KR101522482B1 - 오존 가스 공급 시스템 - Google Patents

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KR101522482B1
KR101522482B1 KR1020137023256A KR20137023256A KR101522482B1 KR 101522482 B1 KR101522482 B1 KR 101522482B1 KR 1020137023256 A KR1020137023256 A KR 1020137023256A KR 20137023256 A KR20137023256 A KR 20137023256A KR 101522482 B1 KR101522482 B1 KR 101522482B1
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요이치로 타바타
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 방전면에 오존을 생성하기 위한 광촉매 물질을 도포한 질소 첨가리스·오존 발생기(1)를 탑재하고, 각 오존 처리 장치에 대해, 신뢰성이 높은 오존 가스 공급이 가능한 오존 가스 공급 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은, 특히, 원료 가스 공급부에, 원료 가스에 함유하는 수분을 제거하는 수단(59)을 마련하여, 오존 가스 공급 시스템에 공급하는 원료 가스에 포함되는 수분량을 저감시키고, 또한 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터의 복수의 오존 가스 출력을 받아, 내부에 마련한 복수의 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 개폐 동작에 의해, 복수의 오존 가스 출력의 하나 또는 복수의 조합으로, 복수의 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n) 중 임의의 오존 처리 장치에 선택적으로 출력하여 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 갖고 있다.

Description

오존 가스 공급 시스템{OZONE GAS SUPPLY SYSTEM}
본 발명은, 질소 첨가량이 수천ppm 미만의 고순도 산소 가스를 원료 가스로 한 질소 첨가리스·오존 발생기를 탑재하고, 오존 가스를 출력하기 위한 복수의 수단을 갖는 기능을 부가시킨 오존 발생 유닛을 가지며, 안정된 오존 가스를 복수의 오존 처리 장치에 공급하는 오존 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
종래 기술에서는, 다음과 같이 각종 기술이 전개되어 있다. 산소 가스에 수천ppm 이상의 질소 가스를 첨가한 원료 가스를 오존 발생기에 공급하고, 고농도 오존 가스를 생성하고, 이 고농도 오존 가스를 사용하여, 반도체 제조 분야에서, 오존 산화 절연막 형성이나 오존 세정 등의 오존 처리 공정에 많이 이용되고 있다. 이 반도체 제조 분야 등에서는, 복수의 오존 처리 장치로 구성되는 오존 처리 장치에 대해 오존 가스를 공급하는 경우, 복수의 오존 처리 장치에 대응하여, 각각이 오존 발생기, 오존 전원, 유량 컨트롤러(MFC) 등을 포함하는 복수의 오존 발생 기구(수단)를 마련하고, 각 오존 발생 기구가 독립하여 대응하는 오존 처리 장치에 대해 오존 가스 공급하는 오존 가스 공급 시스템을 구축하는 것이 일반적으로 생각된다.
도 26에 도시하는 바와 같이, 종래, 오존 전원(72)으로부터 전원 공급을 받아, 전극(71a, 71b), 유전체(71c) 등에 의해 구성되는 오존 발생기(71)에 의한 오존 가스의 생성 효율을 업시키기 위해, 일반적인 산소 가스에서는, 약 50 내지 수천ppm의 질소 가스가 포함되어 있고, 또한, 질소 함유율이 적은(50ppm 미만) 고순도 산소 가스에서는, 오존 발생기 중에 고순도 산소 가스와 함께 미량(500ppm 이상)의 N2 가스를 첨가하고 있다.
그 때문에, 원료 산소 가스에 500ppm 이상의 N2 가스가 포함되면, 도 27에 도시하는 방전 반응에 의해 생성되는 미량의 NO2의 촉매반응에서, 고농도의 오존이 생성되고 있다. 특히, 질소 가스를 500 내지 20000ppm 첨가하면, 방전에 의해 생성되는 미량의 2산화질소량의 촉매반응으로 효율 좋게 오존이 생성된다. 결과로서 가장 고농도의 오존이 생성되고, 질소 첨가량 500 내지 20000ppm 범위의 원료 가스가 오존 발생 성능에 있어서 최적 조건인 것이 실험에서 검증되어 있다.
이하, 도 27에서 도시하는 방전 반응은 이하의 (1) 내지 (3)에 표시하는 바와 같이, 원료 산소(O2)에, 광전기 방전광과 미량의 NO2의 촉매 가스를 사용하여, 고농도 오존 발생을 실현하고 있다.
(1) 방전에 의한 미량의 NO2 가스 생성 반응
·질소 분자의 이온화 반응
N2+e⇒2N+
·NO2의 생성 반응
2N++O2+M⇒NO2
(수ppm 내지 수십ppm의 NO2 가스 생성)
(2) NO2의 방전광에 의한 촉매 효과로의 산소 원자(O)의 생성
·NO2의 광해리 반응
NO2+hν⇒NO+O
·NO의 산화 반응
NO+O2(원료 산소)⇒NO2+O
* 상기 2개의 반응으로 NO2가 촉매가 되어 산소 원자가 생성
(2)의 반응으로 생성한 다량의 산소 원자(O)와 산소 가스 분자(O2)와의 반응으로 오존(O3)이 생성된다.
(3) 오존(O3)의 생성(3체(體) 충돌)
R2 ; O+O2+M→O3+M
상기 (1) 내지 (3)에 의해, 고농도의 오존을 발생시키고 있다.
그러나, 원료의 산소 가스에 N2 가스를 많이 포함함에 의해, 오존 발생기 내에서 무성방전에 의해 오존 가스 이외에 N2O5, N2O 등의 NOX 부생(副生) 가스나 질산도 생성된다. 구체적인 NOX 부생 가스나 질산도 생성하는 화학식은 이하와 같다.
