TW201441609A - 用以提供超純水的方法及系統 - Google Patents

Abstract

本發明是有關一種用以提供超純水給半導體製造設備的方法和系統。水是透過利用一自由基淨化系統和一自由基移除系統來處理。自由基淨化系統可藉一自由基先驅化合物，例如過硫酸銨來進行光化幅射。自由基移除系統可包含一還原劑的使用。超純水可更進一步透過利用離子交換媒介和脫氣裝置加以處理。可利用控制系統來調整先驅化合物的添加量、光化幅射的強度、及還原劑添加入水的量。

Description

用以提供超純水的方法及系統

本發明是有關一種提供超純水的方法及系統，尤其是有關降低或者保持可被使用在製造半導體裝置或者其部件期間的超純水的污染物水平的方法及系統。

艾傑克(Ejzak)在美國專利第4,277,438號中揭露一種可在水的溶液裡測量碳和其他有機物之量的方法和裝置。一採用紫外線幅射的多級反應器被用來提升一試樣的氧化。氧和例如過硫酸鈉的氧化劑在被照射前被引入溶液內。

馬丁(Martin)在美國專利號第6,991,735號中揭露一種自由基產生器和淨化水系統的方法。

本發明一或更多的型態係有關一種對半導體製造設備提供超純水的方法。在本發明的一些實施例中，這種方法可包含下列一或更多動作：提供總有機碳(TOC)值少於約25ppb的入口水；將至少一自由基先驅化合物引入水內；將該至少一自由基先驅化合物轉變成至少一自由基淨化物種；由該水中移除任何微粒的至少一部分以產生超純水；及將至少一部分的超純水供應至該半導體製造設備。

此方法可進一步包含至少部分依據該入口水的TOC值，來調節該至少一先驅化合物的添加速率的步驟。

本發明一或更多的型態係有關一種對半導體製造設備提供超純水的系統。在本發明的一些實施例中，該系統可包含：TOC值小於約25ppb的水源、一與該水源流體連接且建構成可照射來自該水源的水的光化幅射反應器、一設置成以導引一自由基先驅化合物進入該水內的先驅化合物供應源、及流體連接的設於光化幅射反應器的下游且設於與半導體製造設備流體連接的超純水分配系統的上游之一微粒濾器。

本發明一或更多的型態係有關用於處理水的系統。依據本發明的一些實施例，該系統可包含一與電阻係數至少為15百萬歐姆(megohms)的水源成流體連接的自由基淨化系統、一與自由基淨化系統的下游成流體連接的微粒清除系統、一與該微粒清除系統的下游成流體連接的超純水輸送系統、及將該超純水輸送系統流體連接至自由基淨化系統的水回傳系統。

本發明一或更多的型態係與一儲存有電腦可讀取信號的電腦可讀取媒體有關，該等電腦可讀取信號界定多個指令，由於藉至少一處理器執行，該等指令指示該至少一處理器執行一種調節將至少一自由基先驅化合物添加入TOC值小於約25ppb的入口水的方法。該執行方法的步驟可包含產生一或更多至少部分是依據入口水的TOC值的驅動信號，及將該一或更多驅動信號傳送至該至少一先驅化合物的至少一供應源，該至少一供應源是配置成可將該至少一先驅化合物引入該入口水內。

本發明一或更多的型態也係有關一種用於處理水的系統。在本發明的一些實施例中，該系統可包含一主光化幅射反應器，以及一配置 成將至少一過硫酸先驅化合物引入主光化幅射反應器內的過硫酸先驅化合物供應源。該系統也可包含一設於主光化幅射反應器上游的總有機碳(TOC)濃度感測器、以及一設於主光化幅射反應器下游的過硫酸濃度感測器。也可設置一還原劑供應源及一還原劑濃度感測器，該還原劑供應源配置成將至少一還原劑引入主光化幅射反應器下游，該還原劑濃度感測器設於該至少一還原劑的添加點下游。該系統也可包含一控制器，可操作性的連接，以從該TOC濃度感測器、該過硫酸濃度感測器、及該還原劑濃度感測器的至少一者接收至少一輸入信號，及產生至少一控制信號，以調節該過硫酸先驅化合物被導引入該主光化幅射反應器的速率、該主光化幅射反應器內的光化幅射的強度、以及該還原劑被導引入該系統的速率的其中一者。

在本發明的一些實施例中，用於處理水的系統可更進一步包含一設於主光化幅射反應器上游的逆滲透單元。該系統也可更進一步包含一設於主光化幅射反應器下游的次光化幅射反應器。該系統也可更進一步包含一設於主光化幅射反應器下游的微粒濾器。該系統也可更進一步包含一設於主光化幅射反應器下游的超微過濾裝置。在該系統裡也可設置至少一選自於由熱交換器、除氣器、微粒濾器、離子淨化裝置及離子交換柱所構成的群組的作業設備。離子交換柱可設於TOC濃度感測器上游。

該系統也可包含一設於主光化幅射反應器上游的水源，而該主光化幅射反應器是包含一或更多選自於由逆滲透濾器、電透析裝置、去電離裝置、分餾裝置、離子交換柱及其等的結合所構成的群組的作業設備。在一些實施例中，來自水源的水可包含小於約25ppb的TOC。該系統更進一步可包含一設於主光化幅射反應器下游的TOC濃度感測器。還原劑可以 是二氧化硫。

本發明一或更多的型態係有關一種用於處理水的方法。在本發明的一些實施例中，這種方法可包含：提供一待處理水；測量該待處理水的總有機碳(TOC)值；至少部分依據測得的該待處理水的TOC值的至少一輸入信號，來將過硫酸陰離子導引入該待處理水內；將包含有過硫酸陰離子的水導引入一主反應器內；在該反應器內，使在水中的過硫酸陰離子暴露於紫外光下，以產生一被照射過的水流；至少部分依據選自於由該待處理水的TOC值、該反應器下游的水的過硫酸值、及過硫酸陰離子的添加速率所構成的群組的至少一輸入信號，來調整該紫外光的強度；及將一還原劑導引入該被照射過的水。

在本發明的一些實施例中，該方法可更進一步包含在位於該主反應器下游的次反應器內，將被照射過的水暴露在紫外光下的步驟。該方法也可包含從該水中移除溶解的固體及溶解的氣體的步驟。這方法也可包含在提供該待處理水至該反應器容器之前，先處理該待處理水的步驟。這方法可更進一步包含測量該被照射過的水的還原劑值的步驟。這方法也更進一步包含依據測得的還原劑值，將該還原劑導引入被照射過的水的步驟。還原劑可以是二氧化硫。

本發明一或更多的型態係有關一種用於測量在液體流內的一化合物濃度的方法。在本發明的一些實施例中，這方法可包含測量該液體流的第一傳導率；照射該液體流；在照射步驟之後，測量該液體流的第二傳導率；及至少部分依據該第一傳導率測量值及第二傳導率測量值，來計算在該液體流內的該化合物的濃度。被測量的該化合物可以是過硫酸。 照射該液體流的步驟包含將該包含有過硫酸的一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。被測量的化合物也可以是二氧化硫。照射該液體流的步驟包含將該包含有二氧化硫的一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。該方法可包含將該液體流導引入第一電導測定池內，以測量該液體流的第一傳導率的步驟。該方法可另包含將該液體流導引入第二電導測定池內，以測量該液體流的第二傳導率的步驟。這方法可包含在測量該第一傳導率之前，先在一光化幅射反應器內照射該液體流的步驟。這方法可包含在光化幅射反應器內照射該液體流之前，先將一過硫酸先驅化合物導引入該液體流的步驟。

本發明一或更多的型態係有關一種用於控制將一還原劑導引入一液體流的系統，包含一過硫酸濃度感測器，與該液體流成流體連通；一二氧化硫供應源，設置以將二氧化硫導入在該過硫酸濃度感測器下游的液體流；一二氧化硫濃度感測器，與該液體流成流體連通，且係設於該二氧化硫供應源的下游；及一控制器，建構以產生一控制信號，用以依據該過硫酸濃度感測器及二氧化硫濃度感測器的其中任一者所發出的至少一輸入信號，來調節該二氧化硫被引入該液體流的添加速率及量的至少其中一者。

在本發明的一些實施例中，過硫酸濃度感測器可包含至少一電導測定池。過硫酸濃度感測器也可包含一紫外光供應源。二氧化硫濃度感測器可包含一電導測定池。二氧化硫濃度感測器也可包含一紫外光供應源。該系統可包含一設於二氧化硫濃度感測器上游的光化幅射反應器。該系統可包含一過硫酸先驅化合物供應源，設置以將至少一過硫酸先驅化合物導入主光化幅射反應器內。該系統可包含一設於光化幅射反應器上游的 總有機碳濃度感測器。該系統可包含一設於光化幅射反應器下游的總有機碳濃度感測器。

本發明一或更多的型態係有關一種光化幅射反應器，包含一容器，及在該容器內的第一陣列管，第一陣列管包含第一組平行管及第二組平行管，該第二組平行管的每一管具有一各別縱軸線，與該第一組平行管的每一管的各別縱軸線成正交，每一管包含至少一紫外線燈。

在一些實施例中，光化幅射反應器可另包含第二陣列管，其包含第三組平行管及第四組平行管，該第四組平行管的每一管具有一各別縱軸線，與該第三組平行管的每一管的各別縱軸線成正交。每一管可包含至少一紫外線燈。在一些實施例中，第四組平行管的每一管具有一縱軸線，與該第二組平行管及第一組平行管之其中一者的各別縱軸線成正交。

第二陣列管可被配置成界定一平面，該平面界定成與第一陣列管所界定的一平面相距一預定距離。每一管的各末端係固定至該容器的壁上。第一陣列管及第二陣列管的至少其中一者的管延伸跨越該容器的內部體積。第一組平行管及第二組平行管之其中一者係與第三組平行管及第四組平行管的之其中一者相距一預定距離設置。

本發明一或更多的型態係有關一種用於照射在一容器內的液體的方法。該方法可包含對在容器內的第一組紫外線燈提供能量，該第一組紫外線燈的每一者係設置成可投射出與第一光照向量相平行的光化幅射；及對在容器內的第二組紫外線燈提供能量，該第二組紫外線燈的每一者係設置成可投射出與第二光照向量相平行的光化幅射，而該第二光照向量實質上是垂直於第一光照向量。

在一些實施例中，該方法可包含調整該第一組紫外線燈的強度的步驟。該方法也可另包含調整強度第二組紫外線燈的步驟。該方法可包含依據液體的總有機碳(TOC)濃度的測量值、過硫酸濃度的測量值、及液體被引入容器的流率的測量值的至少其中一者，以提供能量給該第一組紫外線燈及第二組紫外線燈的至少一燈的步驟。該方法可包含依據該液體的總有機碳(TOC)濃度的測量值、過硫酸濃度的測量值、及該液體被引入該容器的流率的測量值的至少其中一者，以切斷該第一組紫外線燈及第二組紫外線燈的至少一燈的能量的步驟。

