制注入電力；以及電流轉換器1S13，係接受臭氧 濃度計5檢出之臭氧濃度C及設定臭氧濃度Cs，且基於臭 氧濃度C及原料氣體設定濃度Cs之比較結果，將反向器 2b的注入電力轉換成為了控制之電流訊號。 (數據記憶體1S6) 記憶無添加氮之臭氧產生單元7之臭氧濃度、為了進 行臭氧流量控制的初期條件之數據記憶體1S6如第9圖所 示，將無添加氮之臭氧.產生器1之設定壓力作為參數，且 有複數個記憶體組BK1至BK4(在第9圖中為了說明方便而 表示4個之狀態），若決定無添加氣之臭氧產生器1之設定 壓力Ps，則可選出對應設定壓力Ps之記憶體組BKx(l至4 30 323187 201238888 之任一者）。 所選擇的一個記憶體組BK中，如第9圖所示，橫軸（X 軸）以臭氧氣體流量之設定流量Qs作為位址，以每AQ為 間隔複數分割之。縱軸（Y軸）以臭氧濃度之設定濃度Cs作 為位址，以每△(：為間隔複數分割之。 記憶體1S6係作為此橫軸（X軸）、縱軸（Y轴）的位址發 揮功能而接受設定流量Qs、設定濃度Cs之訊號，在以X 軸與Y軸的位址決定的記憶位址，寫入產生預定臭氧量必 要之設定電力量W(A11至A17.....A61至A67)，並將此 設定電力量Ws輸出至臭氧量控制部19内之電流信號轉換 器1S7。其結果，以電流信號轉換器1S7轉換為電流信號， 透過類比開關1S4-E對初期脈衝寬設定器1S12賦予電流訊 號，藉由初期脈衝寬設定器1S12，將為了實現設定電力量 Ws之預定周波數、預定脈衝寬之脈衝訊號Tw輸出至反向 器2b。 如第10圖所示，進行控制無添加氮之臭氧產生單元7 的輸出濃度之輸出濃度控制波形，係對應送至臭氧產生單 元7之運轉指令訊號（包含於運轉情報Y8)，在以設定時間 To規定之初期狀態時，基於由數據記憶體1S6之設定電力 量Ws而設定反向器2b之注入電力。 接著，經過設定時間To後，藉由以計時器1S8控制時 間，藉由PID控制電路1S9切換為PID控制。PID控制電 路1S9係基於電流轉換器1S13之電流訊號（基於藉由臭氧 濃度計5檢出之臭氧氣體濃度C)與氣體設定濃度Cs之比 31 323187 201238888 較結果決定之訊號），藉由使脈衝信號Tw之脈衝寬ATw發 生微小變化，實行反向器2b之注入電力之PID控制。其結 果，由無添加氮之臭氧產生器1所產生之臭氧濃度（C)，顯 示同圖（a)所示之控制應答性波形。 以下詳述有關第10圖所示之濃度控制。首先說明有關 於非基於臭氧產生單元控制訊號86之無添加氮之臭氧產 生單元7單體之動作。 事件調整器1S10係以輸入圖上未顯示之運轉指令作 為觸發而啟動計時器1S8。此時，事件調整器1S10係控制 原料氣體流量比較器1S2使選擇原料氣體流量設定器1S1 之原料氣體設定流量Qs，且使類比開關1S4-A、1S4-D為 開啟狀態，類比開關1S4-B、1S4-C為關閉狀態。另一方面， 啟動後之計時器1S8係類比開關1S4-E開啟、類比開關 1S4-F關閉之狀態。 於是數據記憶體1S6中，由壓力設定器1S11可得設定 壓力Ps、由原料氣體流量設定器1S1可得原料氣體設定流 量Qs、由臭氧濃度設定器1S3可得原料氣體設定濃度Cs， 結果如前述將設定電力量Ws輸出至電流訊號轉換器ls7。 其結果藉由初期脈衝寬設定器1S12產生初期脈衝寬之脈 衝訊號Tw。對應此脈衝訊號Tw之“H” 、“L”而控制反 向器邙之開啟、.關閉.。 ， 如此，在計時器1S8為動作狀態之設定時間To内，基 於數據記憶體1S6之設定電力量Ws而實行初期控制。 接著，計時器1S8啟動後，經過設定時間To而結束初 32 323187 201238888 始狀態，將類比開關1S4-E切換為關閉狀態、類比開關 1S4-F切換為開啟狀態。 於是，PID控制電路1S9基於來自電流轉換器1S13之 電流訊號，反映藉由臭氧濃度計5測得之臭氧濃度C與氣 體設定濃度Cs之比較結果，使脈衝訊號Tw之脈衝寬發生 微小偏位（ATw)，對臭氧電源2進行主要之PID控制。此 外，PID控制電路1S9藉由電流感測器2d之檢測電流I而 變動微小偏位ATw。如此，在由運轉指令起經過設定時間 To後會切換為PID控制（W)。 接著說明有關基於臭氧產生單元控制訊號86之無添 加氮之臭氧產生單元7單體之動作。 事件調整器1S10係輸入指示要求臭氧流量Qs8、要求 臭氧濃度Cs8及運轉情報Y8之臭氧產生單元控制訊號86 作為觸發而啟動計時器1S8。此時，使類比開關1S4-A、 1S4-D為關閉、類比開關1S4-B、1S4-C為開啟狀態。再者， 啟動後之計時器1S8係使類比開關1S4-E為開啟、類比開 關1S4-F為關閉狀態。 此外，要求臭氧流量及要求臭氧濃度係基於來自臭氧 處理裝置12-1至12-n之臭氧氣體處理事件訊號16-1至 16-n指示的要求臭氧流量Qsl2及要求臭氧濃度Cs12，藉 由系統管理控制部84決定之。 於是，數據記憶體1S6中，由壓力設定器1S11可得設 定壓力Ps，以臭氧產生單元控制訊號86指示之要求臭氧 流量Qs8及要求臭氧濃度Cs8作為設定流量Qs及設定濃度 33 323187 201238888

Cs所得結果，如前述將設定電力量Ws輸出至電流訊號轉 換器1S7。其結果為以初期脈衝寬設定器1S12產生初期脈 衝寬之脈衝訊號Tw。 如此，藉由輸入臭氧產生單元控制訊號86，在計時器 1S8為動作狀態之設定時間To内，基於數據記憶體1S6之 設定電力量Ws而實行初期控制。 接著，計時器1S8啟動後，經過設定時間To而結束初 始狀態，將類比開關1S4-E切換為關閉狀態、類比開關 1S4-F切換為開啟狀態。 於是，PID控制電路1S9基於來自電流轉換器1S13之 電流訊號，使脈衝訊號Tw之脈衝寬發生微小偏位（ATw)， 對臭氧電源2進行主要之PID控制。 如此，臭氧控制部19對臭氧電源2進行初期控制、PID 控制。第11圖係表示以一台無添加氮之臭氧產生單元7之 2. 5KW之臭氧電源2之受電電力、以及無添加氮之臭氧產 生器1產生之臭氧濃度特性的圖。 第11圖中，臭氧濃度特性L11係表示將臭氧氣體流量 Q以1.25L/min( = 1.25SLM)供給時所產生之臭氧濃度特 性。此時若受電電力為可在100W至1. OkW變動，則可設定 所產生之臭氡濃度在約Og/m3至360g/m3間變動。 Μ樣的，臭氧濃度特性L12係表示將臭氧氡體流量Q 以2. 5SLM供給時之臭氧濃度特性。此時若受電電力為可在 100W至2. OkW變動，則可設定所產生之臭氧濃度在約Og/m3 至360g/m3間變動。 34 323187 201238888 臭氧濃度特性L13係表示將臭氧氣體流量Q以5. OSLM 供給時之臭氧濃度特性，臭氧濃度特性L14係表示將臭氧 氣體流量Q以7. 5SLM供給時之臭氧濃度特性，臭氧濃度特 性L15係表示將臭氧氣體流量Q以10SLM供給時之臭氧濃 度特性，臭氧濃度特性L16係表示將臭氧氣體流量Q以 20S.LM供給時之臭氧濃度特性，臭氧濃度特性L17係表示 將臭氧氣體流量Q以30SLM供給時之臭氧濃度特性。 由1台臭氧產生單元7供給臭氧氣體流量Q為5SLM之 臭氧時，以受電電力2. 5kW產生之最大臭氧濃度為350g/m3 (參照臭氧濃度特性L13);供給臭氧氣體流量Q為7. 5SLM 之臭氧氣體時，以受電電力2. 5kW產生之最大臭氧濃度為 300g/m3(參照臭氧濃度特性L14)。 此外，供給臭氧氣體流量Q為10SLM之臭氧時，以受 電電力2. 5Kw能產生之最大臭氧濃度僅可得280g/m3(參照 臭氧濃度特性L15);將臭氧流量Q以20SLM之臭氧供給時， 以受電電力2.5kW能產生之最大臭氧濃度僅可得180g/m3 (參照臭氧濃度特性L16);將臭氧流量Q以30SLM之臭氧 供給時，以受電電力2. 5kW能產生之最大臭氧濃度僅可得 140g/m3(參照臭氧濃度特性L17)。 在臭氧電源2的受電電力為2. 5kW之無添加氮之臭氧 產生單元7中，維持280g/m3臭氧濃度時，一台無添加氮之 臭氧產生器1可供給的最大流量為10SLM，亦即由一台無 添加氮之臭氧產生器1滿足280g/m3之臭氧濃度時，無法供 給臭氧流量為10SLM以上之氣體流量。 