N2+e⇒N2*+e⇒N2+hν(310, 316, 337, 358㎚)
N2* ; 질소의 여기
질소 가스에 의한 자외광
H2O+e⇒H+OH+e (수증기의 전리)
N2+e⇒2N-+e (질소 분자의 전리)
NO2+hν(295 내지 400㎚)⇒NO+O(3P)
H+O2+M⇒HO2+M
HO2+NO⇒OH+NO2
N2O5+H2O⇒2HNO3
OH+NO2+M⇒HNO3+M
이와 같이, 오존 가스 이외에 NOX 부생 가스나 질산도 생성된다.
또한, 다량의 NOX 부생물이 생성되면, NOX 가스 성분과 원료 가스 중에 포함되는 수분과의 반응에 의해 질산(HNO3) 클러스터(증기)가 생성되어, 산소, 오존 가스와 함께 미량의 NOX 가스, 질산 클러스터가 혼합한 상태로 오존화 가스가 취출된다. 이 미량의 질산 클러스터량이 수백ppm 이상 포함되면, 오존 가스 출구 배관인 스테인리스 배관의 내면에 질산에 의해 산화 크롬 등의 녹이 석출되어, 클린 오존 가스에 금속 불순물이 혼입되어, 반도체 제조 장치용 반응 가스로서 금속 불순물이 반도체의 제조에 악영향을 미침과 함께, 생성한 미량의 질산 클러스터가 반도체 제조 장치의 「오존에 의한 실리콘 산화막의 에칭 처리」나 「웨이퍼 등의 오존수 세정」에 반응독(反應毒)으로서 악영향을 가져오는 문제점이 있다.
또한, 오존 발생기, 오존 전원 등을 탑재한 오존 가스 공급 시스템은, 오존 발생기, 오존 전원, 오존 가스 또는 원료 가스 유량을 컨트롤하는 MFC 등의 유량 조정 수단을 통하여 오존 발생기에 공급하는 원료 가스 배관계통, 오존 발생기 내의 가스 분위기 압력을 컨트롤하는 APC 등의 압력 조정하는 수단을 가지며, 오존 발생기로부터 출력되는 오존 가스에 대해 농도를 검지하는 오존 농도 검지기, 오존 유량계를 갖는 출력 가스 배관계통 등을, 다(多) 오존 처리 장치의 계통수만큼, 마련하는 것이 일반적으로 생각된다.
그렇지만, 다량의 NOX 부생물이 매우 적은 고농도의 오존화 산소를 공급할 수가 없고, 게다가, 이와 같은 다 오존 처리 장치에 대응하는 오존 발생 시스템을 구축하는데 매우 큰 스페이스를 필요로 하고, 또한, 다 오존 처리 장치에 대해 통합적인 제어를 행하여, 오존 가스를 공급하는 시스템을 구축하는 경우, 더욱 큰 시스템 구성이 되어, 비용면이나 배치 스페이스 등의 문제점이 있어서 실용상 불리한 점이 많이 있다.
그래서, 종래의 오존 발생기 중에 질소 가스를 포함하지 않고서, 고순도 산소 가스만으로 오존 발생을 시도하여 보았지만, 발생한 오존은 극히 조금밖에 얻어지지 않았다. 이것은 다음과 같이 생각된다. 원료 가스인 산소 분자는, 자외광 245㎚ 이하의 파장(波長)에서 연속 스펙트럼의 광흡수 스펙트럼(자외선 파장 130 내지 200㎚)이고, 산소 분자가 자외광 245㎚ 이하의 엑시머광(光)을 흡수함으로써 산소 원자로 해리하고, 이 해리한 산소 원자와 산소 분자와 제3 물질과의 3체 충돌로 오존이 생성되는 것은, 자외선을 내는 엑시머 램프 등에서 알려져 있다. 그러나, 오존 발생기와 같은, 산소 가스를 주체(主體)로 한 1기압 이상의 고기압중의 무성방전에서는 자외광 245㎚ 이하의 엑시머광의 발광은 전혀 없다. 그 때문에, 무성방전광에 의한 산소 원자의 해리 및 오존 생성의 반응 과정의 반응 정수(定數)는 매우 작고, 수% 이상의 고농도 오존 가스를 생성할 수 있는 반응이라고는 생각되지 않는다.
그 때문에, 종래에는, 다 오존 처리 장치에의 오존 공급 방식으로서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 원료 산소 가스에 수천ppm 이상의 질소 가스를 포함한 원료 가스 또는, 원료 산소 가스에 강제적으로 질소 가스를 수천ppm 이상 첨가한 원료 가스를 오존 발생기에 공급하고, 고농도 오존을 발생시키고, 게다가, 복수의 오존 처리 장치에 오존 가스를 공급하기 때문에, 1식(式)의 오존 발생기의 용량을 크게 하여, 오존 가스를 출력하는 배관계통을 복수 배관으로 분리시켜서, 다 오존 처리 장치에 각각에의 소정 유량, 농도의 오존 가스를 스텝적으로 출력시키는 방식의 오존 가스 공급 시스템이 채용되어 오고 있다.