附圖並未按比例描繪。在各圖式中，相同或者差不多相同的元件均是以相似的數字標示。為了清晰起見，圖式並未標示每一元件。

100‧‧‧水處理系統

101‧‧‧第一處理系統

102‧‧‧第二處理系統

103‧‧‧分配系統

105‧‧‧控制系統

106-108‧‧‧感測器

110‧‧‧水源

120‧‧‧反應器

122‧‧‧先驅處理化合物供應源

124‧‧‧次系統

130‧‧‧致冷器

140L‧‧‧第一離子交換柱

140P‧‧‧第二離子交換柱

150‧‧‧顆粒過濾器

160‧‧‧除氣器

162‧‧‧真空源

166‧‧‧泵

172,174‧‧‧超微過濾裝置

176‧‧‧次系統

178,179‧‧‧循環系統

180‧‧‧微粒濾器

190‧‧‧岐管

200‧‧‧水處理系統

206-209‧‧‧感測器

210‧‧‧水源

212‧‧‧逆滲透單元

214‧‧‧過濾器

216‧‧‧先驅化合物供應源

218‧‧‧自由基淨化系統

220‧‧‧被照射過的水流

221‧‧‧光化幅射反應器

222‧‧‧被照射過的水流

224‧‧‧還原劑供應源

226‧‧‧股流

228‧‧‧處理器

230‧‧‧添加點

232‧‧‧控制系統

300‧‧‧反應器容器

305‧‧‧岐管

310‧‧‧入口

315‧‧‧隔板

320‧‧‧出口

325‧‧‧上反應室

330‧‧‧下反應室

335a-c‧‧‧第一組平行管

335b‧‧‧第一管

340a-c‧‧‧管

340b‧‧‧第二管

345‧‧‧第一陣列

350‧‧‧第二陣列

355‧‧‧第三陣列

360‧‧‧第四陣列

365a-b‧‧‧管

370a-b‧‧‧管

410a-c‧‧‧第一組的管

412a-c‧‧‧第二組的管

414,420,422,424‧‧‧第二陣列的燈

416‧‧‧光圖案

418‧‧‧光照向量

420,422‧‧‧第一組的燈

426,428‧‧‧第一陣列的燈

505,508‧‧‧感測器

520‧‧‧水股流

522‧‧‧股流

526‧‧‧水股流

530‧‧‧還原劑添加點

532‧‧‧控制器

605‧‧‧處理器

620‧‧‧輸入裝置

630‧‧‧輸出裝置

640‧‧‧記憶體裝置

650‧‧‧記憶體裝置

660‧‧‧介面

圖1是一例示依據本發明的一或更多實施例的系統的示意圖式；圖2是一例示依據本發明的一或更多實施例的系統的示意圖式；圖3是一例示依據本發明的一或更多實施例的容器的示意圖式；圖4A是一例示依據本發明的一或更多實施例的容器的示意圖式；圖4B是一例示依據本發明的一或更多實施例的容器的示意圖式；是A概要圖式；圖5是一例示依據本發明的一或更多實施例的感測器及控制器系統的示意圖式；圖6是例示處理器或控制系統的示意圖式，本發明的一或更多的實施例係可依據此處理器或控制系統而被實施；圖7是一顯示依據本發明一些實施例的超純水成品的水質的圖表； 圖8是顯示依據本發明的一或更多實施例的總有機碳(TOC)濃度及時間之間的關係的圖表；圖9是顯示依據本發明的一或更多實施例的總有機碳(TOC)濃度及時間之間的關係的圖表；圖10是顯示依據本發明的一或更多實施例的總有機碳(TOC)濃度及時間之間的關係的圖表；圖11是顯示依據本發明的一或更多實施例的總有機碳(TOC)濃度及時間之間的關係的圖表；圖12是顯示依據本發明的一或更多實施例的殘留過硫酸及時間之間的關係的圖表；及圖13是顯示依據本發明的一或更多實施例的二氧化硫濃度及傳導率的變化之間的關係的圖表。

本發明一或更多的型態係有關水處理或淨化系統和技術。本發明的各種系統及技術一般上是利用或者包含一或更多作業設備，以由一製程流體或製程股流中把不要的物種移除。可將複數作業設備以序列流或平行流的方式配置，或是以序列流及平行流配置的組合，以便利非選擇或選擇性的移除或者減少多種目標物種或化合物的濃度或水平，該等目標物種或化合物在一製程流裡一般上是不良或是被排斥的。此外，本發明的系統及技術可以利用一或更多作業設備，以便利調整該系統的作業設備所產生的物種或副產品物種的濃度。本發明的某些型態係有關用以處理或者淨化水的技術及系統或其等的元件，該水在一些情形下具有低量的雜質或污染物的特質。本發明的某些有利型態係有關可提供超純水的系統及技術。 本發明的特別有利型態係有關可提供使用在半導體製程或作業中的超純水的系統及技術。在一些情形中，本發明提供可在循環水或者超純水系統中提供以維持包含水或超純水的水回路的水或超純水的特性之方法補充水的系統及技術。在一些情形中，本發明的系統及技術可將補充或入口水或超純水與經處理的水或者超純水相混合。本發明的另外型態是有關適合水處理或淨化系統使用的控制系統及技術。本發明的進一步型態可有關透過提供超純水來促進半導體製造作業的控制系統及技術。事實上，本發明的某些型態係有關利用前饋式或反饋式或者兩者，來處理或淨化水或超純水的控制系統及技術。本發明的進一步型態可有關一種用以測量在水或超純水或液體流內的目標物種或化合物的水平或濃度的技術。該測量技術可利用利於提供超純水的控制系統及技術。

依據本發明的至少一種型態，其一些實施例可包含用於處理水的系統。本發明的系統及技術可包括利用淨化水來創造有利於自由基淨化條件的第一處理組列，及包括一或更多利用作業設備來移除或者至少降低上游過程的副產品濃度的輔助處理組列。用於處理水的系統可包含至少一自由基淨化系統，與至少一含有來自一或更多上游過程的副產品的水源相流體連接。在本發明的一些型態中，該至少一水源可以是純的，或甚至是超純的，以及較佳者是其電阻係數至少是15百萬歐姆厘米(megohm cm)的水。該用於處理水的系統也可包含或者流體連接到至少一微粒清除系統及至少一超純水輸送系統；該微粒清除系統與至少一自由基淨化系統的下游成流體連接，而該純水輸送系統與至少一微粒清除系統的下游成流體連接。此外，該用於處理水的系統一般上也包含至少一水回傳系統，將該至 少一超純水輸送系統流體連接至該至少一自由基淨化系統。在一些情形中，該自由基淨化系統基本上，或者儘可能包含至少一先驅化合物供應源。該至少一先驅化合物供應源一般上被設置或者建造和配置成可導引至少一自由基先驅化合物進入來自至少一水源的至少一部分水中。自由基淨化系統可另包含至少一光化幅射源，可有或沒有至少一額外的裝置，也可在水裡致動或轉變至少一先驅化合物成為至少一自由基淨化物種。在還有其他情況裡，微粒清除系統可包含至少一超微過濾裝置。一般上，該至少一超微過濾裝置與至少一光化幅射源的下游成流體連接，且較佳者與至少一超純水輸送系統的上游成流體連接。

依據本發明的至少另一種型態，其一些實施例可有關為半導體製造設備提供超純水的系統。該系統可包含一或更多與至少一光化幅射反應器成流體連接的水源。較佳者該至少一反應器可構造成照射來自水源的水。該系統可另包含一或更多的先驅化合物供應源。該一或更多的先驅化合物供應源設置成可導引一或更多的自由基先驅化合物進入水源的水內。該系統也可包含至少一微粒濾器，與至少一或更多的光化幅射反應器的下游成流體連接，且較佳者是與一超純水分配系統的上游流體連接。在本發明的一些有利實施例中。超純水分配系統是流體連接至半導體製造設備。水源一般上提供總有機碳(TOC)值小於約25ppb的水。該提供超純水的系統可另包含一再循環管線，將一般上是其出口孔的超純水分配系統流體連接至來源、光化幅射反應器及微粒濾器的至少其中一者。

依據本發明的一些型態，本發明的一些實施例是有關一種將超純水提供給半導體製造設備的方法。這種方法可包含下列一或更多動 作：提供總有機碳(TOC)值少於約25ppb的入口水；將至少一自由基先驅化合物引入水內；及將該至少一自由基先驅化合物轉變成至少一自由基淨化物種。該方法可另包含下列一或更多動作：由該水中移除任何微粒的至少一部分，以產生超純水；及將至少一部分的超純水供應至該半導體製造設備。

依據其他型態，本發明的一些實施例係與一儲存有電腦可讀取信號的電腦可讀取媒體有關，該等電腦可讀取信號界定多個指令，由於藉至少一處理器，該等指令指示該至少一處理器去執行一種調節方法，調節該至少一自由基先驅化合物被添加至入口水時的速率。在一些情形中，入口水可以是純或者超純水，但是較佳者是其TOC值是小於約25ppb者。該至少一處理器所執行的方法可包含產生一或更多至少部分是依據入口水的TOC值的驅動信號；及將該一或更多驅動信號傳送至該至少一先驅化合物的至少一供應源，該至少一供應源是配置成可將該至少一先驅化合物引入該入口水內。

依據本發明其他型態，本發明的一些實施例可包括用於處理水的系統。該系統可包含一主光化幅射反應器。該系統可另包含一配置成將至少一過硫酸先驅化合物引入主光化幅射反應器內的過硫酸先驅化合物供應源。該系統也可包含一或更多諸如設於主光化幅射反應器上游的總有機碳(TOC)濃度感測器。該系統可另包含一設於主光化幅射反應器下游的過硫酸濃度感測器。該系統可另包含一還原劑供應源，配置成將至少一還原劑由主光化幅射反應器下游引入。也可設置一還原劑濃度感測器。也可將該還原劑濃度感測器設於該至少一還原劑的添加點下游。也可設置一控制 器。該控制器可操作性的連接，以從該TOC濃度感測器、該過硫酸濃度感測器、及該還原劑濃度感測器的至少一者接收至少一輸入信號。該控制器可調節該過硫酸先驅化合物被導引入該主光化幅射反應器的速率、該主光化幅射反應器內的光化幅射的強度、以及該還原劑被導引入該系統的速率的至少其中一者。

依據本發明的進一步型態，其提供一種用於處理水的方法。該方法可包含提供待處理水。該方法也可包含測量待處理水的TOC值，及部分依據測得的該待處理水的TOC值的至少一輸入信號，來將過硫酸陰離子導引入該待處理水內。該方法也可包含將包含有過硫酸陰離子的水導引入一主反應器內，及在該反應器內，使在水中的過硫酸陰離子暴露於紫外光下，以產生一被照射過的水流。該方法可另包含部分依據由包括有該待處理水的TOC值、該反應器下游的水的過硫酸值、及過硫酸陰離子的添加速率等的群組中選出的至少一輸入信號，來調整該紫外光的強度。一還原劑可被導引入該被照射過的水。