35 323187 201238888 另一方面，本實施型態之臭氧供給系統ίο、採用輸出 臭氧氣體輸出控制方式，係藉由臭氧輸出流量管理單元9， 使η台無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n供給之η個臭 氧輸出之其中一個或複數個之組合，可選擇性的輸出至臭 氧處理裝置12-1至12-η中任意的臭氧處理裝置12。 因此，實施型態1之臭氧供給系統10中，在設置臭氧 氣體輸出流量管理單元9之各單元間設置的臭氧氣體輸出 流量管理單元9内之臭氧氣體控制闊9ab、9bc、9ca之開 閉控制若如第6圖及第7圖所示般進行，可將由η台無添 加氮之臭氧產生單元7-1至7-n產生之臭氧全部供給至一 台臭氧處理裝置12-2。因此，藉由使無添加氮之臭氧產生 單元7-1至7-n分別以氣體流量10SLM、臭氧氣體濃度 280g/m3輸出臭氧氣體，可對臭氧處理裝置12-2供給氣體 流量30SLM之臭氧氣體，此時臭氧濃度可提高至280g/m3。 結果由現狀臭氧產生器之利用，具有可將處理速度、處理 性能等處理裝置之處理能力大幅提升。 此外，以無添加氣之臭氧產生單元7使用10SLM原料 氣體，輸出之最大臭氧濃度僅為280g/m3,若利用在設置臭 氧氣體輸出流量管理單元9之各單元間設置之臭氧氣體控 制閥9ab、9bc、9ca之開閉控制，可提高臭氧濃度。 例如將9a、9t>、9c、9ab、9be、9ca之開閉控制如第 6圖及第7圖所示般進行，若使三台臭氧產生單元7分別 供給氣體流量調整為3. 3SLM，則可提高輸出濃度至3. 3SLM 濃度之最大值，可供給如假想點P3(第11圖）所示約330g/ 36 323187 201238888 m3臭氧濃度之總計10SLM之臭氧氣體，具有提高接受臭氧 氣體供給之臭氧處理裝置12-2之臭氧處理能力的效果。 此外，搭載η台無添加氮之臭氧產生單元7、採用以 臭氧氣體輸出流量管理單元9構成之輸出臭氧氣體輸出控 制方式之本實施型態之臭氧氣體供給系統10，任一無添加 氮之臭氧產生單元7-1至7-η故障時，對應之臭氧處理裝 置12亦不致於無法使用，可藉由臭氧氣體控制閥9ab、 9bc、9ca之開閉供給由未故障的無添加氮之臭氧產生單元 7輸出之臭氧氣體，可獲得臭氧氣體供給信賴性高之臭氧 氣體供給系統。 例如，對應臭氧處理裝置12-2之無添加氮之臭氧產生 單元7-2故障時，可藉由使臭氧氣體控制閥9a、9ab、臭 氧氣體開閉閥22-2開啟，而可將由無添加氮之臭氧產生單 元7-1供給之臭氧氣體供給至臭氧處理裝置12-2。 再者，即使η台臭氧處理裝置12-1至12-n之任一者 故障或停止運轉，因導入臭氧氣體處理事件訊號16之運轉 資訊Y，可立刻藉由臭氧產生單元控制訊號86，停止供給 臭氧氣體至故障臭氧處理裝置12之無添加氮之臭氧產生 單元7的運作。 (效果等） 上述之實施型態1中，在單一臭氧供給系統10内具備 複數之無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-η，各無添加氮 之臭氧產生單元7搭載無添加氮之臭氧產生器1，係具有 臭氧產生手段者；臭氧電源2，係具有供給與控制臭氧產 37 323187 201238888 生時所供給的電力之手段者；MFC 3，係具有將原料氣體或 臭氧氣體流量Q控制在固定值之手段者；自動控制APC 4， 係具有將無添加氮之臭氧產生器1内之壓力P控制為固定 之手段者；以及臭氧濃度計5，係具有檢測輸出臭氧的濃 度值C之手段者。 此外，無添加氮之臭氧產生器1之原料氣體僅有氧 氣，不需要為了添加數千f以上氮氣之MFC，即可將不含 N〇x及0H自由基物質等副產物之更高純度的高濃度臭氧氣 體，以獨立之臭氧氣體量、臭氧濃度供給至複數臭氧處理 裝置。 接著，臭氧氣體供給系統10設有對應各無添加氮之臭 氧產生器1之輸出臭氧氣體配管而設置之開關閥（臭氧氣 體控制閥9a至9c)，且設有在上述各無添加氮之臭氧產生 器1之輸出臭氧氣體配管間設置開關閥（9bc、9ab、9ca) 之臭氧氣體輸出流量管理單元9。. 實施型態1之臭氧氣體供給系統10具有系統統合管理 單元8(臭氧氣體輸出流量管理單元），係可實行藉由臭氧 氣體輸出流量管理單元9内之臭氧控制閥9a、9b、9c、9bc、 9ab、9ca之開閉動作，將由無添加氮之臭氧產生單元7-1 至7-n輸出之複數臭氧氣體之一個或兩個以上之組合，選 擇性.的輸出至臭氧處理裝置丨2-1之任一者之臭氧氣體輸 出流量控制。 因此，藉由使臭氧氣體控制閥9a、9b、9c為開啟狀態、 臭氧氣體控制閥9ab、9bc、9ca為關閉狀態，且使臭氧氣 38 323187 201238888 體開閉閥224至22-n為開狀態，而可_對―的將 體由對應之無添加氮之臭氧產生單元Η 板：乳礼 二處理裝置12-1至12-n，藉此可對臭氧處理裝置12—= 如個職立㈣所供給純之氣體流量、錢氣體遭产。 "此外，如第6圖及第7圖所示，藉由將兩個以上 氧，出組合供給至單—臭氧處理裝置（臭氧處理裝置 “ 了長1供各種氣體流量及濃度的臭氧氣體。 再者，即使無添加氮之臭氧產生單元7 ι至之中 的：部分發生異常，亦可藉由其餘正常運作的無添加氮之 臭氧產生單7L 7-1 i 7-n ’供給臭氧氣體至臭氧處理裝置 12-1至12-n之任-者，故可實現信賴性高之臭氧氣體的 供給。 如此則臭氧供給系統10藉由來自系統管理控制部84 之控制訊號S8控制臭氧輸出流量管理單元9，進行從無添 加氮之臭氧產生單元7-1至7-n輸出臭氧氣體之組合及選 擇處理，可使預期氣體流量、臭氧氣體濃度之臭氧氣體， 輸出至臭氧處理裝置12。 此外，實施型態1之臭氧氣體供給系統1〇中，以可藉 由電氣或空氣壓力進行開關之電動閥或空壓閥作為設置於 臭氧氣體輸出流量管理單元9内之臭氧氣體控制閥9a、 9b、9c、9ab、9bc、9ca，在控制訊號S8之控制下，可集 中官理由各無添加氮之臭氧產生單元7内之無添加氮之臭 氧產生器1輸出至外部的臭氧氣體之氣體流量、臭氧氣體 濃度。 39 323187 201238888 此外，因系統統合管理單元8具有漏水感測器6、EMO 電路81、單元資訊I/F82、系統管理控制部84等，當無添 加氮之臭氧產生單元7-1至7-n之任一者異常停止、檢測 到漏水時，可停止對應之前述無添加氮之臭氧產生單元。 復因具有排氣感測器23、臭氧洩漏感測器24、系統管 理控制部84等，故在檢測到系統整體之排氣異常、臭氧洩 漏異常時，可停止全部無添加氮之臭氧產生單元7-1至 7-n。 如此，因實施型態1之臭氧氣體供給系統10具有在各 臭氧產生單元7發生異常時、臭氧氣體供給系統10整體異 常時可安全停止之功能，故可實現安全性高之系統。 此外，實施型態1之臭氧氣體供給系統10，可將不含 ΝΟχ及0H自由基物質等副產物之更高純度的高濃度臭氧氣 體，以獨立之臭氧氣體量、臭氧濃度供給至複數臭氧處理 裝置，故可用此裝置統合管理在半導體製造領域中之複數 臭氧處理步驟之臭氧氣體量、臭氧濃度，對臭氧處理工廠 之省力化具有效果。 <實施型態2> 實施型態2之特徵為：臭氧氣體供給系統10内無添加 氮之臭氧產生單元7-1至7-n個別相等，注目於一單位之 無添加氮尤臭氧產生單元7，且冀圖.無添加氮之臭氧產生 單元7之小型化。