도 28은 특허 문헌 1로 개시된 내용으로부터 상정되는 종래의 오존 가스 공급 시스템(70)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 28에서, 하나의 오존 발생기(71), 오존 전원(72), 오존 제어 유닛(77) 및 시스템 통괄 관리 유닛(80)으로 구성된다. 오존 제어 유닛(77)은, 원료 가스 공급구(64a)에서 얻어지는 원료 가스 유량을 컨트롤하는 유량 컨트롤러(MFC)(73a), 질소 가스 공급구(64b)에서 얻어지는 질소 가스 유량을 소정 유량 원료 산소 가스에 첨가 제어하는 유량 컨트롤러(MFC)(73b), 발생기의 압력을 감시하는 압력계(62)를 통하여 오존 발생기(71)에 공급하는 원료 가스 배관계통을 갖고 있다. 또한, 오존 제어 유닛(77)은, 오존 발생기(71)의 압력의 변동에 의해 밸브의 개폐 조정을 하는 밸브 개폐기(61), 오존 농도계(75)를 갖고 있고, 오존 유량계(67)를 통한 출력 배관의 후의 출력 가스 배관계통을 복수 배관으로 분리하고 있다. 또한, 오존 가스 공급 시스템(70)은, 분리한 출력 가스 배관계통 각각에 개별 오존 가스 유량 컨트롤러(MFC)(68-1 내지 68-n)를 마련하여, 개별 MFC(68-1 내지 68-n)에 대응하여 마련된 복수의 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)에 오존 가스를 독립적으로 공급하도록 구성하고 있다. 각 개별 MFC(68-1 내지 68-n)에서 공급하는 오존 가스를 초과하는 양의 오존 가스는, 유량 배출 유닛(69)으로 배출하는 구성으로 되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에 개시된 오존 발생기에 의하면, 오존 발생기 중의 산소 가스에 의한 무성방전에서는, 가시광 영역(428㎚ 내지 620㎚의 가시광)의 광파장을 발광(방전)하는 능력을 갖고 있고, 그 방전에서 발광하는 가시광 영역의 광파장을 흡수하는 광촉매 물질을 발생기의 방전면에 도포함으로써, 광촉매 효과로, 원료 산소 가스가 해리하고, 해리한 산소 원자와 원료 산소의 산소 분자와의 화학반응으로 오존 가스가 생성되고 있다.
일본 특표2009-500855호 공보(도 2, 도 3, 도 5) 일본 재공표2005-080263호 공보(도 1, 도 3, 도 4, 도 5, 표 2-(a), (b), (c))
특허 문헌 1에 개시된 종래의 다 오존 처리 장치에의 오존을 공급하는 오존 가스 공급 시스템은 이상과 같이 구성되어 있고, 질소나 수분을 포함한 원료 산소 가스를 공급하고, 하나의 오존 발생기(71)로부터 오존 가스를 출력하고, 출력하는 배관계통을 분배 배관시키는 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 출력하는 오존 가스에는, 질소 산화 부생 물질이나 질산 클러스터나 OH 래디칼 물질이 포함되는 활성 가스가 공급되게 되어, 출력 배관 재질과 질소 산화 부생 물질이나 질산 클러스터나 OH 래디칼 물질과의 화학 분해나 산화 반응으로, 이상(異常) 가열이나 부식에 수반하는 금속 컨태미네이션이 많이 포함되는 오존 가스를 공급하게 된다는 문제점이 있다. 또한, 특허 문헌 1에서 개시된 오존 발생기를 탑재한 오존 장치에서는, 오존 가스 유량이나 오존 농도는 일정한 상태로서 다 오존 처리 장치(오존 처리 장치(12-1 내지 12-n))에 공급하여야 하여서, 각 오존 처리 장치에의 오존 공급 조건은 1조건만으로 공통화되고, 오존 가스 유량이나 농도를 복수의 오존 처리 장치 각각을 독립하여 가변 제어하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.
또한, 하나의 오존 발생기로부터 다 오존 처리 장치에 오존 가스를 공급하고 있기 때문에, 오존 발생기가 고장나면, 공급 대상의 모든 오존 처리 장치에의 오존 가스가 정지하여 버리는 등, 오존 가스 공급에 관한 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.
더하여, 도 28에 도시한 바와 같이, 오존 발생기(71), 오존 전원(72), 가스 배관계가 분리하고 있기 때문에, 오존 발생기(71), 오존 전원(72) 및 가스 배관계를 포함하는 오존 발생부가 차지한 스페이스가 커지고, 이와 같은 오존 발생부를 복수대 갖는 오존 가스 공급 시스템을 구축하는 것은 실용상 극히 곤란하고, 또한, 오존 발생부의 메인터넌스성이 나쁘다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 오존 발생기, 오존 전원, 가스 배관계 등의 원료 가스 공급 기능으로부터 오존 발생 등에 관한 여러 가지의 기능 및 원료 가스에 질소 가스를 첨가시키지 않는 고순도 산소 가스만으로, 고순도이며, 또한 고농도의 오존 가스를 생성할 수 있는 오존 발생기를 탑재하고, 발생한 오존 가스의 품질을 매우 높인 오존 가스를 출력시키는 기능을 포함하고, 또한 소형화를 도모한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 및 상기 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 복수대 갖는 오존 가스 공급 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고, 방전면에 오존을 생성하기 위한 광촉매 물질을 도포한 질소 첨가리스·오존 발생기를 탑재하고, 각 오존 처리 장치에 대해, 신뢰성이 높은 오존 가스 공급이 가능한 오존 가스 공급 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 오존 가스 공급 시스템은, 가스 유량, 농도를 제어하여 오존 가스를 복수의 오존 처리 장치 각각에 공급하는 오존 가스 공급 시스템으로서, 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 구비하고, 상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛은, 방전면에 오존을 생성하기 위한 광촉매 물질을 도포하고, 오존 가스를 발생한 질소 첨가리스·오존 발생기와, 상기 질소 첨가리스·오존 발생기에 공급하는 전력을 제어하는 오존 전원과, 상기 질소 첨가리스·오존 발생기에 입력되는 원료 가스 유량을 제어하는 매스 플로 컨트롤러(MFC)와, 상기 질소 첨가리스·오존 발생기 내의 압력인 내부 압력을 자동 제어하는 오토 프레셔 컨트롤러(APC)와, 상기 질소 첨가리스·오존 발생기가 출력하는 오존 가스의 오존 농도치를 검출하는 오존 농도계와, 초기 동작으로서 소정의 설정 전력량으로 상기 오존 전원을 구동시키고, 소정 시간 후에 상기 오존 농도계로 검지한 오존 농도라고 설정한 오존 농도와의 비교에 의거하여, 상기 오존 전원이 공급하는 전력을 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어하는 오존 제어부를 구비하고, 상기 오존 가스 공급 시스템은, 상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 복수의 상기 질소 첨가리스·오존 발생기로부터의 복수의 오존 가스 출력을 받아, 내부에 마련한 복수의 오존 가스 제어 밸브의 개폐 동작에 의해, 상기 복수의 오존 가스 출력의 하나 또는 복수의 조합을, 상기 복수의 오존 처리 장치 중 임의의 오존 처리 장치에 선택적으로 출력하는 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛과, 상기 복수의 오존 처리 장치로부터의 처리 오존 가스 이벤트 신호에 의거하여, 상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 각각의 상기 오존 가스의 출력 내용을 제어하고, 상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛에 대해 상기 오존 가스 출력 유량 제어를 행하는, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛 제어부를 또한 구비한다.