依據本發明的進一步型態，其提供一種用於測量在液體流內的一化合物濃度的方法。該方法可包含測量該液體流的第一傳導率及照射該液體流的一部份。該方法可另包含在照射步驟之後，測量該液體流的第二傳導率，及部分依據該第一傳導率測量值及第二傳導率測量值，來計算在該液體流內的該化合物的濃度。在本發明的一些實施例中，這種化合物可以是過硫酸或者二氧化硫。

依據本發明的進一步型態，其提供一種導引二氧化硫入一液體流的控制方法。該系統可包含與液體流流體連通的過硫酸濃度感測器。 該系統可另包含二氧化硫供應源。二氧化硫可被設置成可以將二氧化硫導入在過硫酸濃度感測器下游的液體流。該系統可另包含一二氧化硫濃度感測器，與該液體流成流體連通，且係設於該二氧化硫供應源的下游。該系統可另包含一控制器。該控制器建構以產生一控制信號，用以依據該過硫酸濃度感測器及二氧化硫濃度感測器的其中一者所發出的至少一輸入信號，來調節該二氧化硫被引入該液體流的添加速率及量的至少其中一者。

依據本發明的進一步型態，其提供一光化幅射反應器。光化幅射反應器可包含一容器，及在該容器內的第一陣列管。第一陣列管包含第一組平行管及第二組平行管。每一管可包含至少一紫外線燈，且第一組平行管的每一管係設置成使其縱軸線是與第二組平行管的每一管的縱軸線成正交。

在一或更多本發明的實施例中，其等之任一者可能是與本發明一或更多型態互為相關的，此中所揭示的系統及技術可以利用一或更多的附屬系統來便利調整或者調節至少一作業設備或者元件的至少一操作參數、狀態或條件；或者調整製程的一或更多特性或是物理性能。為便利調整或調節，本發明的一或更多的實施例可以利用控制器及指示裝置，以提供一或更多元件或製程的狀態或條件。例如，可利用至少一感測器以提供例如來自來源的水、進入或者離開自由基淨化系統的水、進入或者離開微粒清除系統的水、進入或者留在光化幅射反應器內的水、或是其他下游過程的水的內含特性或外含特性。因此，根據一尤其有利的實施例，本發明的系統及技術可以與一或更多感測器或者其他指示裝置，例如組成物分析器、電導測定池等有關，其等可提供進入或者離開系統的任何作業設備的 水的狀態、特性、或品質的資訊。

圖1概要顯示一依據本發明一或更多的型態的系統100。系統100可以是水處理或者淨化系統，提供可被視為是超純水的水。在本發明的一些特別有利的實施例中，系統100可以是淨化系統，提供適于使用在半導體製造設備的超純水，或者至少保持超純水的品質。本發明的另外型態是有關一種可利用超純水以對一或更多的半導體製造設備(未顯示)提供經處理的超純水的系統100。因此，依據本發明的某些型態，系統100可以是一種水處理系統，可降低可能存在於一或更多水源110內的補充水或入口水的一或更多雜質或污染物的濃度、內容物或水平，及提供經處理的水給一使用超純水的系統。

如範例所例示的，系統100可包含一或更多的第一或主處理組列或系統101，連接至一或更多的第二或次處理組列或系統102。系統100更進一步可包含至少一水分配系統103，流體連接至至少一次處理系統，且甚至在更有利的型態中，連接至至少一主處理系統。更特別有利的實施例可包含至少一流動方向的控制裝置，設於主處理系統、次處理系統及水分配系統中的至少其中一者內。流動方向控制裝置的非限制性範例包括止回閥和溢流口。

較佳者，水源110提供基本上包含低量雜質的水。更佳者，水源110的水是由包含總有機碳量或值約小於25ppb或甚至約小於20ppb，如尿素，及電阻係數至少約為15百萬歐姆厘米或甚至至少約為18百萬歐姆厘米的群組中選出的特性的超純水。第一或主處理系統101可更進一步包含至少一流體連接至反應器120的先驅處理化合物供應源122。

從水源110被導引入系統100的水一般上，或更佳者，可具有低量雜質的特點。例如，本發明的一些實施例採用先前已經藉一或更多採用逆滲透、電透析、去電離分餾、離子交換或該等操作的組合的處理組列(未顯示)加以處理或淨化的純水或超純水，或其等的混合物。如所述者，本發明的有利實施例所涉及的來自水源110的超純入口水一般上具有低傳導率或者高電阻係數，至少約為15百萬歐姆厘米，較佳者至少約為18百萬歐姆厘米，及/或具有低水平的污染物，例如約小於50ppb、而較佳者約小於25ppb的低總有機碳量，一般上例如是尿素或者其他碳化合物或者代用品。在一些實施例中，入口水可低到為1ppb。在其他實施例中，入口水可低到為0.5ppb。在另外的實施例中，入口水的電阻係數可大約是1百萬歐姆厘米。

在本發明的一些獨特實施例中，第一處理系統101可包含至少一自由基淨化系統。自由基淨化系統101可包含至少一流體連接至至少一水源110的自由基淨化反應器120，例如幅射反應器。反應器120可以是塞流反應器(plug flow reactor)或連續攪拌槽反應器(continuously stirred tank reactor)，或者是其等的結合。在一些實施例中，塞流反應器可防止在反應器內因燈的較低照射強度，例如短路而發生的盲區域或低強度區域的可能性。塞流反應器被定義為一種可使流體的層流路徑容易通過反應器的反應器，其具有平行，非紊流的流動路徑。反應器120的尺寸一般上是建構成可提供足夠的停留時間，使在反應器內流動的水的自由基物種足以清除、降低、或者將雜質(一般上是有機的碳基雜質)至少一至少一成為一惰性化合物、一或更多可被從水中清除的化合物、或者是至少一種可比該至少 一雜質易於被移除的化合物。

反應器可另基于所期望的系統流率來設計，以在反應器內提供足夠或所需的停留時間。在一些實施例中，水通過系統的速率可依據在系統下游的經處理的水的需求，或在系統上游被利用的水的流率，或者兩者來設定。在一些範例中，水通過系統、或通過每一個反應器的流率可介於約每分鐘1加侖(gpm)和2000gpm之間。在特定範例中，流率可以從大約400gpm到大約1300gpm。在其他特定範例中，流率可從大約400gpm到大約1900gpm。反應器及其他作業設備及系統的設備，例如幫浦和流量閥，可被選擇及尺寸設計成可允許從大約400gpm到大約1900gpm的流率的波動或變化。

在自由基淨化系統中，水中的有機化合物可藉一或更多的自由基物種來氧化成二氧化碳，而可被一或更多的下游作業設備除去。反應器120可包含至少一自由基活化裝置，將一或更多的先驅化合物轉變成一或更多的自由基淨化物種。例如，反應器120在一或更多的反應室內可包含一或更多的燈，以照射水或者對水提供光化幅射，且將先驅化合物分割成一或更多的自由基物種。

反應器可透過一或更多的隔板分割成兩間反應室，隔板介於該等反應室之間。隔板可為反應器提供混合或紊流，或者防止混合或促成反應器內部(如反應室)的層流、平行流路徑。在一些實施例中，一反應器入口與第一反應室流體連通，而一反應器出口與第二反應室流體連通。

在一些實施例中，至少有三個反應室串列的配置在反應器內，每一個反應室至少有一紫外線(UV)燈，用以在各種功率電平下以185 奈米(nm)、220奈米及/或254奈米，或者是介於約185奈米到約254奈米的範圍之間的光照射在各個反應室內的水。串列配置的反應器組可平行配置。例如，串聯的第一組反應器可平行於第二組反應器配置，其中每一組有三個反應器，共為六個反應器。在每一組內的任何一或更多的反應器隨時都可使用。在一些實施例中，全部的反應器可被使用，而在其他實施例中，只有一組反應器可使用。

存在於市面上，可充當自由基淨化系統的組件的光化幅射系統包括例如來自伊利諾州，寬特羅(Quantrol)，那伯維(Naperville)的AQUAFINE^® UV系統，及來自肯塔基州厄蘭格市的亞逵尼斯公司(Aquionics)的系統。

值得一提的是，本發明不局限於單一先驅化合物，而可採用複數先驅化合物。在一些實施例中，先驅化合物可用來使不良的物種降解/退化。在其他實施例中，先驅化合物可被使用以將不要的成份轉變成可被移除的成份，例如電離的物種，或者是弱帶電荷的物種。複數先驅化合物可被利用以產生多數的自由基物種。此補充配置在第一自由基淨化物種是用以選擇性的降解第一種類的不要的化合物，而第二自由基物種選擇性的降解其他不要的混合物的情況時可能有利。

此外，可採用能容易的被轉變為第一轉變物種或第一自由基物種的第一先驅化合物。該第一自由基物種之後能將第二先驅化合物轉變成第二轉變物種或第二自由基物種。此串聯反應在第一自由基淨化物種是用以選擇性的降解或轉變第一種類的不要的化合物，而第二自由基物種選擇性的降解或轉變其他不要化合物的情況，或是在第二先驅化合物在轉變 或活化成第二自由基物種時不良的需要高能量水平時的情況可能有利。複數化合物可被用來提供複數淨化物種。

該一或更多的先驅化合物可以是任何可被轉變為自由基淨化物種，或可協助自由基淨化物種轉變的化合物。非限制性的範例包括過硫酸鹽，例如鹼和鹼金屬過硫酸、及過硫酸銨或過硫酸銨、過氧化氫、過氧化物鹽，例如鹼和鹼金屬過氧化物，過硼酸鹽(perborate salts)，例如鹼和鹼金屬過硼酸鹽、過氧二硫酸鹽(peroxydisulfate salts)，例如鹼和鹼金屬過氧二硫酸鹽和過氧二硫酸鹽銨，酸，例如過氧二硫酸，過氧單硫酸或卡羅酸(Caro’s acid)，及臭氧，以及其等的組合，如食人魚溶液(piranha solution)。一或更多先驅化合物的量可由污染物的類型來決定。先驅化合物基本上可由過硫酸銨組成，因過硫酸銨對半導體製造作業而言是有利的，因為它可提供不會被視為是污染物的副產品，或者因為他們可藉例如離子交換系統而被容易的除去；其與包含過硫酸鈉的先驅化合物形成對比，因該先驅化合物會生產鈉物種，不容易被移除，且/或將不良的污染半導體裝置。