第12圖係詳細表示臭氧電源2之内部構成的電路圖。 第13圖係表示實施型態2之無添加氮之臭氧產生單元7X 40 323187 201238888 之組合構造的模式斜視圖。 以下參照第12圖、第13圖說明有關無添加氮之臭氧 產生單元7X之小型化。然而，無添加氣之臭氧產生單元 7X係實施型態1之無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n個 別之構成，意指1單位之臭氧產生單元。 第13圖所示之無添加氮之臭氧產生單元7X中，實現 臭氧電源部2、無添加氮之臭氧產生器1個別之小型化， 並將以下單元集合組裝化（packaging)而實現構造上為1 單位之無添加氮之臭氧產生單元7X，其單元包括：臭氧電 源部2，係供給緻密化（compacting)電力且具有控制電量 之手段者；無添加氮之臭氧產生器1，係具有產生臭氧氣 體之手段者；MFC 3，係具有控制原料氣體流量之手段者； 氣體過濾器51，係具有去除臭氧氣體的不純物之手段者； 臭氧濃度計5,係具有檢測輸出臭氧氣體的濃度之手段者； APC 4，使具有控制臭氧產生器内氣體壓力在固定值之手段 者。 此外，藉由將原料氣體配管（原料氣體供給口 14)及輸 出氣體配管系（臭氧氣體輸出口 15)在氣體配管集合區塊 (block)30 —體化形成氣體配管集合區塊構造，可將無添 加氮之臭氧產生器1、臭氧電源2、氣體配管系組裝化而使 無添加氮之臭氧產生單元7X更為小型化。 因此，如實施型態1之臭氧供給系統10，即使搭載複 數台無添加氮之臭氧產生單元7X作為無添加氮之臭氧產 生單元7-1至7-n，亦不會使裝置整體變大，可實現功能 41 323187 201238888 提升及信賴性提升之臭氧氣體供給系統。 (臭氧電源2之緻密化） 第12圖係表示實現無添加氮之臭氧產生器1及臭氧電 源2的主要零件一體化之緻密化電路構成。 無添加氮之臭氧產生器1為了獲得要求之臭氧產生 量，必需具備作為產生臭氧之放電面積之必要面積。因此， 為了減少產生器之占有面積，故形成薄的電極電池、縮小 一個電極電池之截面積、且以多段積層之電極電池型態 (cell type)構成臭氧產生器1，而可實現占有面積非常小 之臭氧產生器1。 臭氧電源2具有轉換器2a，係整流商用交流電者；反 向器2b，係將直流電壓轉換為無添加氮之臭氧產生器最適 合之高週波，並控制輸出電壓以供給預定電力至臭氧產生 器者；高電壓電路部2c，係將由反向器2b輸出之電壓昇 壓至無添加氮之臭氧產生器可發生為了生成臭氧之放電的 電壓為止之高電壓者。藉由臭氧控制部19控制臭氧電源之 注入電力。 轉換器2a係將整流電路2al、電容器組（condenser bank)2a2、平滑電抗器（smoothing reactor)2a3、截波器 電路部（chopper circuit)2a4及截波器控制電路部2a5以 串聯連接而構成’反向器2b係由反.向電路2bl與反向控制 電路2b2所構成，將此臭氧電源2之轉換器2a與反向器 2b之各零件分別分類，可實現將各零件模組化之^型化電 路構成。 323187 42 201238888 亦即將整流電路2al、電容器組2a2、及平滑電抗器 2a3 —體化以作為模組化之直流、平滑電路部2狀，以追求 電路構成之小型化並提高零件品質。 再者’因構成轉換器2a之截波器電路部2以與構成反 向器2b之反向電路2bl皆需以FET元件或IGBT元件等功 率半導體（power semiconductor)所構成之冷卻.鳍片（fin) 冷卻之，故藉由將截波器電路部2a4與反向電路2Μ作為 一個半導體模組而模組化，而可實現更具效果之小型化功 率元件部2p。因將轉換器2a之截波器控制電路部2a5與 反向器2b之反向控制電路2b2单一基板化或集合ic化， 而可實現非常小型化之電源控制基板。 高壓電電路部2c係以限制反向器輸出電流之串聯電 抗器L0、升壓至高壓之變壓器Tr、及改善力率用之並聯電 抗器Lb所構成，各零件為體積大且重量重之零件，但使串 聯電抗器L0與並聯電抗器Lb成為一體並將其功能導入高 壓變壓器，可製成特殊變壓器。亦即設計變壓器使串聯電 抗器L0係利用高壓變壓器之一次漏電感（leakage inductance)而形成一體之構成。此外，並聯電抗器Lb係 將變壓器設計為激磁電感（excitation inductance)大，且 將並聯電抗器Lb之功能導入變壓器。 復因將此高壓變壓器Tr以數十kHz高週波化，故可用 輕且高週波特性良好之鐵芯（ferrite core)形成變壓器， 為了將變壓器Tr做成設置面積小且可確保其預定容量之 變壓器，將此小的變壓器以複數台並聯而形成，將複數台 43 323187 201238888 (圖中3幻之變壓器設置為縱型，可實現非常小的高電壓 電路2c。但亦可使限制反向器之輸出電流之串聯電抗器μ 不與變壓器一體化，而形成獨立且小的串聯電抗器L〇°。 (臭氧產生單元之組合構造） 第13圖係表示將無添加氮之臭氧產生器卜臭氧電源 部2、MFC 5、氣體過濾器51、臭氧濃度計5、Ap'c 4、/以 及氣體配官集合區塊30集積簡化而成之一單位之無添加 氮之臭氧產生單元7X。 …+ 口 同一圖中，在前面（圖中左側）設有操作面板85_i(i = 1至η之任-者）’在其背面存在集積之臭氧控制部⑼圖 中未表示）’此臭氧控制部19係與集積簡化後設置之無添 加氮之臭氧產生器卜臭氧電源2(區塊Bu、BL2)、MFC 3、 臭氧濃度計5、及APC 4之電氣訊號相聯繫。以下說明係 將操作面板85-i存在之方向作為無添加氮之臭氧產生單 元7X之前面。 無添加氮之臭氧產生器1與臭氧電源2係如第8圖所 示，因使各零件模扭化等，故可減少零件數，且可使個別 之零件緻密化及使設置面積縮小，如第13圖所示，單一無 添加氮之臭氧產生單元7X中，以無添加氮之臭氧產生器1 為中心，將臭氧電源2之直流平滑電路部ΙΑχ、功率元件 部2p、.電源控制基板作成一個區魂Bu配置於前面，且將 以數台小型變壓器縱向積層之高電壓電路部2c作為區塊 BL2，以此方式形成並分散配置以追求集合化。 對於無添加氮之臭氧產生器i，供給原料器體之]^(：3 323187 44 201238888 之氣體供給配管系；配置將生成之臭氧氣體輸出至外部之 氣體過濾器51、臭氧濃度計5、及APC 4之臭氧氣體輸出 配管系；以及冷卻無添加氮之臭氧產生器1之電極之冷卻 配管系（冷卻水入口 13A、冷卻水入口 13B)係為必要者。因 為此等配管系必須為立體配置，故若以既存之氣體配管、 冷卻配管等連接各零件，則配管與零件間之連接接頭變 多，為了連接此接頭而必須確保連接用的空間，連接此等 配管系必須要非常大的空間。 以往無添加氮之臭氧產生單元（無添加氮之臭氧產生 器）係將其他配管單元例如設置於背後，在背面進行產生器 單元與配管之連接。因此難以將無添加氮之臭氧產生單元 與氣體供給配管系、臭氧氣體輸出配管系、以及冷卻配管 系13A、13B集合而一體化。 實施型態2中將此等配管系全部整合在一個氣體配管 集合區塊30中，並在此氣體配管集合區塊30内導入氣體 供給配管、臭氧氣體輸出配管、冷卻配管用之配管通路， 使此氣體配管集合區塊30成為立體構造，且在個別的面上 將無添加氮之臭氧產生器1、MFC 3、氣體過濾器51、臭氧 監視器5、APC 4(以下有將此等總稱為「無添加氮之臭氧 產生器1等」之省略情形）鄰接配置之。接著在無添加氮之 臭氧產生器1等與氣體配管集合區塊30之連接部分中，藉 由透過0環而實施螺釘鎖緊（locking screw)等而可確保保 持氣密性且精確度高之配管通路，藉此可實現無添加氮之 臭氧產生器1等與氣體配管集合區塊30之一體化配置。此 45 323187 201238888 外，無添加氮之臭氧產生器1等的各零件之裝設、拆取較 為方便，故亦提升維護性。 此等實施形態2之無添加氮之臭氧產生單元7X，係將 無添加氮之臭氧產生器1等密接裝設在氣體配管集合區塊 30上。以下利用第13圖所示之氣體配管集合區塊30，說 明有關無添加氮之臭氧產生單元7X之配管通路。氣體配管 集合區塊30係呈現以下構造：内部具有配管通路R30a至 30f，將冷卻水入口 13A、冷卻水出口 13B、原料氣體供給 口 14、及臭氧氣體輸出口 15裝設在側面，使用臭氧產生 器裝設用螺栓（bolt)Btl至Bt4裝設無添加氮之臭氧產生 器卜 此外，藉由MFC裝設用區塊33、33夾著MFC 3而將其 裝設於氣體配管集合區塊30，藉由APC裝設用區塊34、34 夾著APC 4而將其裝設於氣體配管集合區塊30，且裝設藉 由臭氧濃度計裝設用區塊35、35夾著之臭氧濃度計5。為 了確保配管通路，在此等裝設用區塊33至35内，形成區 塊内通路B3至B5。此外使用氣體過濾器裝設用區塊31， 將氣體過濾器51裝設於氣體配管集合區塊30。 由供給原料氣體Gm之原料氣體供給口 14，透過MFC 3 輸入至無添加氮之臭氧產生器1之臭氧產生器輸入部ET1 之原料氣體輸入配管通路，係由以下順序形成的通路構 成：原料氣體供給口 14、配管通路R30a、區塊内流路B3、 MFC 3、區塊内流路B3、配管通路R30b、以及臭氧產生器 輸入部ET1。