본 발명에서의 오존 가스 공급 시스템은, 복수의 오존 가스 제어 밸브의 개폐 동작에 의해, 복수의 오존 가스 출력의 1 또는 2 이상의 조합을, 복수의 오존 처리 장치의 어느 하나에 선택적으로 출력하는 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛을 갖고 있다.
따라서 복수의 오존 가스 출력을 각각 복수의 오존 처리 장치 중 대응하는 오존 처리 장치에 공급함에 의해, 오존 가스 유량·농도를 복수의 오존 처리 장치 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
더하여, 2 이상의 오존 가스 출력의 조합을 하나의 오존 처리 장치에 공급함에 의해, 다양한 가스 유량 및 농도의 오존 가스를 공급할 수 있다.
또한, 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 중 일부에 이상이 발생하여도, 정상 동작하는 나머지 오존 발생 유닛에 의해, 복수의 오존 처리 장치의 어느 것에도 오존 가스를 공급할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 오존 가스 공급을 실현할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의하여, 보다 명백하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에서 이용하는 질소 첨가리스·오존 발생기의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생기에 의한 출력 오존 농도 특성을 도시하는 그래프.
도 3은 오존 발생시에 있어서의 산소 분자와 광촉매에 의한 산소 분자의 산소 원자에의 해리 메커니즘을 도시하는 모식도.
도 4는 산소 원자와 산소 분자와의 3체 충돌에 의한 오존의 생성 메커니즘을 도시하는 모식도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1인 질소 첨가리스·오존 발생기를 탑재한 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템에서의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 내부 구성을 도시하는 설명도.
도 7은 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템에서의 메인 조작 패널의 표시 상태를 모식적으로 도시하는 설명도.
도 8은 도 5에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 오존 제어부의 구성을 도시하는 블록도.
도 9는 도 5에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 데이터 메모리의 기억 내용을 모식적으로 도시하는 설명도.
도 10은 도 5에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛에 대해 출력 농도 제어를 행한 출력 농도 제어 파형을 도시하는 그래프.
도 11은 1대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛에서의 오존 전원의 수전 전력과 오존 발생기에서 발생하는 오존 농도 특성을 도시하는 그래프.
도 12는 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내에 마련되는 오존 전원의 내부 구성의 상세를 도시하는 회로도.
도 13은 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 14는 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템에서의, 실시의 형태 3에 의한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 내부 구성을 도시하는 설명도.
도 15는 실시의 형태 3의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 4인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 17은 실시의 형태 4의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 5인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 19는 실시의 형태 5의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 20은 본 발명의 실시의 형태 6인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 21은 실시의 형태 6의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 22는 본 발명의 실시의 형태 7인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 23은 실시의 형태 7의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 24는 실시의 형태 2의 오존 발생 유닛에 대응하는 종래의 구성을 모의 시험적으로 도시하는 설명도.
도 25는 원료 가스의 노점과 원료 가스에 포함되는 수분량과의 관계를 도시하는 설명도.
도 26은 참고례로서 도시하는 종래의 오존 발생기의 구성도.
도 27은 참고례로서, 질소를 첨가한 원료 산소 가스와 종래의 오존 발생기와의 조합으로, 오존 발생 내용을 모식적으로 도시하는 설명도.
도 28은 종래의 오존 가스 공급 시스템의 내부 구성을 도시하는 블록도.
<질소 첨가리스·오존 발생기>
본 발명의 실시의 형태에서 기술하는 오존 가스 공급 시스템에서 이용하는 질소 첨가리스·오존 발생기를 도 1 내지 도 4에 관해 설명한다. 도 1은 질소 첨가리스·오존 발생기를 중심으로 한 가스 계통의 구성을 도시하는 블록도이다.
또한, 협의로는 질소 첨가량이 10ppm 이상 1000ppm 이하의 고순도 산소 원료 가스를 사용한 오존 발생기를 「질소 첨가 억제·오존 발생기」라고 부르고, 질소 첨가량이 10ppm 미만의 고순도 산소 원료 가스를 사용한 오존 발생기를 「질소 첨가리스·오존 발생기」라고 부른다. 본 명세서에서는 광의의 의미로서, 상술한 「질소 첨가 억제·오존 발생기」를 포함하여, 1000ppm 이하의 고순도 산소 원료 가스를 사용한 오존 발생기를 총칭하여 「질소 첨가리스·오존 발생기」라고 부른다.