在其他的一些情形中，系統100可包含至少一除氣器160，及選擇性的包含至少一設於反應器120下游的微粒濾器。在一些情形中，系統100可更進一步包含至少一裝置，將來自水的任何離子或帶電物種的至少一部分移除。例如，在淨化系統101或微粒清除系統102的其一或兩者內的系統100可包含一離子交換媒介床或電力驅動的離子淨化裝置，例如電透析裝置或去電離裝置。在本發明尤其有利的型態中，系統100可包含具有一離子交換樹脂床的第一、主要或前導的離子交換柱140L，及包含也 具有一離子交換樹脂床的第二、居後或純化離子交換柱140P，該等離子交換樹脂床各別沿著系統100內的水流動路徑相互成串列配置。該等離子交換柱可包含一具有陰離子交換媒介及陽離子交換媒介的混合床。不過也可採用其他型態。例如，前導的離子交換柱140L可包含串列配置的層或柱；第一層或柱主要包含陰離子交換媒介，而第二柱主要包含陽離子交換媒介。同樣的，雖然純化柱140P可包含具陰離子交換媒介和陽離子交換媒介的混合床，純化柱140P也可包含一種交換媒介的串列配置的層或柱；第一柱主要可包含陰離子交換媒介，而第二柱主要可包含陽離子交換媒介。第一和第二層或柱的任何一者可設於包含140L或140P的單一容器內，而充當容納在該等柱內的媒介的層床。在離子交換柱140L和140P內的離子交換媒介可包括任何合適的樹脂，只要是可除去硫酸鹽物種、二氧化碳及氨水或銨，和水源110的任何其他不要物種或污染物，或是自由基淨化過程的副產品即可。離子交換柱可以是包含有陰離子和陽離子樹脂的離子交換柱混合床。

市面上既有可被採用的媒介或離子交換樹脂包括但不局限於來自賓州、瓦倫代爾的西門子水技術公司的NR30 MEG PPQ，USF^TM MEG PPQ和USF^TM NANO樹脂，和來自密其根州、米蘭市的道(Dow)化學公司的DOWEX®樹脂。

在本發明的另外實施例中，第二處理系統102可包含或為微粒清除系統。例如，系統100可另包含至少一顆粒過濾器150。過濾器150一般上包含一過濾薄膜，可移除或者困陷至少一目標尺寸的顆粒(微粒)。例如，過濾器150可被建構成包含過濾媒介或者一或更多的薄膜，以困陷 全部或至少大多數其平均直徑至少約為10微米的顆粒；在一些情形中，平均直徑至少約為1微米，在其他情形中，平均直徑至少約為0.05微米，甚至在其他情形中，平均直徑至少約為0.02微米，平均直徑是取決於與分配系統103相連接的使用點的需求而定。過濾器150可包含一匣式過濾器，其薄膜可保留那比大於約0.01微米的顆粒。

微粒濾器(未顯示)可選擇性的被利用，來移除從供應源122與一或更多的先驅化合物一起被導引入的顆粒。此過濾器，如過濾器150也可移除大於0.02微米的顆粒。

在一些情形中，微粒清除系統102可包含一或更多的超微過濾裝置172及174，各包含一薄膜，以阻止具有不想要的尺寸特性的顆粒與成品水一起進入水分配系統內。較佳者，至少有兩個超微過濾裝置串列的配置，以協助移除例如大於約0.1微米的微粒，在一些情形中，大於0.05微米的微粒，且在其他情形中，大於0.02微米的微粒。例如，超微過濾裝置172及174可包含薄膜，以在使用點處將大於0.05微米的微粒的目標濃度或所需濃度，降低至每公升成品水約小於100計數(counts)的水平。超微過濾裝置172及174的建構和配置可取決於在超純水成品中的微粒的目標微粒濃度及尺寸而定。在本發明的一些實施例中，過濾器172移除至少大多數的目標尺寸的微粒，且過濾器174充當一純化器，確保對水分配系統103而言，微粒的濃度是在小於或者等於目標微粒濃度或者所需要的微粒濃度的水平。在這型態中，來自過濾器172的被阻留的水股流一般上包含多數困陷的微粒，且可被排出或者丟掉，或者在其他過程裡被使用。但是較佳者，至少部分被阻留的水股流是被導引入一包含薄膜或媒介以困陷至少 一部分微粒的微粒濾器180內。由微粒濾器滲透出，且其中大部分的微粒經被移除的水股流可被引向系統100的上游作業設備，與例如，但非侷限於來自分配系統103的返回或循環未使用的超純成品水、由水源110來而被導引入自由基淨化系統101的入口水、來自反應器120、過濾器150、除氣器160、前導離子交換柱140L或純化離子交換柱140P，或者其等的組合的至少經部分處理的水相混合。如同過濾器150一般，過濾器180也可建構成以將一特定尺寸的微粒材料水平加以移除或者減低抵一微粒或目標水平。

除氣器160可包含一薄膜接觸器或者任何作業設備，可降低水中的任何溶解氣體或先驅化合物的其他氣體副產品的濃度。較佳者，除氣器降低在水裡的任何被溶解的氧含量、被溶解的氮含量和被溶解的二氧化碳含量。一般上，除氣氣160採用一可便利移除水中的溶解氣體的接觸薄膜及真空源162。此處可被採用的非限制性範例的除氣器包括由北卡羅來納州夏洛特郡的薄膜(Membrana)公司所販售的LIQUI-CEL®薄膜接觸器。

其他輔助作業設備可被利用以調整提供到一用途點，其可為半導體製造設備的水的至少一內含或外含特質。例如，可將一熱交換器、例如致冷器130設於超純水分配系統103的上游以降低可輸送至至少一半導體製造設備的至少一部分超純水的溫度。如所例示者，致冷器130被設置於反應器120下游，但是在除氣器160的上游。不過，本發明並不局限於所提出的範例配置，且一或更多的熱交換器可例如，與在微粒清除系統102下游，但是在水分配系統103上游的超純水成品成熱連通。的確，可採用複數熱交換器。例如，第一熱交換器，例如加熱器，可加熱具有至少一自由基先驅化合物的水，以協助致動或轉變先驅化合物成為一或更多的自由 基淨化物種；而第二熱交換器，例如致冷器，可在經處理的超純水被輸送通過水分配系統之前將其冷卻。

其他輔助系統包括，例如一或更多可提供動力以使水循環通過系統100的泵166。泵166可以是正排量泵或離心泵。較佳者，泵166包含不會造成成品水具污染特性的組件。

水分配系統103可包含一入口及至少一出口，該出口與超純成品水成流體連接，且將超純成品水提供至一或更多的用途點(未顯示)，例如一或更多的半導體製造設備。

在一些情形中，水分配系統例如，包含一岐管190，其具有一與自由基淨化系統101、微粒清除系統102、或兩者成流體連通的入口、至少一流體連接到至少一用途點的成品出口、及至少一回路出口，該回路出口流體連接至一或更多的循環系統178及179，以將未使用的成品水再循環至自由基淨化系統及微粒清除系統的任一者或兩者，或是至系統100中的任一點。

圖2示意的體現依據本發明一或更多型態的系統200。系統200可以是一種水處理或淨化系統，提供包含可被視為是超純水的水。在本發明的一些特別有利的實施例中，系統200可以是一種淨化系統，提供適於半導體製造設備的超純水，便利或至少保持超純水品質。本發明的另外型態是有關一種利用超純水以提供經處理的超純水給一或更多的半導體製造設備(未顯示)的系統200。在本發明的進一步型態中，系統200可以是一種淨化系統，提供適合由圖1的系統100處理的超純水，或者是至少能提供超純水的一部分系統。因此，依據本發明的某些型態，系統200可以是一 種水處理系統，可降低存在於一或更多水源210內的補充水或入口水中的一或更多的雜質或污染物的濃度、含量或水平，及提供經處理的水給使用超純水的系統。

如同系統100一般，處理系統200可包含附屬系統或組件，以將一或更多目標物種的至少一部分轉變為一種可被任何一或更多分離作業設備加以移除的物種，該等分離作業設備例如，但不限制為除氣系統、微粒清除系統、和離子困陷，捕獲或交換系統。

如範例所例示的，系統200可包含一系列作業設備212、214和216。來自水源210的待處理水可選擇性的被導引入一逆滲透單元，以從水股流中除去微粒。來自先驅化合物供應源216的先驅化合物可自逆滲透單元212被導引入過濾器214。可將其內具有先驅化合物的過濾股流導引入自由基淨化系統218。自由基淨化系統218可包含至少一流體連接至至少一水源210的自由基清除反應器或光化幅射反應器。

自由基淨化系統218可包含一或更多的反應器或容器，每個反應器或容器可串列或並聯的配置。在一些實施例中，串列配置的反應器也可成平行配置。例如，第一組成串列的反應器可與另一組同樣是串列的反應器相互成平行設置，在自由基淨化系統218內，各組有3個反應器，共為6個反應器。各組內的任何一或更多的反應器隨時均可使用。在一些實施例中，全部的反應器可被使用，惟在其他實施例中，只有一組反應器可被使用。自由基淨化系統218也可被視為是一主光化幅射反應器。

反應器可以是塞流反應器或者是連續攪拌槽反應器，或是其等的結合。在一些實施例中，可使用塞流反應器以防止或降低在反應器內 因燈的較低照射強度，例如短路而發生的盲區域或較低照明強度的區域的可能性。反應器之尺寸一般上是建構成可提供足夠的停留時間，使在反應器內流動的水的自由基物種足以被清除、降低，或者轉變至少一部分的雜質(一般上是有機的碳基雜質)，成為一惰性或離子化的化合物、或是一或更多可被從水中清除的化合物、或者是至少一種可比該至少一雜質易於被移除的化合物。反應器之尺寸可另基於所期望的系統流率來設計，以在反應器內提供足夠的停留時間。反應器的尺寸也可依據水通過系統的流率來建構。在一些實施例中，水通過系統的流率可依據對在系統下游的經處理水的需求，或在系統上游被利用的水的流率。在一些範例中，該流率可介於約每分鐘1加侖(gpm)和2000gpm之間。在特定範例中，流率可以從大約500gpm到大約1300gpm。在其他特定範例中，流率可從大約1300gpm到大約1900gpm。

在自由基淨化系統中，水中的有機化合物可藉一或更多的自由基物種來氧化成二氧化碳，而可被一或更多的下游作業設備除去。反應器可包含至少一自由基活化裝置，將一或更多的先驅化合物轉變成一或更多的自由基淨化物種。例如，反應器在一或更多的反應室內可包含一或更多的燈，以照射水或者對水提供光化幅射，且將一或更多先驅化合物轉變或分割成一或更多的自由基物種。

因此，反應器的尺寸可依據將至少一雜質(一般上是有機碳基雜質)加以淨化、降級或轉變成一惰性、離子化或可被移除的化合物，或是一或更多的可自水中移除的化合物、或是至少比該至少一雜質容易移除的化合物的所需的紫外線燈的數量而建構。所需的燈的數量可至少部分 依據燈的工作特性，包括燈強度及由燈發出的紫外光的範圍波長而定。所需的燈的數量可至少部分依據在入口水股流中的所期望的TOC濃度或數量的至少一者，及被添加入供給流或反應器的過硫酸的量而定。

被照射過的水流220可自自由基淨化系統218出來，且可選擇性的被導引入次照射系統內，該次照射系統也能包括一或更多的光化幅射反應器221。次光化幅射反應器221可包含一或更多的容器，每一個容器包含一或更多的紫外線燈。如同系統218一般，每個容器可串列或者並聯(平行)配置。在一些實施例中，串列配置的次反應器組可以成平行配置。例如，兩或更多組的串列配置次反應器可平行的設置，其中每一組串列配置的次反應器具有兩或更多的反應器。各組的任何一或更多的次反應器隨時都可被使用。在一些實施例中，全部的次反應器可被使用，而在其他實施例中，只有一組次反應器可被使用。在一些實施例中，紫外線燈可以發出波長在大約185奈米到大約254奈米之間的範圍內的紫外光。