此時，設置在無添加氮之臭氧產生器1之臭 46 323187 201238888 氧產生器輸入部ET1周圍之部分，係藉由臭氧產生器裝設 用螺栓Btl裝設在氣體配管集合區塊30。如此可使用氣體 配管集合區塊30形成原料氣體Gm之輸入配管通路。 由接受無添加氮之臭氧產生器1輸出之臭氧氣體之臭 氧產生器輸出部EX1，將經過氣體過濾器51、臭氧濃度計 5、及APC 4而由臭氧氣體輸出口 15輸出之臭氧氣體輸出 配管，係由以下順序所形成的通路構成：無添加氮之臭氧 產生器輸出部EX1、配管通路R30c、氣體過濾器裝設用區 塊31内、氣體過濾器51、氣體過濾器裝設用區塊31内、 配管通路R30d、區塊内流路B5、臭氧濃度計5、區塊内流 路B5、配管通路R30e、區塊内流路B4、APC 4、區塊内流 路B4、配管通路R30f、以及臭氧氣體輸出口 15。此時， 裝設在無添加氮之臭氧產生器1之臭氧產生器輸出部ET1 周圍之部分，係藉由臭氧產生器裝設用螺栓Bt2裝設在氣 體配管集合區塊30。如此可使用氣體配管集合區塊30形 成臭氧氣體的輸出配管通路。 第24圖係表示對應無添加氮之臭氧產生單元7X之以 往的構成的模式說明圖。如同一圖所示，以往對應無添加 氮之臭氧產生單元7X之構成，一般藉由氣體控制單元 400、反向器控制單元500、臭氧產生單元600分離構成之。 氣體控制單元400内部具有MFC 73、APC 74、臭氧濃 度計75及氣體過濾器91。反向器控制單元500内部具有 轉換i 2a、反向器2b、臭氧控制部79、操作面板85-i、 串聯電抗器L0等。臭氧產生單元600係由臭氧產生器71 47 323187 201238888 及高壓變壓器Tr、並聯電抗器Lb所構成。 此外轉換器2a内係由整流電路2al、電容器組2a2、 平滑電抗器2a3、截波器電路部2a4、及截波器控制電路部 2a5所構成，反向器2b係由反向器電路2bl及反向器控制 電路2b2所構成。然而，省略連接關係、運作内容之說明。 以往的臭氧供給系統或以往的臭氧產生裝置，係如第 24圖所示，在氣體控制單元400、相當於臭氧電源之反向 器控制單元500、及臭氧產生單元600三者分割之各區塊 間，僅可藉由電器的連接及氣體配管連接，不可能實現第 13圖所示構造。 如第13圖所示，無添加氮之臭氧產生單元7X係整合 此等之三個單元（400、500、600)，與第24圖所示構造比 較，可實現大幅的小型化。 此等實施型態2之無添加氮之臭氧產生單元Π，係將 無添加氮之臭氧產生器1、臭氧電源2、MFC 3、氣體過濾 器51、APC 4、臭氧濃度計5、原料氣體供給口 14、臭氧 氣體輸出口 15、冷卻水入口 13A及冷卻水出口 13B整合為 一體化構造而形成，與以往同樣的構造比較，可冀圖大幅 的小型化。 此外，無添加氮之臭氧產生單元7X中，因氣體配管集 .合.區塊30中具有配管通路R30a至R30f等複數内部配管通 路，藉由配管通路R30a至R30f與臭氧產生器1、MFC 3、 氣體過濾器51、APC 4、臭氧濃度計5、原料氣體供給口 14、臭氧氣體輸出口 15、及冷卻水入口 13A及13B之各自 48 323187 201238888 連結，形成上述原料氣體Gm之輸入配管通路及上述臭氧氣 體之輸出配管通路，故可冀圖包含此等配管通路之有效小 型化。 如此對無添加氮之臭氧產生單元7-1盖7-n分別作為 實施型態1之無添加氮之臭氧產生單元7X而冀圖小型化， 藉此可達成實用水準之實施型態1所示之臭氧氣體供給系 統10。 結果，實施型態2之臭氧氣體供給系統係如實施型態 1之臭氧氣體供給系統10，可在内部搭載複數台無添加氮 之臭氧產生單元7X，藉由將無添加氮之臭氧產生單元7X 之輸出配管彼此以氣體控制閥9連接，則如實施型態1所 述，可將臭氧氣體分散供給至臭氧處理裝置12-1至12-n 之各臭氧處理裝置12，亦可選擇性的供給大量臭氧氣體及 高濃度臭氧氣體於單一臭氧處理裝置12。 · 此外，實施型態2之臭氧氣體供給系統，藉由使無添 加氮之臭氧產生系統部分成為一體化之無添加氮之臭氧產 生單元，可將實施例2之有效的高純度、高濃度臭氧氣體， 以獨立的參數量之條件，供給至複數臭氧處理裝置，具有 「在半導體製造領域中，可以此裝置統合管理複數臭氧處 理步驟之臭氧氣體量、臭氧濃度，達成臭氧處理工廠之省 力化」效果的同時，也有可達成臭氧氣體供給系統本身的 緻密化及低價位的效果。 <實施型態3> 實施型態3與實施型態2相同，其特徵係注目於單一 49 323187 201238888 單位之無添加氮之臭氧產生單元7，且冀圖組合臭氧氣體 輸出流量管理單元9之無添加氮之臭氧產生單元7的小型 化。 (臭氧氣體輸出流量管理單元的控制） 第14圖係相當於第5圖所示之臭氧氣體供給系統10, 係表示以實施型態3的臭氧氣體供給系統2 0展示臭氧氣體 輸出流量管理單元之内部構成的說明圖。 如第14圖所示，相當於實施型態1之臭氧氣體輸出流 量管理單元9之實施型態2之臭氧氣體輸出流量管理單元 9Y，與無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n分別對應之部 分係一體化形成。以下第14圖中，為了說明方便而舉n = 3之情形為例子說明之。 對應無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n —體設置臭 氧氣體控制閥9a至9c，在臭氧氣體控制閥9a至9c密接 設置裝設區塊93a至93c。在裝設區塊93a、93b及93c之 一邊通路側（圖中上方），設置臭氧氣體控制閥9ab、臭氧 氣體控制閥9bc及臭氧氣體控制閥9ca。 接著，裝設區塊93a之一邊通路側之臭氧氣體控制閥 9ab，係透過配管接頭98u、單元間臭氧氣體配管95ab、配 管接頭98d，與裝設區塊93ab的另一邊通路（圖中下方）相 連接。同.樣的，裝設區塊93ab之一邊通路側之臭氧氣體控 制閥9ab，係透過配管接頭98u、單元間臭氧氣體配管 95bc、以及配管接頭98d，與裝設區塊93ac的另一邊通路 相連接；裝設區塊93ac之一邊通路側之臭氧氣體控制閥 50 323187 201238888 9ca，係透過配管接頭98u、單元間臭氧氣體配管95ca、以 及配管接頭98d，與裝設區塊93a的另一邊通路相連接。 此外，由裝設區塊93a至93c的輸出部（圖中右方）透 過臭氧氣體輸出口 25-1至25-n輸出至實施形態2之臭氧 氣體供給系統20的外部。 因此，臭氧氣體輸出流量管理單元9Y，係作為臭氧氣 體輸出流量管理單元9及電路構成，具有同樣的臭氧氣體 控制閥 9a、9b、9c、9bc、9ab、9ca。 接著，在臭氧氣體輸出口 25-1至25-n與臭氧處理裝 置12-1至12-n間，插入臭氧氣體開閉閥22-1至22-n。 構成臭氧氣體輸出流量管理單元9Y之臭氧氣體控制 閥9a、9b、9c、9bc、9ab、9ca中，臭氧氣體控制閥9a、 9b、9c為常態時開啟（NO)型，臭氧氣體控制閥9bc、9ab、 9ca為常態時關閉（NC)型。 接著，將來自系統統合管理單元8之系統管理控制部 84之控制信號S8a賦予臭氧氣體控制閥9a及臭氧氣體控 制閥9ab、控制信號S8b賦予臭氧氣體控制閥9b及臭氧氣 體控制閥9bc、控制信號S8c賦予臭氧氣體控制閥9c及臭 氧氣體控制閥9ca。 如此，基於來自系統統合管理單元8之系統管理控制 部84之控制信號S8(S8a至S8c)，可控制臭氧氣體輸出流 量管理單元9Y之臭氧氣體控制閥9a、9b、9c、9bc、9ab、 9ca的開、閉狀態。 第14圖係表示臭氧處理裝置12-1至12-n中僅有臭氧 51 323187 201238888 爽理裝置12-2-台在運轉（臭氧氣體開閉閥22_2為開啟狀 態）’且對臭氧處理裝置12_2之臭氧氣體流量為供給