도 2는 도 1에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 의한 오존 농도 특성을 도시하는 특성도이다. 도 3은 산소 분자와 광촉매에 의한 산소 분자의 산소 원자에의 해리 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 4는 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 의해 생기는 산소 원자와 산소 분자와의 3체 충돌에 의한 오존의 생성 메커니즘을 설명하는 모식도이다. 또한, 명세서 중에서 각 도 중, 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.
본 발명에서의 질소 첨가리스·오존 발생기는, 200g/㎥ 이상의 고농도 오존 가스, 반도체 제조 장치나 세정 장치 등의 클린한 오존 가스, NOX나 OH 래디칼 물질 등의 부생물을 없앤 질소리스 오존 가스, 또는 오존 생성 효율이 좋은 장치를 필요로 하는 것에 유효하다.
도 1에서, 순도 99.99% 이상의 산소(원료 가스)를 공급하는 원료 공급계(99)는, 고순도 산소 봄베(991), 감압 밸브(992), 및 개폐 밸브(993)로 구성되고, 산소 가스(994)를 외부에 공급한다. 그리고, 산소 가스(994)가 MFC(3)를 통하여 원료 가스(995)로서 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 공급된다. 질소 첨가리스·오존 발생기(1)는 내부에 전극(1a, 1b), 유전체(1c) 및 광촉매(1d)를 갖고 있다. 2장의 전극(1a, 1b)은 서로 대향하고, 전극(1a)의 전극(1b)과의 대향면상에 유전체(1c)가 마련된다. 그리고, 유전체(1c) 및 전극(1b) 사이의 대향면에 각각 광촉매(1d)를 도포한 구성으로 되어 있다.
도 1에서는, 부기되지 않았지만, 봄베로부터 공급되는 고순도 산소에 포함되는 수분량을 0.1ppm 이하까지 내리는 수분 제거 가스 필터를 마련하여, 질소, 수분량을 극력 억제한 질소, 수분(水分)리스 원료 가스의 가스량을 조정한 유량 조정기(MFC)(3)를 통하여, 산소 가스(994)가 원료 가스(995)로서 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 공급된다.
또한, 산소 가스로서, 순도 99.99% 이상의 산소를 이용하여도, 구체적으로는, 99.995% 고순도 산소를 이용하여도, N2가 151×102ppb(즉 15ppm) 포함되도록, 피할 수가 없는 N2가 혼입되지만, 고순도의 오존 가스를 얻기 위해서는, N2의 혼입이 보다 적은 원료 산소 가스를 사용하는 것이 바람직한다.
도 3은, 무성방전(無聲放電)중에서의 광촉매의 고체 전자론(밴드갭 이론)의 고체중의 전자 배위 구조와 산소 분자의 해리 메커니즘을 모식적으로 도시한 것이다. 광촉매 물질과 방전광에 의한 광촉매반응 기능의 동작과 작용에 관해 설명한다. 무성방전 공간중의 전극 등의 벽면에 광촉매를 도포하면, 광촉매의 밴드갭의 전자 배위 구조는 도 3에 도시하는 바와 같이, 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 무성방전광을 광흡수한다. 그러면, 광촉매는 가전자대로부터 전자가 튀어나가 전도대로 이동(펌핑)한다.
전자가 이동한 가전자대에서는 정공(홀)이 형성된다. 전도대로 이동한 전자는 주위로 이동하든지, 방전 영역에 전자 방출을 하든지로 수명이 끝난다. 즉, 전도대로 이동한 전자는 매우 수명이 짧고 수십psec이다. 가전자대의 정공은 전도대로 이동한 전자가 재결합으로 돌아오지 않는 한, 계속 존재하기 때문에, 정공의 수명은 200 내지 300nsec로 길다. 이 정공이 존재하는 여기(勵起) 상태의 광촉매와 산소 분자가 양자적(量子的)으로 접촉하면, 산소 분자의 공유 전자를 빼앗아 취하여, 산소 분자를 물리적으로 해리한다(광촉매에 의한 산소의 흡착 해리 현상[산화 반응]).
한편, 밴드갭 2.0eV 내지 2.9eV의 광촉매에서는 광흡수 파장은 428㎚ 내지 620㎚의 가시광이고, 질소를 포함하지 않는 산소의 경우에도 또는 산소와 아르곤 가스의 경우에도, 무성방전은 이 가시광 영역의 광파장을 발광하는 능력(방전)을 갖고 있다. 그 때문에, 오존 발생기의 전극면(벽면)에 밴드갭 2.0eV 내지 2.9eV의 광촉매를 도포하면, 질소를 포함하지 않는 산소의 경우에도 또는 산소와 아르곤 가스라도, 그 무성방전으로 발광한 방전광을, 상기 광촉매가 흡수하여, 광촉매가 여기되고, 여기된 광촉매와 산소 가스의 흡착 해리 작용으로 산소가 해리할 수 있음이 판명되었다. 또한, 도 4의 모식도로 도시한 바와 같이, 해리한 산소 원자와 공급되는 산소 분자(원료 산소 가스)와 제3 물질과의 3체 충돌로 결합 작용이, 광촉매(1d)(벽(M))상에서 촉진된 작용으로 오존이 생성될 수 있다.
다른 한편, 오존 발생기 중의 질소 가스에 의한 무성방전에서는, 자외 영역(413㎚ 내지 344㎚의 자외광)의 광파장을 발광(방전)하는 능력을 갖는다.