系統200可具有一還原劑供應源224，可在例如一添加點230處，將一或更多的中和劑或還原劑，例如二氧化硫，導引入另一被照射過的水流222內。中和劑或還原劑可以是任何能減少或者中和在被照射過的水流222內的任何殘留先驅化合物或其衍生物，達到所要求的水平的化合物或物種。

股流226可被導引入一或更多的下游處理器228，或者可在所需的應用裡，例如在半導體製造程序中被用作超純水。

在一些有利實施例中，系統200可另包含一或更多的作業設備，例如微粒濾器，以更進一步的移除任何未溶解的材料。一微粒濾器， 例如超微過濾裝置，可設於主光化幅射反應器218下游。

更特別有利的實施例可在系統內包含至少一流動方向控制裝置。非限制性範例流動方向控制裝置包括止回閥和溢流口。

水源110及210的任一者可提供基本上包含低量雜質的水。更具體言之，水源110及210的水是由包含總有機碳量或值約小於25ppb或甚至約小於20ppb，如尿素，及電阻係數至少約為15百萬歐姆厘米或甚至至少約為18百萬歐姆厘米的群組中選出的特性的超純水組成。自由基淨化系統101可更進一步包含至少一流體連接至反應器120的先驅化合物供應源122。

從水源110和水源210被導引入系統100和/或系統200的水一般上，或者更佳者，可具有低量的雜質。例如，本發明的一些實施例利用透過一或更多例如利用逆滲透、電透析、去電離、分餾、離子交換或者其等的組合的處理組列(未顯示)，加以處理或淨化的純水或超純水或其等的混合物。如前文所述者，本發明的有利實施例提供來自例如水源110和/或來源210的超純入口水，一般上具有低傳導率或高電阻係數，至少約為15百萬歐姆厘米，較佳者至少約為18百萬歐姆厘米，和/或具有低水平的污染物，例如約小於50ppb，較佳者約小於25ppb的低總有機碳量，一般上例如是尿素或者其他碳化合物或者其代用品。

可在反應器內利用一或更多的燈，以照亮或者照射包容其內的流體。本發明的獨特實施例可包含具有複數燈的反應器，每一個燈是設置或定位成以一或更多的照明強度水平照射流體一段照明時間。本發明的進一步型態是有關利用在任何反應器內的一或更多的燈，以便利執行多數 同步照明強度。

紫外線燈可有利的定位或分佈在自由基淨化系統的一或更多的反應器內，以依據需求照射水或對水提供光化幅射。在一些實施例中，需要將燈分佈在一或更多的反應器內，以在反應器整體內平均分佈光化幅射。在任何系統218和反應器221中，自由基淨化系統的紫外線燈可被調整成以各種強度或各種功率電平提供照明。例如，使用的紫外線燈是可被調整以在多數照明模式，例如昏暗、分級、及例如低、中，或高的升壓模式下作業者。

一或更多的燈可藉由設置在一或更多的光化幅射反應器內的一或更多的套管或管內而定位。該等管能把燈保持定位，且防水。管可由任何材料做成，只要是不會被光化幅射、及在反應器內的水或者水的成分顯著的降級，而同時可允許輻射穿透材料即可。管具有圓形的橫截面。在一些實施例中，管可以是圓柱體的，且其建構材料可以是石英。每根管都可以是相同或者不同的形狀或者尺寸。管可以各種型態設於反應器內，例如，該等套管可延伸跨越反應器的部分長度或寬度，或是整體長度或寬度。該等管也可延伸通過反應器的內部體積。

市面上既有的紫外線燈及/或石英套管可由新澤西州、費爾菲爾德郡的哈諾維亞(Hanovia)照明專業公司，威斯康辛州、海狸壩的工程設計處理系統(Engineered Treatment Systems)有限責任公司(ETS)，及德國哈諾市的何拉尤貴族光(Heraeus Noblelight)股份有限公司獲得。石英材料可至少部分依據將在製程裡使用的波長來選擇。石英材料的選擇可取決於使紫外線燈在一或更多波長下其所需的能量減到最小。石英成分的選 擇是使其可提供紫外光穿透至反應器的水的所需或合適的透射，及/或維持所需或足夠的紫外光穿透至水的透射率水平。在一些實施例中，透射率可至少約為50%維持一預定時間。例如，透射率在一預定時間內可以是大約80%或更多。在一些實施例中，透射率可以在大約80%到90%之間，維持大約6個月到大約一年。在一些實施例中，透射率可在大約80%到90%之間，維持高達大約兩年。

管可在每個末端加以密封以便不允許反應器內容物進入套管或管。管可在反應器內固定，以便在反應器整個使用期間均保持定位。在一些實施例中，管係固定至反應器的壁上。管可透過使用合適的機械技術或其他習知技術來固定至壁上。用以固定管的材料較佳者是惰性的，且不會干擾反應器的操作，或者不良的影響水的純度，或者把污染物釋放到水中。

燈可配置在反應器內，使得彼此平行。燈也可相互成各種角度的配置在反應器內。例如，在一些實施例中，該等燈可配置成可照明形成大約90度角度的路徑或覆蓋區，使得他們彼此大約成正交或垂直。燈可以這種模式配置，使得其等在一垂直軸線或水平軸線上，或者任何其等之間的軸線上形成大約90度角。

在一些實施例中，反應器可包含位在反應器或容器內的陣列管，包含第一組平行管及第二組平行管。每根管可包含至少一紫外線燈，且第一組平行管的每一管是相對於第二組平行管成一所期望的角度配置。在一些實施例中，該角度可大約是90度。第一陣列管及第二陣列管的任一或兩者可延伸穿過反應器的內部體積。第一組及第二組的管在反應器內可 配置在大約相同的高度。

進一步的型態可包括設置成可在反應器內的各別被佔據或者覆蓋區提供均勻強度的管及/或燈。進一步的型態包括相互成等距間隔開、其內具有一或更多燈的管。

反應器可以包含配置在反應器或容器內的一或更多的陣列管。第二陣列管可包含第三組平行管，及與第三組平行管成正交的第四組平行管，而每根管包含至少一紫外線燈。第四組平行管也可與第二組平行管及第一組平行管的至少一者成正交。

在一些實施例中，在反應器或容器內的每一陣列可設置成與在反應器內的另一陣列間隔一預定距離或不同高度。在一組中的兩陣列之間的預定距離可相同或不同。

圖3範例性的顯示可被使用在系統100或系統200內，或是兩者內的反應器或容器300的橫截面。反應器容器300一般上包含入口310、出口320、和將反應器容器300分隔為上反應室325和下反應室330的隔板315。反應器容器300也可包含岐管305，其建構成能將經入口310導引入的水分佈在整體容器內。在一些實施例中，岐管305建構成可均勻的將水分佈在整體容器。例如，岐管305建構成可均勻的將水分佈在整體容器，使得反應器如一塞流反應器般作用。

在一些實施例中，反應器容器可包含不止一個隔板315，以將反應器容器分割為超過兩個的反應室。隔板315能用來對反應器提供混合或紊流。在一些實施例中，如圖3所示，反應器入口310是與下反應室330流體連通，而反應器出路320是與上反應室325流體連通。

在一些實施例中，至少有三個反應室串列的配置在反應器120內，每一個反應室至少有一紫外線(UV)燈，設置成能以在所需或各種功率電平下為約185奈米(nm)至254奈米的範圍之間、220奈米、及/或254奈米的光來照射個別反應室內的水。

反應器容器也可包含複數設置在管內的紫外線燈，例如管335a-c及340a-c。在本發明一實施例中，如圖3所示者，反應器容器300包含第一組平行管、管335a-c及第二組平行管(未顯示)。第一組平行管與第二組平行管概略成正交，以形成第一陣列345。管335a-c和第二組平行管在反應器容器300內是大約位在相同的高度。

此外，反應器容器可包含第三組平行管及第四組平行管。第一組平行管每一組與第二組平行管概略成正交，以形成例如第二陣列350。如圖所示者，管340a-c及第二組平行管在反應器容器300內是大約位在相同的高度。如圖3所示，第一陣列345與第二陣列350相互間隔一預定距離設置。容器300另可包含第三陣列355和第四陣列360，各個陣列可選擇性地具有與第一陣列340和第二陣列345相似的型態。

在另一實施例中，第一管335b可與第二管340b成正交配置，以形成第一陣列。另外，一組管，如管365a及管365b可配置成與另一組管，如管370a及管370b成正交，以形成第二陣列。第二陣列的燈，包括燈414、420、422、及424的位置揭示在圖4A中。在第一陣列及第二陣列內的燈的位置揭示在圖4B中，其等包括第一陣列的燈426及428，及第二陣列的燈414、420、422及424。

依據燈的各種特性，包括尺寸、強度和輸送給燈的功率，燈 能產生一圖案。燈所產生的圖案是燈對其發出光的空間的概略容積。在一些實施例中，該光圖案或照明容積被定義為燈能照射或者對其提供光化幅射的空間容積，以允許先驅化合物分割或轉變成一或更多自由基物種。

圖4A和4 B範例性的顯示反應器400的橫截面，其中第一組的管410a-c是相互彼此成平行配置，及第二組的管412a-c是相互彼此成平行配置。如圖所示者，第一組的管410a-c是相對於第二組的管412a-c成正交配置。燈，例如燈414，散佈在管410a-c和412a-c內，當被點亮時能產生光圖案416。

一或更多的紫外線燈，或者一組的燈，其特色是可投射出與一光照向量相平行的光化幅射。光照向量可被界定為一或更多的燈發出光化幅射的方向。在如圖4A所示的實施例中，第一組的燈，包括燈420和422是設置成可投射出與光照向量418相平行的光化幅射。

第一組紫外線燈可被激能，第一組紫外線燈之每一者是設置成可投射出與第一光照向量相平行的光化幅射。第二組紫外線燈可被激能，第二組紫外線燈之每一者是設置成可投射出與第二光照向量相平行的光化幅射。第一組紫外線燈及第二組紫外線燈的至少一者的照明方向和強度的至少其一是可被調整的。各組的紫外線燈可包含一或更多的紫外線燈。

被採用或激能的燈的數量，及使用中的燈的組態可依據系統的特定操作條件或要求來選擇出。例如，因應一特定製程而採用的燈的數量，可依據該系統的特性或測量得或計算得的參數來選出及控制。例如，入口水或經處理水的測量得的參數可包括TOC濃度、溫度及流率的任何一者或更多。被激能的燈的數量也可依據添加至該系統的過硫酸的濃度或量 來選出及控制。例如，如果待處理水的流率等於或低於某一特定臨界值，例如1300gpm的額定流率或設計流率時，可採用特定組態的12盞燈；而如果待處理水的流率上升超越該臨界值時，則可採用更多的燈。例如，如果流率從1300gpm增加到一選擇出的較高臨界值時，則可激能額外的燈。例如，如果待處理水的流率達到1900gpm時，則可採用24盞燈。因此，水的流率可部分決定在各個反應器內的受激能的燈的數量。