30SLM 臭氧氣體時，臭氧氣體輸出流量管理單元9Y的狀態。 亦即藉由來自系統管理控制部84之臭氧產生單元控 制信號86-1至86-n，使用臭氧產生單元7_丨至7_n分別 輸出l〇SLM臭氧氣體，使臭氧氣體控制閥9a、9b、9c、9bc、 9ab為開啟狀態（塗滿黑色），且使純氣體控㈣—為 關閉狀態（空白）。 另一方面，如前述臭氧氣體開閉閥22-1至22-n中， 僅使臭氧開閉閥22-2為開啟狀態，臭氧氣體關閥^ 及22-n為關閉狀態。僅使用臭氧處理裝置12_2而不使用 其他臭氧處理裝置12時，係使臭氧氣體開閉閥22為關閉 狀態’但完全不使用臭氧處理裝置時，可強制以配管帽型 接頭將不使用之臭氧氣體出口之25_1、25_n栓塞。此外， 臭氧氣體供給系統10 β，各臭氧產生單元間之連接配管 95ab、95bc、95ca中任一者未配管時，使配管接頭98u、 98d之任一者為配管帽型接頭加栓塞，可阻斷臭氧氣體輸 出自不待言。 如此，藉由控制無添加氮之臭氧產生單元7_丨至7 n 以及臭氧氣體輸出流量管理單元9γ，使無添加氮之臭氧產 .生單元7-1至7-η.分別输出丨_流量的臭氧氣體，可透 過臭氧輸出流量管理單元9對臭氧處理裝置12-2供給氣體 流量30SLM之臭氧氣體。 ' (臭氧產生單元之組合構造） 323187 52 201238888 第15圖係表示實施型態3之1單位無添加氮之臭氧產 生單元之組合構造的模式斜視圖。如第15圖所示，實施型 態3之無添加氮之臭氧產生單元7Y，係整合無添加氮之臭 氧產生器1、臭氧電源2、MFC 5、氣體過濾器51、臭氧濃 度計5、APC 4、以及氣體配管集合區塊30，此外亦與臭氧 氣體輸出流量管理單元9之構成部分整合。 如第15圖所示，為了將臭氧氣體輸出流量管理單元9 之構成部分裝設在氣體配管集合區塊30中，以區塊本體 930a及930b(相當於第14圖之裝設區塊93a至93c之任一 者）為中心，設置臭氧氣體控制閥收納部931及932、臭氧 氣體輸出部933、臭氧氣體分歧部934及935。 臭氧氣體控制閥收納部931係於内部收納臭氧氣體控 制閥90x(相當於臭氧氣體控制閥9a至9c之任一者），臭 氧氣體控制閥收納部932係於内部收納臭氧氣體控制閥 90xy(相當於臭氧氣體控制閥9ab、9bc及9ca之任一者）。 臭氧氣體輸出部933係相當於第13圖所示實施型態1之臭 氧產生單元7X之臭氧氣體輸出口 15，連結於第.14.圖之臭 氧氣體輸出口 25。臭氧氣體分歧部934之功能為作為連結 於第14圖所示配管接頭98u之一邊通路側之分歧部（單元 間臭氧氣體空壓閥配管連接口），臭氧氣體分歧部935之功 能為作為連結於第14圖所示配管接頭98d之另一邊通路側 之分歧部（單元間臭氧氣體空壓閥配管連接口）。 與實施型態2同樣，實施型態3中係將氣體供給配管 系、臭氧氣體輸出配管系、以及冷卻配管系13A、13B全部 53 323187 201238888 整合至-個氣體配管集合區塊3 # 理單元9Y之椹+郝八，A 臭軋虱體輸出流篁官 入氣體供給配管成’在氣體配管集合區塊別内組 配管通路。 、、赠^配皆、冷卻配管等個別之 由i、給原料氣體Gm之 到達無添加氣之臭氧產生器！ 0 = 〇 U，經過眺3 =::管’與實_2、二= 口 職體供給 -、配管通路塊内流 由無添加氮之臭氧產生器1之 濾㈣、臭氧濃度計5、丄:==:氣： 之臭氧氣體輪出配管，係由依^/1達區塊本體9鳩 成:臭氧產生器輸出部Exl=;i:順序形t之通^ 裝設用區塊31内、氣體_5|51 R3()C： **體過遽益 塊31内、配管通路内器裝設用區 區塊内产路的…* A内机路B 5、臭氧濃度計5、 内"Α B5、配錢路謂e、區塊内流路B4、Apc 4、 區塊内流路B4、配管诵故pqnf V、ώ 逋路R30f、區塊本體93〇a(内側邱 二體控顧&配管通路_、區塊本體93_卜 =刀)1而，可將區塊本體_及9綱構成為 '且貫通氮體配管區塊3Q内。 體 區塊本體9 3 0 b内，姆讲白>· 氧氣體分歧箱㈣連結臭 323187 54 201238888 及上述臭氧氣體輸出配管合流後，形成由臭氧氣體輸出部 933輸出之合流通路。 然而，其他構成及配管通路等係與第13圖所示無添加 氮之臭氧產生器7X相同，故省略說明。 實施型態3之臭氧氣體供給系統20中，將收納各個臭 氧氣體控制閥90x、90xy之複數臭氧氣體控制閥收納部 931、932，分別密接裝設在對應之無添加氮之臭氧產生器 7Y中之氣體配管集合區塊30,插入在上述臭氧氣體的輸出 配管通路上。 因此，臭氧氣體供給系統20内可發揮冀圖使臭氧氣體 輸出流量管理單元9Y及無添加氮之臭氧產生單元7-1至 7-n之組合構造之小型化的效果。 如此，實施型態3之無添加氮之臭氧產生器7Y，除了 實施型態2之無添加氮之臭氧產生器7X之特徵外，藉由， 冀圖臭氧氣體輸出流量管理單元9構成部分之大半與氣體 配管集合區塊30之一體化，與實施型態2之無添加氮之臭 氧產生器7 X及臭氧氣體輸出流量管理單元9分開構成之情 形相比較，可冀圖其更為小型化。 <實施型態4> 實施型態4之特徵，係裝設有超高純度水分去除器， 係捕捉（trap)實施型態2之臭氧氣體供給系統構造内，原 料氣體供給部内原料氣體所含水分之氣體過濾器，且因供 給至裝置内之原料氣體的純度提升，故可抑制裝置内隨著 臭氧氣體生成而生成之活性氣體。 55 323187 201238888 特別是’與實施型態2同樣，其特徵 加氮之臭氧產生單元7 ” 無％ :有：水分之超高純度水分去除器，以冀圖組合之4中 器本身之性能及品質。升無添加E之臭氣產走 (原料氣體之氣體純度管理） 以往添加數千_以上氮之臭氧產生器中，由發 ，所生成之二氧化氮⑽之觸媒作用促進氧分子的 =刀子與解離之氧原子三者結合而生成高濃度之臭d 體。此時因二氧化氮N〇2為氣體，若原料氣體的水分I -50C(水分量約廳卿）以下，則幾乎不會造成使臭^ =降之影響。因此，以往之臭氧產生器中使用可去^ ;軋體所含水分量、確保水分露點在-50。(：以下之簡易水二 去除器即十分足夠（參照第28圖）。 ’ 相對於此，本發明之無添加氮之臭氧產生器，係以 觸媒作用作為生成臭氧之觸媒作用，在放電面塗佈光觸媒 物質，且藉由高純度氧氣產生高純度之高濃度臭氣的穿 置i因此，即使原料氣體中含有水分量為數十ppm之微量 水刀，氣體中所含水分會吸附於塗佈在放電面之光觸媒物 質而蓄積水分。如此則在水分蓄積之放電面，藉由無聲放 電將水令解離為氫原子Η及0H分子，與所塗饰又光觸媒物 質化學反應結合使光觸媒物質本身變性，導致無添加氮之 臭氧產生器之臭氧生成能力降低，明顯促進劣化。再者， 若無添加氮之臭氧產生器中含有水分，則會使得提供至臭 323187 56 201238888 氧處理裝置之臭氧氣體含有解離之H原子及OH分子，此係 造成半導體製造步驟之成膜品質惡化的原因。 因此，本發明之無添加氮之臭氧產生器，係搭載超高 純度水分去除器，可將含有3000ppm以上微量水分之原料 氣體的水分量去除至數百ppb以下（較佳為300ppb以下）。 因設置此超高純度水分去除器，不僅是水分，亦可去 除C〇2、C0、及極微量之不純物，具有可得更高純度臭氧氣 體的效果。 第16圖係相當於第5圖所示之臭氧氣體供給系統10, 係表示藉由實施型態4之臭氧供給系統101抑制原料氣體 的微量水分量之内部構成的說明圖。 第17圖係表示實施型態4之1單位無添加氮之臭氧產 生單元之組合構造的模式斜視圖。 如第16圖、第17圖所示，在實施型態1之無添加氮 之臭氧產生單元7-1至7-n個別之原料氣體入口 14-1至 14-n處，在容易交換的位置一體裝設超高純度水分去除器 (氣體過濾器）59-1至59-n。以下在第16圖中，為了說明 方便而舉3的情形為例子進行說明。 如第17圖所示，藉由於氣體配管集合區塊30 —體化 原料氣體配管（原料氣體供給口 14 +超高純度水分去除器 599)及輸出氣體配管系（臭氧氣體輸出口 15)之氣體配管集 合區塊構造，使將臭氧產生器1、臭氧電源2、及氣體配管 系組裝化之臭氧產生單元7X2更為小型化。原料氣體供給 口 14與超高純度水分去除器59係互相連結而構成。 57 323187 201238888 供給至臭氧氣體供給系統ίο之原料氣體，一般使用 99. 99%以上之高純度原料氣體，但此高純度原料氣體中含 有0. 1至數ppm左右之原料氣體以外的氣體之氮系氣體、 碳系氣體、硫化氣體等不純物氣體，此外，氣體中亦含有 1至數ppm之水分量。此外，因此等不純物氣體及水分係 空氣中含有之氣體，故若將原料氣體配管通路的一部分配 管開放於大氣中，則配管面會很快地吸附水分及氮氣體等 不純物氣體。