그 때문에, 본원의 광촉매 물질을 방전면에 도포한 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서는, 밴드갭 3.0eV 내지 3.6eV의 광촉매는, 광여기할 수 있고, 여기한 이 광촉매는, 산소 분자를 해리하는 능력에 의해 오존 가스가 생성하여 질소를 포함한 무성방전할 수 있다.
또한, 질소를 포함한 무성방전에서는, 밴드갭 3.0eV 내지 3.6eV의 광촉매는, 광여기할 수 있고, 산소에 의한 무성방전에서는, 밴드갭 2.0eV 내지 2.9eV의 광촉매는, 광여기할 수 있고, 결과로서, 산소에 미량의 질소(억제한 질소량)를 첨가함으로써, 방전 영역의 유전체 또는 전극에 마련된 광촉매의 허용 밴드갭 범위는, 2.0eV 내지 3.6eV까지 가능해지고, 산소뿐만 아니라 질소의 방전광(자외광)을 이용하여 오존 생성 반응을 촉진시킬 수 있다. 즉, N2 가스가 포함되면, 본원의 발명 효과에 의한 오존 발생 기능이 높아진다.
오존 발생기의 방전면에 도포하는 광촉매 물질은, 반도체의 일종으로 위치부여되며, 반도체 특유의 밴드갭을 갖는 물질이고, 통상의 반도체 물질의 밴드갭보다도 큰 값을 나타내고 있다. 또한, 광촉매 물질은, 통상 금속과 산소 원자가 결합한 산화금속 물질이고, 그 산화금속 물질의 결정에서 금속 원자와 산소 원자와의 완전 결합이 아니라, 산소 결손(缺損)을 갖는 결정 구조를 갖는 산화금속 물질이 반도체 효과나 광촉매 효과를 갖는 물질이라고 말하여지고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 2에 개시된 광촉매 물질인 산화철(Fe2O3)은, 정확하게는, 광촉매 물질인 산화철은 Fe2OX이고, 산소의 결합수(X)의 값이 3 미만(X<3)의 산화철이 광촉매 물질이 되는 결정 구조이다. 즉 2개의 철 원자와 산소 원자와의 결합에서는, 3개의 산소 원자까지는, 결합할 수 있지만, 광촉매 물질이기 위해서는, 산소 결합에서 산소 결손한 부분을 남겨둔 결정 구조로 되어 있다.
본 발명의 오존 가스 공급 시스템에서 이용하는 질소 첨가리스·오존 발생기에서는, 방전면에 광촉매 물질을 도포하고, 광촉매 효과를 능력 업하여 고농도 오존을 생성시키기 위해, 방전하고 있는 산소 가스가 통과하는 방전면에, 도포한 광촉매 물질의 표면적을 대폭적으로 늘리는 궁리가 되어 있다.
그 때문에, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서는, 방전면에 도포한 광촉매 물질면은, 원료 가스에 포함되는 미량(수ppm 이하)의 수분이라도, 표면적을 늘린 광촉매 물질면에 수분이 흡착되기 쉽다. 그 수분 흡착된 상태에서 방전시키면, 수분이 H 원자나 OH 분자로 해리되고, 그 해리된 H 원자나 OH 분자가 광촉매 물질의 산소 결손 부분과 결합한다. H 원자나 OH 분자가 결합한 광촉매 물질은, 광촉매 효과가 저하되거나, 잃어 버리거나 하기 때문에, 결과로서 오존 생성 능력을 대폭적으로 잃어버리는 결과가 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 오존 가스 공급 시스템에서 이용하는 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서는, 원료 산소에 포함되는 미량(수ppm 이하)의 수분이라도, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 성능 열화의 원인이 되기 때문에, 원료 산소에 포함되는 미량의 수분을 제거하는 수단으로서, 원료 산소 가스 공급구에 미량의 수분을 제거하고, 수분량 300ppb(0.3ppm) 이하로 억제하는 수분 제거 필터를 마련하는 것이 바람직하다.
<실시의 형태 1>
이하, 본 발명의 실시의 형태 1을 도 5부터 도 10에 의거하여 설명한다. 이하, 도 5 내지 도 10의 개요는 이하와 같다. 도 5는 본 발명의 실시의 형태 1인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 6은 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템에서의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 내부 구성을 도시하는 설명도이다. 도 7은 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템에서의 메인 조작 패널의 표시 상태를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 8은 도 5에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 오존 제어부의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 9는 도 5에서 도시한 오존 발생 유닛 내의 데이터 메모리의 기억 내용(오존 발생 유닛의 농도, 유량 제어를 행하기 위한 초기 조건에 도시)을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 10은 도 5에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 대해 출력 농도 제어를 행한 출력 농도 제어 파형을 도시하는 그래프이다.
(전체 구성)
도 5에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 공급 시스템(10)은 내부에 n(≥2)개의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)을 갖고 있다. 이하, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)중 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)을 대표하여 채택하고 그 내부 구성을 도 5 중심으로 참조하여 설명한다.
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)에서의 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 내부는 산소 가스를 포함한 가스가 충만되어 있고, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2) 내의 오존 전원(2)으로부터 고주파 고전압(HV, LV)이 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내의 전극 사이에 인가되고, 이 전극 사이로 유전체 배리어 방전(무성방전)을 함에 의해, 방전 공간의 가스가 방전에 의해 오존 가스를 생성하고 있다. 또한, 오존 전원(2)은 후에 상세히 기술하지만 컨버터(2a), 인버터(2b) 및 고전압 회로부(2c)에 의해 구성된다.