在一些實施例中，紫外線燈可以一或更多的照明強度水平操作。例如，可使用一或更多可被調整成在複數照明模式下操作的燈，照明模式是例如昏暗、分級、和升壓模式，例如低、中或高的模式。一或更多燈的照明強度可依據該系統的特性或測量得或計算得的參數來選出及控制。該等參數包括例如入口水或者經處理的水所測得的參數，包括TOC濃度、溫度和流率。一或更多的燈的照明強度也可依據添加至該系統的過硫酸的濃度或量來調整及控制。例如，一或更多的燈可依據系統所測得參數的預定臨界值、例如第一TOC濃度，而在昏暗模式下使用。如果測量得或計算得的TOC濃度達到或是超過第二TOC濃度時，一或更多的燈則可被調整成分級模式。如果測量得或計算得的TOC濃度達到或是超過第二臨界值時，一或更多的燈則可更進一步被調整成升壓模式。

使用相同或不同的測得參數及數值來作為調整的門檻，可一起或分別的控制燈和其照明強度。

在一些實施例中，反應器可在以第一燈組態及第一燈強度為代表的第一模式下操作。反應器可在系統的一或更多參數的特定範圍內，或是達到所選定或所需的數值的情形下，以第一模式操作。例如，反應器 可在TOC濃度、過硫酸添加速率及/或量、及入口水流率或水流通反應器的流率的一或更多參數的特定範圍內，或是達到所選定或所需的數值、例如第一臨界值的情形下，以第一模式操作。在等於或高於一或更多參數的選定或所需數值，或第一臨界值的情形下，反應器可在以第二燈組態及第二燈強度為代表的第二模式下操作。反應器可在系統的一或更多參數的特定範圍內，或是達到所選定或所需的數值的情形下，以第二模式操作。在等於或高於一或更多參數的選定或所需數值，或第二臨界值的情形下，反應器可在以第三燈組態及第三燈強度為代表的第三模式下操作。

系統也可被設計成使得反應器可依據一或更多選定的或所需的臨界值，由第三模式調整到第二模式，或者由第二模式調整到第一模式。系統可被操作使得一或更多的臨界位被選出或輸入系統內，並且系統能以一或更多的操作模式來操作。

在一些獨特實施例中，當系統以第一模式操作時，系統的流率能力，例如是低於系統原設定的流率能力的30%、或入口水的目標TOC濃度是低於原TOC濃度的30%、或可被添加入反應器內的過硫酸的添加量或流率低於最大添加量或流率的30%。當系統以第二模式操作時，系統的流率能力是系統原設定的流率能力的30%至100%、或入口水的目標TOC濃度是原TOC濃度的30%至100%、或可被添加入反應器內的過硫酸的添加量或流率是最大添加量或流率的30%至100%。當系統以第三模式操作時，系統的流率能力是大於原設定的流率能力的100%、或入口水的目標TOC濃度是大於原TOC濃度的100%、或大於可被添加入反應器內的過硫酸的最大添加量或流率的100%。

TOC的測量可沿通過系統(例如系統100或200)的水流徑在的一或更多的點進行。TOC的測量可在將一先驅化合物加入光化幅射反應器或水股流內之前執行。在一些實施例中，TOC的測量是對經一混合床離子交換柱處理的水樣品進行。該混合床離子交換柱會將可能會干擾TOC測量的離子化合物從水樣品中移除。該混合床離子交換柱可包含陰離子和陽陰離子樹脂，以允許水的離子物種轉移到樹脂上，藉此除去水中的至少一部分離子物種。透過除去水中的離子物種，可更準確的進行TOC的測量。在特定範例中，該混合床離子交換柱可設於一逆滲透單元的下游，及光化幅射反應器的上游。混合床離子交換柱可採用由賓州、瓦倫代爾的西門子水技術公司提供的USF^TM NANO樹脂。

TOC的測量也可在主光化幅射反應器218的下游或次光化幅射反應器221的下游進行。

在本發明的某些型態中，可對在待處理或正在處理中的水中的一化合物進行測量。此可包含測量水的特性。該測量也可包含將在水裡的第一物種轉變成目標物種、或改變水的一特性、及重新測量水的特性。在一些範例中，目標物種可以是硫酸鹽離子。該化合物的測量可執行到例如小於1ppm的水平。在一些範例中，該化合物的測量可執行到例如小於100ppb、1ppb或0.5ppb的水平。

在一些實施例中，對在水中的一化合物進行的測量可包含測量該水或液體流的第一傳導率，照射該水或液體流的至少一部分，在照射步驟之後，測量該水或液體流的第二傳導率，及部分依據該第一傳導率測量值及第二傳導率測量值，來計算在該水或液體流內的化合物的濃度。被 測量的化合物可以是過硫酸。照射該水或液體流的步驟可包含將該包含有過硫酸的至少一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。被測量的化合物也可以是二氧化硫。照射該水或液體流的步驟可包含將該包含有二氧化硫的至少一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。在例如系統100或200內處理水股流時，或在系統100或200內處理水的分支流時可進行水中化合物的測量。

如圖2所示，可使用感測器207藉由例如濃度測量或傳導率測量來提供在水或液體流內的化合物的量的測量。在本發明的一些實施例中，可測量容器220輸出的水股流的第一傳導率。此水股流可藉紫外光照射，而可測量水股流的第二傳導率。藉將第一傳導率測量值與第二傳導率測量值作一比較，可判定在水股流內的過硫酸的濃度或量。在一些實施例中，可使用一觸媒來代替紫外光。

同樣的，可使用感測器208來提供在水或液體流內的還原劑的量的測量值。可使用感測器208來測量在還原劑添加點230下游的水股流的第一傳導率。此水股流可透過紫外光來照射，之後再測量水股流的第二傳導率。藉將第一傳導率測量值與第二傳導率測量值作一比較，可判定在水股流內的還原劑的濃度或量。在一些實施例中，可使用一觸媒來代替紫外光。

本發明利用感測器207和感測器208的一實施例係顯示在圖5中。可能是自主光化幅射反應器或者次幅射反應器輸出的水股流520可藉感測器507加以測量。感測器507可測量水股流520的第一傳導率。其後此水股流可透過紫外光來照射，之後可測量水股流520的第二傳導率。藉將第一傳導率測量值與第二傳導率測量值作一比較，使用控制器532可判定 在水股流內的過硫酸的濃度或量。

同樣的，可使用感測器508來提供在水或液體流526內的還原劑，例如二氧化硫的量的測量。可使用感測器508來測量在還原劑添加點530下游的水股流526的第一傳導率。此水股流526可透過紫外光來照射，之後再測量水股流526的第二傳導率。藉將第一傳導率測量值與第二傳導率測量值作一比較，使用控制器532可判定在水股流內的還原劑的濃度或量。感測器508輸出的水股流528其後可繼續通過系統。

經計算而獲得的在水股流520中的過硫酸濃度或量，或還原劑的濃度或量的至少其中一者，可被控制器532利用來控制還原劑被添加入水股流522的速率或量。在本發明的一些實施例中，藉由控制還原劑的速率或量，可依據使用感測器507而計算得的過硫酸濃度來提供還原劑的最低量。也可藉由控制還原劑的速率或量，以依據使用感測器508而計算得的還原劑濃度來提供還原劑的最低量。

在一些實施例中，在例如股流222或522內的過硫酸(S₂O₈)濃度可依據下列公式加以計算：S₂O₈(ppb)=[電導測定池2(μS)-電導測定池1(μS)]x γ

其中γ是例如依據硫酸鹽的傳導率及過硫酸的傳導率來決定的常數。

雖然圖5揭示感測器507和感測器508包含兩個電導測定池，但是應認知每個感測器507和感測器508也可包含一電導測定池；其中在電導測定池中，可對水樣品的第一及第二傳導率加以測量，及照射水樣品。上述方程式可用來判定過硫酸的濃度，其中「電導測定池2」代表經測量的水的第2傳導率，而「電導測定池1」表示經測量的水的第1傳導率。

在一些實施例中，有需要減少或中和由光化幅射反應器出來的被照射過的水中殘留過硫酸，達到一目標水準。此可藉在主光化幅射反應器下游提供額外的紫外線燈或光化幅射燈而達成，此有助於減少殘留的過硫酸及減少TOC。例如，圖2包括次光化幅射反應器220，其可被添加以幫助減少殘留過硫酸及減少在水裡的TOC。

利用例如觸媒或還原劑的技術能用來減少或者中和在水股流裡的殘留過硫酸。還原劑可以包括亞硫酸氫鹽及二氧化硫。還原劑可依據過硫酸及還原劑的測量值、或是系統的其他特性或性質而被添加入水股流。添加速率在製程期間可依據系統的變化需求而調整。

系統100和200更進一步可包含一或更多的控制系統或控制器105及232。控制系統105及232一般上是連接至一或更多的感測器或輸入裝置，該感測器或輸入裝置是建構和設置成可提供處理系統100及200的處理流、組件或次系統的至少其一的性質、特性，狀態或條件的至少其一的顯示或表示。例如，控制系統105可操作性的連接以接收來自水源110及感測器106、107及108其中任何一個或更多的輸入信號。控制系統232可操作性的連接以接收來自來源210及感測器206、207、208及209其中任何一個或更多的輸入信號。輸入信號例如可以代表任何來自水源110，或系統內水股流的水的任何內含或外含性質。例如，輸入信號可代表任何來自圖1的離子交換柱140L及離子交換柱140P的經處理的超純水的任何內含或外含性質。輸入信號也可代表任何來自逆滲透單元212、次光化幅射反應器220、或是還原劑230添加點的經處理的超純水的任何內含或外含性質。例如，一或更多來自水源110或來源210的輸入信號可提供電阻係數或傳導 率、流率、TOC值、溫度、壓力、金屬濃度、細菌的水平或數量、入口水或補充水內經溶解的氧含量、及/或溶解的氮含量的數據或表示。輸入裝置或感測器106、107及108、及206、207、208及209可同樣的提供通過系統100或系統200內的部分經處理水的任何一或更多的上述數據或表示。尤其是，任一感測器能提供在該至少部分經處理的水或超純水中的一特定化合物或物種的溫度、傳導率或濃度的數據或表示。雖然圖式中只描繪感測器106、107及108，及206、207、208及209，但是也可在系統100及200內採用額外的感測器，包括例如一或更多的溫度、傳導率或電阻係數感測器。