因此，若將原料氣體流通於吸附不純物氣體 的原料氣體配管，則不只高純度原料氣體中含有之不純物 氣體及水分量，配管所附著之不純物氣體亦會藉由氣體的 流動而脫離，造成所供給之原料氣體純度惡化。 原料氣體中若含有氮系氣體、碳系氣體、硫化氣體等 不純物氣體及微量的水分，則不只產生臭氧氣體，因藉由 放電亦生成N自由基及OH自由基氣體，這些自由基氣體與 水分結合，造成輸出之臭氧氣體亦含有群集狀硝酸及過氧 化氫水之分子狀氣體。因此，因為此等硝酸及過氧化氫水 之群集分子氣體等係活性非常強之氣體，會與輸出臭氧氣 體之氣體配管及閥等之金屬表面進行化學反應而腐触配管 面，此係使輸出之臭氧氣體中產生腐触的金屬不純物（金屬 汙染物）之原因。 .若輸也之臭氧氣體所含之金屬不純物（金屬汙染物）的 量過高，則成為利用臭氧氣體進行半導體氧化膜處理之氧 化膜等之成膜性能劣化之原因。 根據上述，若原料氣體含有不純物氣體及微量的水 58 323187 201238888 分，會使輸出之臭氧氣體品質惡化之事實，係經實驗確認。 因此，以在原料氣體供給部捕捉不純物氣體及去除微量水 分為目的而裝設超高純度水分去除器（氣體過濾器）。特別 是實施型態4中，在無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n 個別之原料氣體入口 14-1至14-n之容易更換的位置，裝 設超高純度水分去除器59-1至59-n，將不純物氣體及微 量的水分去除。 具體而言，若由原料氣體供給口 14所供給之通過超高 純度水分去除器59-1至59-n前之原料氣體含有3000ppb 以上的水分時，超高純度水分去除器59-1至59-n具有將 個別之上述原料氣體内之水分降低到300ppb以下的水分 去除能力。 如此，實施型態4之臭氧氣體供給系統101藉由在.臭 氧產生單元7-1至7-n個別之原料氣體入口 14-1至14-n 設置超高純度水分去除器59-1至59-n，可獲得高濃度之 不含不純物的高品質臭氧。 在此之構成係對應無添加氮之臭氧產生單元7-1至 7-n設置一個超高純度水分去除器59-1至59-n，但是根據 不純物氣體種類，亦可多段設置複數個氣體過濾器，或以 捕捉微量的水分用氣體過濾器構成。 然而，其他的構成及配管通路等係與第13圖所示無添 加氮之臭氧產生器7X相同，故省略說明。 如實施型態4，因在無添加氮之臭氧產生單元7-1至 7_n背面的原料氣體供給口 14之容易交換部位裝設超高純 59 323187 201238888 度水分去除器，不僅可提供更高純度之臭氧氣體，亦可藉 由所裝設之超高純度水分去除器去除微量的水分量，發揮 可大幅縮短產生臭氧氣體前沖洗用氣體（purge gas)之流 動時間的效果。 然而，實施型態4中，對應無添加氮之臭氧產生單元 7-1至7-n設置超高純度水分去除器59-1至59-n，但亦可 成為追加一個具有可捕捉由原料氣體供給口 14供給之原 料氣體所含微量的水分之功能、在無添加氮之臭氧產生單 元7-1至7-n間共用之超高純度水分去除器59之構成。此 時，在通過單一超高純度水分去除器59前、由原料氣體供 給口 14所供給之原料氣體含有3000ppb以上的水分時，超 高純度水分去除器59具有將上述原料氣體内的水分降低 至300ppb以下的能力。 <實施型態5> 實施型態5表示實施型態2之「無添加氮之臭氧產生 單元7-1至7-n個別相等，注目於一單位之無添加氮之臭 氧產生單元7，且冀圖無添加氮之臭氧產生單元7之小型 化者」之其他實施型態。特別是在產生臭氧氣體之輸出氣 體部配置流量控制手段之MFC 53取代實施型態2之原料氣 體流量控制手段之MFC 3，以冀圖無添加氮之臭氧產生單 元7 <小型化。 ......... (臭氧氣體流量控制） 第18圖係相當於第5圖所示之臭氧氣體供給系統10, 係表示藉由實施型態5之臭氧氣體供給系統102控制臭氧 60 323187 201238888 氣體流量之内部構成的說明圖。第19圖係表示實施型態4 之1單位無添加氮之臭氧產生單元之組合構造的模式斜視 圖。 如第18圖、第19圖所示，實施型態5係功能上將在 原料氣體供給部設置實施型態1及實施型態2所示之控制 氣體流量手段之MFC 3之構成移動到產生之臭氧氣體配管 系之實施型態，故有關裝置的運作等係與實施型態1及實 施型態2相同，故省略說明。 實施型態5中，因藉由MFC 53控制產生之臭氧氣體本 身之輸出臭氧量，故可正確的控制輸出之臭氧氣體流量， 可發揮正確控制輸出臭氧量之效果。 此外，原料氣體配管系中，未附加配管周邊零件，僅 直接配管完成，因在臭氧氣體輸出配管部一併裝設氣體過 濾器51、MFC 53、臭氧濃度計5、APC 4等配管零件而構 成，故僅以輸出氣體配管系即可形成配管之集合配管構 成，可使配管更緻密化，減少一體化之集合配管構成的零 件數目，零件的更換亦變得更容易。 <實施型態6> 第20圖係表示本發明實施型態6之臭氧供給系統之構 成的方塊圖。如第17圖所示，臭氧氣體供給系統103係追 加一個具有可以超高純度捕捉從原料氣體供給口__ 14供給 之原料氣體所含微量水分之功能的超高純度水分去除器 59，在無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n間共用。 此外，與第16圖所示之實施型態4同樣，可採用在無 61 323187 201238888 添加氮之臭氣產生單元7—丨至7-n之原料氣體供給口 14—工 至14—n近旁’設置超高純度水分去除器59-1至59-n之構 成（圖上未表示）。 此時，如第21圖所示，在臭氧產生器輸入部ET1串聯 设置原料氣體供給口 14及超高純度水分去除器59(超高純 度水分去除器59-1至59-n之任一者）。亦即如第.21圖所 不，可得到在氣體配管集合區塊30將原料氣體配管（原料 氣體供給口 14+水分濾除器59)及輸出氣體配管系（臭氧 氣體輸出口 15)—體化之氣體配管集合區塊構造之臭氧產 生單元7X4。 、 <實施型態7> 第22圖係表示本發明實施型態7之臭氧氣體供給系統 之構成的方塊圖。 實施型態7係在臭氧氣體供給系統1〇4内設置以捕捉 由氣體供給口 14供給之原料所含之不純物、不純物氣體、 或水分為目的之（原料氣體用）氣體過濾器52-1至52-n。 但氣體過濾器52-1至52-n係一對一對應於臭氧產生單元 7-1至7-n而設置，且設置在臭氧產生單元7_丨至7_n個 別之原料氣體供給部入口近旁。其特徵係因氣體過濾器 52-1至52-π增高了供給至每個臭氧產生單元7-1至7-n 孓原料氣體的·純度而提高臭氧氣體供給系統1〇5内生成 臭氧氣體的純度。 特別是實施型態7之各個臭氧產生單元7_丨至7_n , 與實施型態2同樣，以在1單位臭氧產生單元7之原料氣 62 323187 201238888 體入口部’裝設捕捉氣體中所含不純物、不純物氣體、戈 水分之氣體過濾器52 ’冀圖組合之臭氧產生單元7之小型 化為其特徵。 (原料氣體之氣體純度管理） 第23圖係表示實施型態7之1單位臭氧產生單元7χ5 之組合構造的模式斜視圖。 如第22圖、第23圖所示，臭氧產生單元7-1至7〜η 個別連接於原料氣體入口 14_丨至14_η，且在容易更換^ 位置裝設氣體過濾器52而一體形成。以下，第20圖中為 了方便說明而舉η=3之情形為例進行說明。 第25圖係表示原料氣體之露點與原料氣體所含水分 量之關係的說明圖。供給至臭氧氣體供給系統1〇4之原料 氣體，一般使用純度99.99%以上之高純度原料氣體，但 此高純度原料氣體中亦含有G1至數卿左右的原料氣體 以外的氣體之氮系氣體、碳系氣體、硫化氣體等不純物氣 體’此外氣體中亦含有i至數辦之水分量（參照第25圖）。 此外’此等不純物氣體及水分係空氣中含有之氣體， 故若將原料氣體配管通路的一部分配管開放於大氣中則 配管面會很快吸附水分及氮氣體等不純物氣體。因此，若 將原料氣體流通於吸附不純物氣體的配管，則不僅高純度 原7氣體所含之不純物氣體及水分量’配管所附著之不純 物氣體亦會藉由氣體的流動而脫離，造成供給之原料氣體 純度惡化。 原料氣體中不僅生成含有氮系氣體、碳系氣體、硫化 63 323187 201238888 氣體等不純物氣體及水分之臭氧氣體，藉由放電亦生成Η 自由基及0H自由基氣體，而這些自由基氣體與水分結合， 造成輸出之臭氧氣體亦含有群集狀硝酸及過氧化氫水之分 子狀氣體。 