본 실시의 형태는 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로서 무성방전 방식에 의한 오존 발생기 구조의 것을 대표하여 설명하였지만, 오존 발생시키는 기능으로서는, 질소 첨가리스의 연면(沿面) 방전이나 글로 방전을 이용한 오존 발생기 구조나 초고주파나 마이크로파 방전을 이용한 오존 발생기 구조도 있고, 이들의 오존 발생기라도 좋다.
오존을 안정 출력하려면, 오존 발생기에 공급하는 원료 가스의 가스종(種)의 한정, 유량치나 오존 발생기 내의 가스 압력이나 전극을 냉각하는 수온(水溫), 수량(水量) 등의 환경 조건을 일정하게 조정하는 기능이 중요한다. 이와 같은 기능을 갖는 제어 수단을 하기에 나타낸다.
원료 가스 공급구(14)에는, 산소 가스 등의 오존 가스를 생성하기 위한 고순도 산소 가스 또는 10ppm 미만의 미량의 질소 가스를 포함하는 고순도 산소 원료 가스가 바람직하다(이들의 고순도 산소 원료 가스를 총칭하여 협의의 의미에서 「질소 첨가리스·산소 원료 가스」라고 부른다). 이들의 원료 가스에는, 오존 가스를 생성하는데 불필요한 불순물이나 불순 가스나 수분이 미량 포함된다. 원료 가스에 포함되는 수분이나 불순물이 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 방전면에 흡착하고, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 광촉매 물질의 성능을 저하시킨다. 그 때문에, 이들의 원료 가스에 포함되는 미량의 불순물이나 불순 가스나 수분을 제거하기 위해, 원료 가스의 입구부에 가스 필터나 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거 필터 등을 마련하는 것이 바람직하다.
오존 가스 공급 시스템(10)의 원료 가스 공급구(14), 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)의 원료 가스 공급구(14-2)로부터 얻어지는 소정의 원료 가스 유량(Q)의 원료 가스가, 가스 유량 컨트롤러(MFC)(3)를 통하여 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에, 일정 유량으로 원료 가스가 공급된다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내의 압력을 일정하게 하는 수단으로서, 발생기 내의 가스 압력을 검출하는 수단과, 이 검출한 발생기에 출력하는 오존 가스량을 미조정함으로써, 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내의 압력을 일정하게 하는 기능을 오존 발생기 시스템에는 보유하고 있다. 이 하나의 방법으로서, 발생기 압력을 자동으로 소정 압력으로 조정하는 자동 압력 조정기(APC)(4)가 있고, 이 자동 압력 조정기(APC)(4)가 오존 발생기의 오존 가스 출력 배관 가스 라인에 마련되어 있다.
오존 가스 출력 배관 가스 라인의 구체적인 구성으로서는, 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내에서 생성한 오존 가스로부터 불순물이나 이물을 제거하는 가스 필터(51)에 통과시킨 후, 오존 농도계(5), 자동 압력 조정기(APC)(4)를 통하여 연속적으로 소정의 오존 농도(C)를 갖는 오존(화 산소) 가스를 오존 가스 출력구(15-2)로부터 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)의 외부에 출력하고 있다.
오존 가스 출력 배관 가스 라인에는, 출력 오존 가스 유량을 일정 출력하기 위한 오존 가스 유량 컨트롤러(MFC)를 마련한 경우표 있다. 이 실시례에서는, 이 오존 가스 유량 컨트롤러(MFC)는 마련하고 있지 않다.
따라서 출력하는 오존 가스의 유량(Qx)은, 원료 가스 유량(Q)으로부터 오존으로 변환한 오존 유량(Qc)이 변환되지 않은 원료 산소 유량(Qn)의 합으로 된다. 즉, 오존(화 산소) 가스의 유량(Qx)은, 원료(산소) 가스 유량(Q), 오존 농도(C)에 의거한 식(1){Qx=F(Q, C) …(1)}에 의해 결정한다. 이 가스 유량 컨트롤러(MFC)(3)에서, 오존 발생기에 공급하는 원료 가스 유량을 일정치로 제어하고 있다.
또한, APC(4)는, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 가스의 출력 배관 경로 내를 흐르는 오존 가스의 압력을 제어함에 의해 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 가스 압력을 자동적으로 일정치로 제어하고 있다.
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)은, 오존 가스를 발생하는 수단을 갖는 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 가스에 소정의 전력을 공급하는 수단을 갖는 오존 전원(2), 공급하는 원료 가스 유량을 일정치로 제어하는 수단을 갖는 MFC(3), 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내의 압력치를 일정치로 제어하는 수단을 갖는 APC(4), 출력하는 오존 가스의 불순물 가스를 트랩하는 수단을 갖는 가스 필터(51), 출력하는 오존 농도치를 검출하는 수단을 갖는 오존 농도계(5) 등의 복수개의 기능 수단을 집약하여 1단위의 패키지 유닛으로서 구성되어 있다. 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 구성은 전부 같고(7-2 이외는 도시 생략), 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)을 대표하여 설명한 내부 구성을 나타내고 있다.
각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)(오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n))의 저면에 누수 센서(6)를 마련하여, 각 오존 발생 유닛(7)의 누수의 유무를 감시하고 있다. 즉, 누수 센서(6)로부터 얻어지는 정보가 시스템 통괄 관리 유닛(8) 내의 EMO 회로(비상 정지 회로)(81)에 의해 얻어지고, 시스템 관리 제어부(84)의 제어하에서 감시된다.
또한, 오존 가스 공급 시스템(10) 내에 마련되는 시스템 통괄 관리 유닛(8)은, 장치 내를 배기 덕트(11)로부터 진공흡인하여 부압 상태로 감시하기 위한 배기 센서(23), 오존 누설 센서(24) 각각의 검출 정보를 받아서 있다. 그리고, 시스템 통괄 관리 유닛(8)은, 배기 센서(23)에 의한 배기 이상, 오존 누설 센서(24)에 의한 누설 이상을 받으면, 시스템 관리 제어부(84)에서 모든 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 정지를 지시하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)를 주어, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 운전을 정지시킨다.