控制系統105及232建構成可接收任何一或更多的輸入信號，且產生一或更多的驅動、輸出和控制信號，提供給處理系統100及200的任何一或更多的作業設備或次系統。如所述者，控制系統105及232可例如接收來自水源110及/或210的水，或系統內的另一位置的流率、TOC水平、或兩者的顯示。控制系統105及232然後可產生且傳送一驅動信號至先驅化合物的供應源122或216，以便，如有必要的話，調整先驅化合物被導引進入反應器120或218的水股流的添加速率。在一實施例中，控制系統232可例如從感測器207及感測器208接收到在水中的一特定化合物或物種的濃度的數據。控制系統232然後可產生且傳送一驅動信號給還原劑的供應源224，以便如有必要時，調整還原劑在添加點230處被導引入水股流內的添加速率。驅動信號一般上是依據一或更多的輸入信號，以及一目標值或預定值或設定點而定。例如，如果顯示來自水源110或210的入口水的TOC值的輸入信號表示係高於目標TOC值、或高於可接受的TOC值的範圍(即容許範圍)時，則可產生驅動信號，以增加或提升來自供應源122或 216的先驅化合物的添加量或速率。該等獨特的目標值一般上是在現場選出的，且會因設備不同而改變，且是取決於下游的、用途需要點而定。此組態具創意的藉早期排除污染物，及避免因水流過系統和/或分析所需時間而需補償系統的停留或延滯反應時間，而避免提供具有不要特性的水。

在一些實施例中，控制系統105及232可例如接收流動比率、TOC濃度或水平、及/或過硫酸量或添加速率的顯示數據，及產生且傳送一驅動信號給反應器120，或反應器218或220，或更具體言之，給反應器的燈，以調整或修改在運作中的至少一或更多的燈，及燈的強度。驅動信號可依據一或更多的輸入信號以及一目標值或預定值或設定點，或臨界值而定。例如，如果顯示來自水源110或210的入口水的TOC值的輸入信號表示係高於目標TOC值或臨界值、或高於可接受的TOC值的範圍(即容許範圍)時，則可產生驅動信號，以藉調整至少一燈的組態及強度來調整反應器的操作模式。

控制系統105和232可更進一步產生且傳送另外的控制信號，以例如激能或調整由在反應器120、218或220內的至少一輻射源所發出的輸出輻射的強度或功率。因此，依據先驅化合物的量或添加速率、或進入反應器的水股流中的TOC水平，可適度逐漸的或者按比例的增加或者減少控制信號。此特色能延長一或更多輻射源的使用年限和減少能源消耗。

控制系統105和232也可在回饋配置中建構成及產生且傳送一或更多的控制信號給任何一個或者兩個的先驅化合物供應源122和214、及反應器120、218和220、及還原劑供應源224。例如，在分配系統103內的超純成品水，或來自感測器107或108的TOC值或電阻係數，或者兩者， 可被利用以產生控制信號給任何供應源122及反應器120。

在最初的高TOC波動周期內，前饋控制可被利用以補償儀器的延遲。此優先作法可注入高於污染物量的先驅化合物。在穩定的TOC水平期間，回饋作法可有或沒有使用前饋控制。

控制系統105可依據例如一來自感測器107或108，或兩者的輸入信號，更進一步產生且傳送一控制信號以調整在致冷器130內的熱傳遞速率。控制信號可增加或減少被導引入致冷器130內的冷卻水的流率及/或溫度，以對分配系統103提供具所期望或預定溫度的經處理的水。

控制系統105可更進一步產生且傳送一控制信號，以激能泵166或調整通過其中的至少有部分經處理的水的流率。如果泵利用一可變的頻率驅動，則產生的控制信號可恰當的調整泵馬達的有效水平抵達一目標流率值。或者，一致動信號可致動一閥，以調整來自泵166的至少有部分經處理的水的流率。

本發明的控制系統105和232可藉使用一或更多如圖6所示的處理器來實施。控制系統105可例如是一通用的電腦，例如依據Intel PENTIUM®(英特爾奔騰)類型的處理器、摩托羅拉PowerPC®處理器、Sun UltraSPARC®處理器、HP的PA-RISC®處理器、或者任何其他類型的處理器或者其等的結合。此外，控制系統可包括特別程式化的專用硬體，例如供分析用的系統的特定應用的積體電路(ASIC)或控制器。

控制系統105和232可包括一或更多一般上是連接至一或更多記憶體裝置650的處理器605，記憶體裝置650可包含例如任何一或更多的磁盤驅動器記憶體、快閃記憶體裝置、RAM記憶體裝置、或其他用以儲 存數據的裝置。記憶體裝置650一般上是用於在系統100和200及/或控制系統105和232操作期間儲存程式和數據。例如記憶體裝置650可用于儲存在一周期內與參數有關的歷史數據，和操作數據。軟體，包括實施本發明實施例的編程碼，可被儲存在一電腦可讀及/或可寫的非揮發性記錄媒體上，然後一般上被複製入記憶體裝置650內，然後能被處理器605加以執行。這些編程代碼可以任何多數的編程語言來書寫，例如爪哇(Java)、Visual Basic、C、C#或C++語言、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL，或者其等的任何多種結合。

控制系統105和232的組件可透過一互聯機構610來連接，互聯機構可包括一或更多例如，併合在同一裝置內的組件之間的匯流排，及/或位於獨立分離的裝置上的組件之間的網路。互聯機構一般上促成通訊、例如數據、指示等在系統的組件之間被交換。

控制系統105和232也可包括一或更多的輸入裝置620，接收一或更多例如來自鍵盤、滑鼠、軌跡球、麥克風、觸控螢幕的輸入信號i₁,i₂,i₃,…,i_n，及一或更多的輸出裝置630，產生和傳送一或更多的輸出、驅動或控制信號s₁,s₂,s₃,…,s_n給例如列印裝置、顯示螢幕或喇叭。另外，控制系統105和232可包含一或更多介面660，能將控制系統105或232連接到，除了可由一或更多的系統的組件形成的網路之外的另一通訊網路(未顯示)。

根據本發明的一或更多的實施例，該一或更多的輸入裝置620可包括的組件是，例如但不限制為閥、泵及感測器106、107及108，和206、207、208及209，該等感測器一般上可提供系統100和200的一或更 多的組件或製程流的一或更多的條件、參數或特性的度量值、指示或代表數據。此外，感測器、計量閥和/或泵，或者所有這些組件可連接至一可操作性的連接至控制系統105及232的通訊網路。例如，感測器106、107及108及206、207、208和209可建構成直接連接至控制系統105及232的輸入裝置，而次系統122及124的計量閥及泵可建構成連接至控制系統105的輸出裝置；而上述任何一或更多的組件可連接至一電腦系統或自動化系統，以便在一通訊網路上與控制系統105和232相聯繫。這樣的組態允許一個感測器與另一個感測器相距一顯著距離定位，或允許任何感測器與任何次系統和/或控制器相距一顯著距離定位，惟卻仍然可在其等之間提供數據。

控制系統105和232可包含一或更多的儲存媒體，例如電腦可讀及/或可寫的非非揮發性記錄媒體，其可儲存界定例如被一或更多處理器605所執行的程式或其一部分的信號。該一或更多的儲存媒體可例如是或者包含一磁盤驅動器或快閃記憶體。在典型的操作過程中，處理器605可導致數據，例如實施本發明一或更多實施例的程式碼，由一或更多的儲存媒體讀進例如記憶體裝置640內，記憶體裝置640讓一或更多的處理器比該一或更多的媒體較迅速的存取資訊。記憶體裝置640一般上是揮發性隨機存取記憶體，例如動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體記憶體(SRAM)，或是其他可使訊息便利的傳遞至處理器605及由處理器傳遞出的適當裝置。

雖然本文中控制系統105和232是以本發明的各種型態可在其上實行的電腦系統充當範例，但應明白本發明並不局限於一定要在軟體內實現，或是在電腦系統上實現。事實上，控制系統、或其組件或其次系 統，除了實施在一般功能的電腦系統上之外，也可實施在專屬的系統或專屬的可編程的邏輯控制器(PLC)上，或在一分佈的控制系統內。此外，應認知的是本發明的一或更多型態可實現在軟體、硬體或韌體(firmware)內，或者其等的任何組合內。例如，可由處理器605所執行的一或更多的運算區段可在個別的電腦內執行，而每一個電腦可藉一或更多的網路來通訊。

系統100可另包含次系統176，以淨化及/或移除任何留存在過濾裝置172及174的薄膜表面上的殘留物、微粒或其他材料。次系統176可包含一或更多的熱交換器及泵，以允許裝置172及174的薄膜的溫度循環。控制系統105可藉交替的對任一裝置172和174提供熱及冷水，以允許其組件膨脹和收縮，以利移除任何殘留的材料來控制溫度循環。雖然未顯示，但次系統176也可連接至系統100的任何作業設備，以利潔淨及熱水殺菌此作業設備。

範例

本發明該等和其他實施例的功能和優點可更進一步的從下述範例獲悉。該等範例說明本發明一或更多的系統及技術的好處和/或優點，但非作為本發明完全的範圍的例子。

範例1

此範例描述一如大致描述於圖1的示意圖式中，採用本發明技術的系統。

系統100是流體連接至入口水的供應源110，用於提供超純水給具有表1所列各別品質和特性的半導體製造設備。

先驅化合物的供應源122採用一泵以提供過硫酸銨。

反應器120包含3串列連接的紫外線燈(SCD-120)，提供約為254奈米的紫外線輻射。

致冷器130是板式和框架式熱交換器，可降低水溫3度。

前導的離子交換柱140L具有複數包含USF^TM MEG PPQ離子交換樹脂的相平行床。

微粒濾器150需可保留大於0.05微米的顆粒。

除氣器160包括二個相平行的薄膜接觸器，連接至30毫米汞的真空源162。

泵166採用可變的速度驅動，且可在100psig下提供35gpm。

純化離子交換柱140P包括複數包含USE^TM MEG PPQ離子交換樹脂的串連的床。

超微過濾裝置採用由Asahi化學製品公司製造的OLT-5026G超微過濾薄膜。

採用的線上感測器被列舉在表2。

顯示超純水成品品質的圖7顯示具有所需特性的水可藉本發明的系統及技術(以「LUPW」標示)加以處理，再與現有習知的給水系統(以「polish」標示)及另一裝置(以「Entegris」標示)相比較。如圖7所示，即使是在波動期間，本發明的系統仍能保持入口水的品質在低的TOC水平。

範例2

此範例描述一如大致描述於圖2的示意圖式中，採用本發明技術的系統。在此範例中，沒有採用次光化幅射反應器，且沒採用還原劑224的供應源。

系統200是流體連接至入口水的供應源210，用于提供超純水給半導體製造設備。

先驅化合物的供應源216對水股流214提供過硫酸銨。

主反應器218包含第一組3個串列連接的光化幅射反應器，與第二組3個串列連接的光化幅射反應器成平行設置。每一個反應器提供約在185奈米到約254奈米之間範圍內的紫外線輻射。

圖8顯示總有機碳(TOC)濃度相對時間的軌跡線，其中在反應器218上游的入口水品質是以符號◆表示的數據點來顯示，而經處理的水的品質是以符號＊表示的數據點來顯示。圖8顯示總有機碳(TOC)水平可被降低到大約1ppb或更少。