因此，因為此等硝酸及過氧化氫水之群集分子氣體等 係活性非常強之氣體，故會與輸出錢氣體之氣體配管及 閥等金屬表面進行化學反應而腐蝕配管面，成為輸出之臭 乳氣體中產生腐飯的金屬不純物（金屬汗染物）:原因。 若輸出之臭氧氣體所含之金屬不純物（金屬汙染物）的 量過高’則成為利用臭氧氣體進行半導體氧化膜處理之氧 化膜等成膜性能劣化之原因。 根據上述，若原料氣體含有不純物氣體及水分，則使 輸出之臭氧氣體品質惡化之事實，係經實驗確認。因此裝 設以在原料氣體供給部捕捉不純物氣體或水分為目的之超 南純度水分去除器。特別是實施型態7中，在臭氧產生單 元7-1至7-n個別之原料氣體入口 14-1至14_n之容易更 換的位置’裝設超高純度水分去除器52-1至52-n，將不 純物氣體及水分去除。 在此之構成為設置一個氣體過滤器52-1至52-n，但 是根據不純物氣體種類，亦可串聯複數個氣體過濾器分多 .段設置，.亦可串聯對不純物氣體使用之氣體過滤器與捕捉 水分使用之氣體過濾器而分多段構成之。. 然而，其他構成及配管通路等，除了超高純度水分去 除器5 9氣體過濾、器5 2置換之點外’其他係與第14圖所示 323187 64 201238888 臭氧產生單元7X2相同，故省略說明。 如第23圖所示，藉由於氣體配管集合區塊30 —體化 原料氣體配管（原料氣體供給口 14+氣體過濾器52)及輸 出氣體配管系（臭氧氣體輸出口 15)之氣體配管集合區塊構 造，可使將臭氧產生器1、臭氧電源2、氣體配管系組裝化 之臭氧產生單元7X5更為小型化。然而，原料氣體供給口 14及氣體過濾器52係互相連結而構成。 如實施型態7，因在臭氧產生單元7-1至7-n背面的 原料氣體供給口 14之容易更換部位裝設氣體過濾器52(氣 體過濾器52-1至52-n)，不僅可提供更高純度之臭氧氣 體，亦可藉由裝設之氣體過濾器52去除不純物氣體分，可 發揮大幅縮短產生臭氧氣體前沖洗用氣體流動時間的效 果。 <其他> 以上實施型態1至實施型態7中，臭氧處理裝置主要 敘述有關於可將所需臭氧產生量為數十g/h至500g/h左右 的臭氧之可用於半導體製造裝置之臭氧氣體以預定臭氧流 量、臭氧濃度供給至多臭氧氣體處理裝置。 即使以所需臭氧氣體量更大之紙漿（pu 1 p)之臭氧漂白 裝置、泳池水之臭氧處理裝置、自來水及地下水之臭氧處 理裝置、化學工廠之臭氧處理裝置取代上述臭氧處理.裝置 12亦可。例如若為所需臭氧氣體量為lkg/h至數kg/h之 處理裝置，則藉由在上述臭氧氣體供給系統10(101至104) 内搭載複數台無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n，且將 65 323187 201238888 無添加氮之臭氧產生單元7-1至7-n間所輸出之臭氧氣體 集中供給1個臭氧處理裝置，而使裝置較為低價、容易進 行、且維護性非常優良，在利用臭氧氣體供給系統之領域 可發揮高度效果。 雖已詳細說明本發明，但本發明並不限定於上述所說 明之所有狀況及例示。未例示之無數變化例只要不脫離本 發明之範圍則視為可聯想推知可得者。 (產業上之利用性） 本發明係關於附加具有為了供給臭氧氣體的複數手段 之功能之無添加氮之臭氧產生單元，以及將臭氧供給至複 數臭氧處理裝置之臭氧氣體供給系統者，其目的為獲得附 加具有為了輸出臭氧氣體的複數手段之功能之無添加氮之 臭氧產生器單元經小型化之無添加氮之臭氧產生單元，但 在臭氧氣體以外之氣體產生單元以及將產生氣體供給至複 數氣體處理裝置之氣體供給系統中，將附加具有為了輸出 氣體的複數手段之功能之氧體產生單元一體化且小型化， 明顯適用於構築搭載複數台氣體產生單元之氣體產生系 統。 【圖式簡單說明】 第1圖表示在本發明之實施型態使用的無添加氮之臭 氧產生器<構成的方塊圖。. 第2圖表示由第1圖所示無添加氮之臭氧產生器輸出 臭氧濃度特性的圖。 第3圖表示產生臭氧時藉由氧分子與光觸媒使氧分子 66 323187 201238888 解離為氧原子之機制的模式圖。 第4圖表示藉由氧原子與氧分子之三體碰撞生成臭氧 之機制的模式圖。 第5圖表示本發明實施型態1之搭載無添加氮之臭氧 產生器之臭氧氣體供給系統之構成的方塊圖。 第6圖表示第5圖所示之臭氧氣體供給系統中臭氧輸 出流量管理單元之内部構成的說明圖。 第7圖表示實施型態i之臭氧氣體供給系統中，主操 作面板之顯示狀態的模式說明圖。 第8圖表示第5圖所示之無添加氮之臭氧產生單元 内，臭氧控制部之構成的方塊圖。 第9圖表示第5圖所示之無添加氮之臭氧產生單元 内，數據記憶體之記憶内容的模式說明圖 第10圖（a)及（b)為表示對第5圖所示之無添加氮之臭 氧產生單疋進行輸出濃度控制之輸出濃度控制波形的圖。 第11圖表示一台無添加氮之臭氧產生單元中，臭氧電 源之受電電力與臭氧產生H產生臭氧濃度之特性的圖。 第12圖表不設置於實施型態2之無添加氮之臭氧產生 單π内之臭氧電源的内部構成詳細電路圖。 第13圖表示實施型態2之無添加氮之臭氧產生單元之 —組合構造的模式斜視圖。 第14圖表示第5圖所示臭氧氣體供給系統中，實施型 態3之臭氧軋體輸出流量管理單元之内部構成的說明圖。 第15圖表示實施型態3無添加氮之臭氧產生單元之組 323187 67 201238888 合構造的模式斜視圖。 第16圖表示本發明實施型態4之臭氧氣體供給系統之 構成的方塊圖。 第17圖表示實施型態4之無添加氮之臭氧產生單元之 組合構造的模式斜視圖。 第18圖表示本發明實施型態5之臭氧氣體供給系統之 構成的方塊圖。 第19圖表示實施型態5之無添加氮之臭氧產生單元之 組合構造的模式斜視圖。 第20圖表示本發明實施型態6之臭氧氣體供給系統之 構成的方塊圖。 第21圖表示實施型態6之無添加氮之臭氧產生單元之 組合構造的模式斜視圖。 第22圖表示本發明實施型態7之臭氧氣體供給系統之 構成的方塊圖。 第23圖表示實施型態7之無添加氮之臭氧產生單元之 組合構造的模式斜視圖。 第24圖表示對應實施型態2之臭氧產生單元之以往的 構成之模式說明圖。 第25圖表示原料氣體之露點與原料氣體所含水分量 之關係的..說明圖。....... 第26圖表示參考例揭示之以往之臭氧產生器的構成 圖。 第27圖表示參考例中，組合添加氮之原料氧氣與以往 68 323187 201238888 之臭氧產生器之臭氧產生内容的模式說明圖。 第28圖表示以往臭氧供給系統之内部構成的方塊圖。 【主要元件符號說明】 1 臭氧產生器 la、lb 電極 lc 介電質 Id 光觸媒 la4 戴波器電路部 la5 截波器控制電路部 1S1 原料氣體流量設定Is 1S2 選擇器 1S3 臭氧濃度設定器 1S4-A 至 1S4-F 類比開關 1S5-1 、 1S5-2 反向器 1S6 數據記憶體 1S7 電流訊號轉換器 1S8 計時器 1S9 PID控制電路 1S10 事件調整器 1S11 壓力設定器 1S12 初期脈衝寬設定器 1S13 電流轉換器 2 臭氧電源 2a 轉換器 69 323187 201238888 2al 整流電路 2a2 電容器組 2a3 平滑電抗器 2a4 截波器電路部 2a5 截波器控制電路部 2ax 平滑電路部 2b 反向器 2bl 反向器電路 2b2 反向控制電路 2c 高電壓電路部 2d 電流感測器 2p 功率元件部 3 、 53 、 73 流量調整器（MFC) 4 ' 74 自動壓力調整器（APC) 5 臭氧濃度計 6 漏水感測器 7、7_1 至 7_n 臭氧產生單元 Π 、 7X2 、 7X3 8 9 9a.