由於在圖8所示的入口水TOC內察覺到雜訊，故在TOC濃度感測器上游及逆滲透薄膜下游加裝一包括有超純水樹脂(賓州西門子水技術公司提供的USF^TM NANO樹脂)的混合床柱，以移除可能是造成不規 則測量值的原因的離子成分。

圖9顯示總有機碳(TOC)濃度相對時間的軌跡線，其中顯示可藉利用一位於TOC濃度感測器上游的混合床柱來穩定入口水TOC測量值。如圖9所示，採用本發明的系統及技術，TOC水平可被降低到大約1ppb或更少，且在波動期間，入口水的品質能保持為低的TOC水平。同樣的，反應器218上游的入口水品質是以符號◆表示的數據點來顯示，而經處理的水的品質是以符號＊表示的數據點來顯示。圖9證明即便是在高波動的入口TOC下，也可取得高水平的控制。例如，在第1天的約20：10至約21：35之間，及在第2天的約5：24至約8：00之間的高波動TOC的期間，經處理的水的品質仍維持在等於或低於1ppb TOC。

範例3

此範例描述一如大致描述於圖2的示意圖式中及由範例2敘述，採用本發明技術的系統。

圖10及11顯示總有機碳(TOC)濃度相對時間的軌跡線，其中顯示藉採用本發明的系統及技術，入口水TOC水平可被降低到大約3ppb或更少，而在幾乎所有實例中可降低到大約1ppb或更少。圖10顯示有關包含尿素的入口水的數據，而圖11顯示有關包含異丙醇的入口水的數據。在圖10中，在整個時間周期內波動的TOC濃度均被顯示。明顯的，本發明的系統及技術可處理包含尿素的水，且能一貫的提供低TOC濃度的經處理水。在圖11中，TOC濃度在第3天達到尖峰。本發明的系統及技術可處理包含異丙醇的水，而提供低TOC濃度的水，且有能力管理TOC濃度的尖峰，將經處理的水的TOC濃度保持在等於或低於3ppb。在此特定範例中，透過 修改系統，例如增加過硫酸泵的抽取能力，可取得更低TOC濃度的經處理水，例如小於1ppb。

範例4

此範例描述一如大致描述於圖2的示意圖式中及由範例2及3所敘述，採用本發明技術的系統。

過硫酸濃度的測量是藉感測器207執行。該感測器可測量水股流的第一傳導率、對水股流照射紫外光、且測量水股流的第二傳導率。過硫酸濃度是依據下列方程式來計算。

S₂O₈(ppb)=[電導測定池2(μS)-電導測定池1(μS)]x γ

其中γ是依據硫酸鹽的傳導率及過硫酸的傳導率來決定的常數。

圖12顯示殘留過硫酸相對時間的軌跡線。如圖12所示，在經處理的水中發現有少量的過硫酸。為了降低在經處理的水股流內的過硫酸殘留量，且額外減少TOC，在主光化幅射反應器下游添加一次光化幅射反應器。次反應器221包含第一組的兩個串列連接的光化幅射反應器，與另外各由兩個串列連接的光化幅射反應器組成的三組相互成平行設置。每一個反應器提供約為185奈米到約254奈米的紫外線輻射。

此外，二氧化硫被添加到股流內，以減少或中和在經處理的水股流內的殘留過硫酸。並將二氧化硫濃度感測器添加到該系統，以測量且控制被添加入系統內的二氧化硫的量，如圖5所示者。二氧化硫的測量值可藉採用圖13所示的曲線來計算出。圖13顯示二氧化硫濃度對第一傳導率測量值及第二傳導率測量值之間的傳導率的變化的曲線，其能被用來判定水股流內的二氧化硫量。

本發明的實質經上述實施例加以描述及說明，精於本技藝的人仕應認知上述實施例僅僅是範例性的說明，而不應視為限制性的。各種修改和其他實施例仍然是在本發明的範圍內。尤其是，雖然本文提出的許多範例涉及方法作為或系統元件的特定組合，但應理解該等方法及元件也可以其他方法結合以實現相同的目的。

精於本技藝的人仕應理解本文提出的參數和型態僅僅是範例性的說明，而實際的參數和/或型態將取決于本發明系統及技術的具體應用而定。因此，應理解本文提出的實施例僅僅旨在範例性的描述，本發明亦可以其他本文明確描述的不同方式來實踐，而不脫離本發明的範疇及申請專利範圍。

此外，應理解本發明均與本文提出的每個特徵、系統、次系統、方法或技術有關，且本文描述的兩個或更多特徵、系統、次系統、方法或技術的任何結合、仍應視為在本發明的範疇及申請專利範圍內。

在本文中，「複數」乙詞意指兩或更多的元件或組件。而「包含」、「包括」、「具有」、「攜有」、「包容」及「涉及」等詞，不論是在說明書或申請專利範圍中，均為開放式的含意，即是「具有但並不侷限於」。因此，該等術語或名詞的使用應該涵蓋其相關組件及等效物。關於在申請專利範圍內順序詞的使用，例如「第一」、「第二」、「第三」等並不包含任何優先權或順序的區分。其等的使用僅僅在區分一或多個具相同名字的組件，以區分所要界定的組件。

101‧‧‧第一處理系統

102‧‧‧第二處理系統

103‧‧‧分配系統

105‧‧‧控制系統

106-108‧‧‧感測器

110‧‧‧水源

120‧‧‧反應器

122‧‧‧先驅處理化合物供應源

130‧‧‧致冷器

140L‧‧‧第一離子交換柱

140P‧‧‧第二離子交換柱

150‧‧‧顆粒過濾器

160‧‧‧除氣器

162‧‧‧真空源

166‧‧‧泵

172,174‧‧‧超微過濾裝置

176‧‧‧次系統

178,179‧‧‧循環系統

180‧‧‧微粒濾器

190‧‧‧岐管

Claims (30)

1. 一種用於測量在液體流內的一化合物濃度的方法，包含下列步驟：測量該液體流的第一傳導率；照射該液體流；在照射步驟之後，測量該液體流的第二傳導率；及部分依據該第一傳導率測量值及第二傳導率測量值，來計算在該液體流內的該化合物的濃度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該化合物是過硫酸。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中照射該液體流的步驟包含將該包含有過硫酸的一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該化合物是二氧化硫。
5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中照射該液體流的步驟包含將該包含有二氧化硫的一部分化合物轉變成硫酸鹽離子。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，另包含將該液體流導引入第一電導測定池內，以測量該液體流的第一傳導率的步驟。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，另包含將該液體流導引入第二電導測定池內，以測量該液體流的第二傳導率的步驟。
8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，另包含在測量該第一傳導率之前，先在一光化幅射反應器內照射該液體流的步驟。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，另包含在光化幅射反應器內照射該液體流之前，先將一過硫酸先驅化合物導引入該液體流的步驟。
10. 一種光化幅射反應器，包含：一容器；及在該容器內的第一陣列管，其包含第一組平行管及第二組平行管，該第二組平行管的每一管具有一各別縱軸線，與該第一組平行管的每一管的 各別縱軸線成正交，每一管包含至少一紫外線燈。
11. 如申請專利範圍第10項所述的光化幅射反應器，另包含第二陣列管，其包含第三組平行管及第四組平行管，該第四組平行管的每一管具有一各別縱軸線，與該第三組平行管的每一管的各別縱軸線成正交，每一管包含至少一紫外線燈。
12. 如申請專利範圍第11項所述的光化幅射反應器，其中該第四組平行管的每一管具有一縱軸線，與該第二組平行管及第一組平行管之其中一者的各別縱軸線成正交。
13. 如申請專利範圍第11項所述的光化幅射反應器，其中該第二陣列管係與該第一陣列管相距一預定距離設置。
14. 如申請專利範圍第11項所述的光化幅射反應器，其中每一管的各末端係固定至該容器的壁上。
15. 如申請專利範圍第11項所述的光化幅射反應器，其中該第一陣列管及第二陣列管的至少其中一者的管延伸跨越該容器的內部體積。
16. 如申請專利範圍第11項所述的光化幅射反應器，其中該第一組平行管及第二組平行管之其中一者係與該第三組平行管及第四組平行管的之其中一者相距一預定距離設置。
17. 一種用於控制將一還原劑導引入一液體流的系統，包含：一過硫酸濃度感測器，與該液體流成流體連通；一二氧化硫供應源，設置以將二氧化硫導入在該過硫酸濃度感測器下游的液體流；一二氧化硫濃度感測器，與該液體流成流體連通，且係設於該二氧化硫供應源的下游；及一控制器，建構以產生一控制信號，用以依據該過硫酸濃度感測器及二氧化硫濃度感測器的其中一者所發出的至少一輸入信號，來調節該二氧 化硫被引入該液體流的添加速率及量的至少其中一者。
18. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該過硫酸濃度感測器包含至少一電導測定池。
19. 如申請專利範圍第18項所述的系統，其中該過硫酸濃度感測器包含一紫外光供應源。
20. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該二氧化硫濃度感測器包含至少一電導測定池。
21. 如申請專利範圍第20項所述的系統，其中該二氧化硫濃度感測器包含一紫外光供應源。
22. 如申請專利範圍第17項所述的系統，另包含一光化幅射反應器，設於該二氧化硫濃度感測器上游。
23. 如申請專利範圍第22項所述的系統，另包含一過硫酸先驅化合物供應源，設置以將至少一過硫酸先驅化合物導引入該主光化幅射反應器內。
24. 如申請專利範圍第23項所述的系統，另包含一總有機碳濃度感測器，設於該光化幅射反應器上游。
25. 如申請專利範圍第24項所述的系統，另包含一總有機碳濃度感測器，設於該光化幅射反應器下游。
26. 一種用於照射在一容器內的液體的方法，包含下列步驟：對在該容器內的第一組紫外線燈提供能量，該組紫外線燈的每一者係設置成可投射出與第一光照向量相平行的光化幅射；及對在該容器內的第二組紫外線燈提供能量，該組紫外線燈的每一者係設置成可投射出與第二光照向量相平行的光化幅射，該第二光照向量實質上是垂直於該第一光照向量。
27. 如申請專利範圍第26項所述的方法，另包含調整該第一組紫外線燈其中的至少一紫外線燈的強度的步驟。
28. 如申請專利範圍第27項所述的方法，另包含調整該第二組紫外線燈其中的至少一紫外線燈的強度的步驟。
29. 如申請專利範圍第26項所述的方法，另包含依據該液體的總有機碳(TOC)濃度的測量值、過硫酸濃度的測量值、及該液體被引入該容器的流率的測量值的至少其中一者，以提供能量給該第一組紫外線燈及第二組紫外線燈的至少一燈的步驟。
30. 如申請專利範圍第26項所述的方法，另包含依據該液體的總有機碳(TOC)濃度的測量值、過硫酸濃度的測量值、及該液體被引入該容器的流率的測量值的至少其中一者，以切斷該第一組紫外線燈及第二組紫外線燈的至少一燈的能量的步驟。