、9ab、9b、 9Y 10 、7X4、7X5、7Y臭氧產生單元 系統統合管理單元 臭氧輸出流量管理單元 9bc、9c、9ca臭氧氣體控制閥 臭氧氣體輸出流量管理單元 臭氧氣體供給系統 12、12-1至12-n臭氧處理裝置 201238888 13A、13a-l 至 13a-n、13B、13b-l 至 13b-n 冷卻水入口 14、 14-1至14-n原料氣體供給口 15、 15-1至15-n臭氧氣體輸出口 16-1 至 16-n 臭氧氣體處理事件訊號 17-1 至 17-n 單元資訊訊號 19 臭氧控制部 20 臭氧氣體供給系統 22-1 至 22-n 臭氧氣體開關閥 23 排氣感測器 24 臭氧沒漏感測器 25-1 至 25-n 臭氧氣體輸出口 29-1 至 29-n 臭氧氣體輸入口 30 氣體配管集合區塊 31 氣體過濾器裝設用區塊 33 MFC裝設用區塊 34 APC裝設用區塊 35 臭氧濃度計裝設用區塊 39、39-1 至 39-n 臭氧氣體輸出口 51、52、52-1至52-n氣體過濾器 59 、 59-1 至 59-n 超高純度水分去除器 61 閥開閉器 62 壓力計 67 臭氧流量計 68_1 至 68-n 臭氧流量控制器（MFC) 71 323187 201238888 69 流量排出單元 70 臭氧供給系統 71 臭氧產生器 71a、71b 電極 71c 介電質 72 臭氧電源 73a 、 73b 流量控制器（MFC) 75 臭氧濃度計 79 臭氧控制部 80 臭氧統合管理單元 81 EMO電路 82 單元資訊I/F 83 使用者資訊I/F 84 系統管理控制部 85 主操作面板 85 、 85-1 至 85-n 、85-i操作面板 86 、 86-1 至 86_n 臭氧產生單元控制信號 90x 、 90xy 臭氧氣體控制閥 91 氣體過濾器 93a 至 93c 裝設區塊 95ab 、 95bc 單元間臭氡氣體配管 98u 、 98d 配管接頭 99 原料供給系 101 臭氧供給系統 72 323187 201238888 102 、 103 、 104、105臭氧氣體供給系統 400 氣體控制單元 500 反向器控制單元 600 臭氧產生單元 930a ' 930b 區塊本體 931 、 932 臭氧氣體控制閥收納部 933 臭氧氣體輸出部. 934 、 935 臭氧氣體分歧部 991 兩純度氧鋼瓶 992 減壓閥 993 開關閥 994 氧氣 995 原料氣體 AC1 、 AC3 交壓電流 All 至 A17" •A61至A67產生預定臭氧量所必要之設定電力量 B3 至 B5 通路 BK1 至 BK4 記憶體組 BL1 、 BL2 區塊 C 臭氧濃度 Cs 臭氧濃度之設定濃度 Cs8 、 Csl2 所求臭氧濃度 ET1 臭氧產生器輸入部 EX1 臭氧產生器輸出部 Gm 原料氣體 73 323187 201238888 HV > LV 高頻率高電壓 I 檢測電流 LO 串聯電抗器 Lb 並聯電抗 Lll 至 L17 臭氧濃度特性 P 檢測壓力 Ps 設定壓力 Q 原料氣體流量 Qs 臭氧氣體流量設定流量 Qs8 、 Qsl2 所求臭氧流量 R1 臭氧產生器内通路 R3 MFC内通路 R4 APC内通路 R5 臭氧濃度計内通路 R30a 至 R30g 配管通路 R51 氣體過濾器内通路 S8 、 S8a 、 S8b 、 S8c控制訊號 To 設定時間 Tr 變壓器 Tw 脈衝信號 W 設定電力量. Y 運轉資訊 Y8 轉情報

Claims (1)

1. 201238888 七、申請專利範圍： 1. 一種臭氧氣體供給系統，係控制氣體流量、濃度且將臭 氧氣體分別供給至複數個臭氧處理裝置之臭氧氣體供 給系統， 具備： 複數個無添加氮之臭氧產生單元、 前述複數之無添加氮之臭氧產生單元具備： 無添加氮之臭氧產生器，係在放電面塗佈用以產生 臭氧之光觸媒物質而產生臭氧者；及 臭氧電源，係控制供給至前述無添加氮之臭氧產生 器的電力者；及 質量流動控制器（MFC)，係控制輸入前述無添加氮 之臭氧產生器的原料氣體之流量者；及 自動壓力控制器（APC)，係自動控制前述無添加氮 之臭氧產生器内的壓力之内部壓力者；及 臭氧濃度計，係檢測由前述無添加氮之臭氧產生器 所輸出臭氧氣體的臭氧濃度值者；及 臭氧控制部，係用預定之設定電量驅動前述臭氧電 源作為初期動作，且在預定時間後用前述臭氧濃度計檢 測臭氧濃度，並依據此臭氧濃度與預定之臭氧濃度之比 較結果，對前述臭氧電源所供給之電力進行PID控制 者； 前述臭氧氣體供給系統復具有： 臭氧氣體輸出流量管理單元，係根據由前述複數無 1 323187 201238888 添加氮之臭氧產生單元内的複數個前述無添加氮之臭 氧產生器輸出之複數之臭氧氣體，藉由設置在内部之複 數個臭氧氣體控制閥之開閉動作，以單一或複數組合之 前述複數之臭氧輸出，而選擇性的輸出至前述複數臭氧 處理裝置中之任意臭氧處理裝置之可實行臭氧氣體輸 出流量控制者；及 臭氧輸出流量管理單元控制部，係根據來自前述複 數臭氧處理裝置之臭氧氣體處理事件訊號，控制前述複 數個無添加氮之臭氧產生單元個別之前述臭氧氣體的 輸出内容，對前述臭氧氣體輸出流量管理單元進行前述 臭氧氣體輸出流量的控制者。 2. 如申請專利範圍第1項所述之臭氧氣體供給系統，其 中，復具有至少一個水分濾除器以去除由預定之原料氣 體供給口供給之原料氣體所含之微量水分，且將氣體分 別供給至前述無添加氮之臭氧產生單元者。 3. 如申請專利範圍第2項所述之臭氧氣體供給系統，其 中，在原料氣體通過前述至少一個水分濾、除器前係含有 3000ppb以上的水分時，前述至少一個水分濾除器具有 將前述原料氣體内之水分降低到300ppb以下的水分去 除能力者。 4. 如申請專利範圍第1項所述之臭氧氣體供給系統，其 中，復具有至少一個原料氣體用氣體過濾器，將由預定 之原料氣體供給口供給之原料氣體所含之不純物氣體 去除，而將氣體分別供給至前述無添加氮之臭氧產生單 2 323187 201238888 元者。 5. 如申請專利範圍第丨項所述之臭氧氣體供給系統，其 中，前述複數個臭氧氣體控制閥包含可藉電或空氣壓力 使之開閉之電動閥或空壓閥； 月1J述臭氧氣體輸出流量管理單元控制部係輪出前 述控制訊號’使分別供給至前述複數臭氧處理裝置之臭 氧流量、臭氧濃度成為預定值者。 6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之臭氧氣 體供給系統，其中，前述複數無添加氮之臭氧產生單 疋，係分別呈現將前述無添加氮之臭氧產生器、前述臭 氡電源、前述MFC、前述APC、前述臭氧濃度計整合為 —單位之整套化構造者。 .如申凊專利範圍第1項至第5項中任一項所述之臭氧氣 體供給系統，其中，前述臭氧氣體輸出流量管理單元控 制部係具備以下之安全停止功能者： 當前述複數無添加氮之臭氧產生單元之任一者被 檢測出異常停止或漏水時，即停止對應之前述無添加氮 之臭氧產生單元，以及 系統整體檢測出排氣異常、臭氧洩漏異常時，即停 止全部之複數個無添加氮之臭氧產生單元者。 .—，臭氧氣體供給系統，係控制氣體流量、濃度且將臭 氧氣體分別供給至複數個臭氧處理裝置之臭氧氣體供 給糸統， 具備： 323187 3 201238888 複數個無添加氮之臭氧產生單元、 前述複數個臭氧產生單元，具備： 無添加氮之臭氧產生器，係在放電面塗佈用以產生 臭氧之光觸媒物質以產生臭氧者；及 臭氧電源，係控制供給至前述無添加氮之臭氧產生 器的電力者；及 與前述複數個無添加氮之臭氧產生單元相關聯之 控制手段； 前述控制手段具備： 質量流動控制器（MFC)，係控制由前述無添加氮之 臭氧產生器輸出之臭氧氣體之流量者；及 自動壓力控制器（APC)，係自動控制前述無添加氮 之臭氧產生器内的壓力之内部壓力者；及 臭氧濃度計，係檢測由前述無添加氮之臭氧產生器 輸出臭氧氣體的臭氧濃度值者；及 臭氧控制部，係用預定之設定電量驅動前述臭氧電 源作為初期動作，且依據在預定時間後用前述臭氧濃度 計檢測臭氧濃度，並以此臭氧濃度並與預定臭氧濃度之 比較結果，對前述臭氧電源所供給之電力進行PID控制 者； 前述臭氧氣體供給系統復具有：....... _ 臭氧氣體輸出流量管理單元，係接受由前述複數無 添加氮之臭氧產生單元内的複數個前述無添加氮之臭 氧產生器輸出之複數之臭氧氣體，藉由内部設置之複數 4 323187 201238888 臭氧氣體控制閥之開閉動作，以單一或複數組合之前述 複數臭氧氣體輸出，選擇性的輸出至前述複數臭氧處理 裝置中之任意臭氧處理裝置，進而可實行臭氧氣體輸出 流量控制者；及 臭氧氣體輸出流量管理單元控制部，係根據來自前 述複數個臭氧處理裝置之臭氧氣體處理事件訊號，分別 控制前述複數個無添加氮之臭氧產生單元各自之前述 臭氧氣體的輸出内容，而對前述臭氧輸出流量管理單元 進行前述臭氧氣體輸出流量控制者。 5 323187