또한, 시스템 통괄 관리 유닛(8) 내의 시스템 관리 제어부(84)는, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)로부터, 요구 오존 유량(Qs12) 및 요구 오존 농도(Cs12)를 포함하는 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)를 유저 정보 I/F(83)를 통하여 받는다.
그리고, 시스템 관리 제어부(84)는, 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)의 지시 내용에 의거하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)를 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 출력함과 함께, 제어 신호(S8)를 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 출력한다.
그 결과, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각으로부터 출력하는 오존 가스의 유량, 농도가 제어됨과 함께, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에서의 오존 가스 제어 밸브(9a) 등의 개폐 제어가 행하여지고, 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)의 지시 내용에 따른 가스 유량, 농도의 오존 가스를 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)에 공급할 수 있다. 이하, 시스템 통괄 관리 유닛(8)에 관해 더욱 상세히 기술한다.
시스템 통괄 관리 유닛(8)은, 장치의 비상 정지를 행하는 EMO 회로(81), 유닛 정보 I/F(82), 유저 정보 I/F(83), 시스템 관리 제어부(84) 및 메인 조작 패널(85)을 갖고 있다.
EMO 회로(81)는, 전술한 바와 같이, 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 누수 센서(6)로부터 얻어지는 시스템의 이상 신호를 감시하는 회로이다. 구체적으로는, EMO 회로(81)가 누수 센서(6)에서 누수 이상의 검출 정보를 받으면, 당해 정보를 시스템 관리 제어부(84)에 전달하고, 시스템 관리 제어부(84)에서, 누수 이상을 검출한 누수 센서(6)에 대응하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 오존 발생 유닛 제어 신호(86)(오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)의 어느 하나)를 주어, 당해 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)을 정지시킨다.
유닛 정보 I/F(82)는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 유닛 정보 신호(17-1 내지 17-n)의 수수(授受)를 행하는 기능을 갖고 있다.
유저 정보 I/F(83)는, 전술한 바와 같이, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)로부터의 지령 신호인 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)(요구 오존 유량(Qs12), 요구 오존 농도(Cs12), 운전 정보(Y), 장치 No. 등을 지시)를 수신하는 기능을 갖고 있다.
시스템 관리 제어부(84)는, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내의 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9ab, 9bc, 9ca)를 개폐 제어하기 위한 지령인 제어 신호(S8)를 출력하고, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내의 통괄 제어를 행한다. 시스템 관리 제어부(84)는 메인 조작 패널(85)과의 정보의 수수도 행하는 기능도 갖고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 공급 시스템(10)은 냉각수 입구(13A) 및 냉각수 출구(13B)를 가지며, 냉각수 입구(13A)로부터 냉각수 입구(13a-1 내지 13a-n)를 통하여 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 내에 도시하지 않은 외부의 냉각 장치로부터의 냉각수를 받아들이고, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 냉각 후의 물을 냉각수 출구(13b-1 내지 13b-n)를 통하여 냉각수 출구(13B)로부터 외부에 출력하고 있다.
여기서는, 기재되지 않았지만, 외부의 냉각 장치로부터의 냉각수의 수량 및 수온은, 일정치의 것이 공급되도록 제어되고 있다.
오존 가스 공급 시스템(10)은 원료 가스 공급구(14)를 가지며, 원료 가스 공급구(14)로부터 원료 가스 공급구(14-1 내지 14-n)를 통하여 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 내에 외부로부터 원료 가스를 받아들이고 있다. 여기서는, 기재되지 않았지만, 외부의 원료 가스의 입구에는, 원료 가스 중의 미량의 불순물이나 불순 가스 및 수분을 제거하기 위한 가스 필터가 마련되고, 원료 가스의 순도를 안정되도록 제어되고 있다.
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 오존 가스 출력구(15-1 내지 15-n)는 내부의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 접속되고, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)으로부터 오존 가스 출력구(25-1 내지 25-n)를 통하여 오존 가스 공급 시스템(10)의 외부에 오존 가스가 출력된다.
n대의 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)로부터 출력되는 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)는 유저 정보 I/F(83)를 통하여 시스템 관리 제어부(84)에 받아들여진다. 처리 오존 가스 이벤트 신호(16)(16-1 내지 16-n)는 요구 오존 유량(Qs12), 원료 가스 설정 농도(Cs12) 및 운전 정보(Y) 등을 지시하고 있다. 시스템 관리 제어부(84)는 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)에 의거하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)을 제어하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)를 출력하는 기능을 갖고 있다.
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)은 질소 첨가리스·오존 발생 유닛용 조작 패널(85-1 내지 85-n)을 갖고 있다. 또한, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 유닛 정보 신호(17-1 내지 17-n)가 시스템 통괄 관리 유닛(8)의 유닛 정보 I/F(82)를 통하여 시스템 관리 제어부(84)에 전달된다. 유닛 정보 신호(17)(17-1 내지 17-n)는, 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에서의 오존 발생기(1)의 고장이나 운전/정지 상태를 지시하는 정보 신호이다.
처리 오존 가스 이벤트 신호(16)에 포함되는 운전 정보(Y)는, 각 오존 처리 장치(12)(12-1 내지 12-n)의 고장이나 운전/정지 상태 정보 신호를 나타내는 유저 정보 신호에 상당하고, 전술한 바와 같이, 시스템 통괄 관리 유닛(8) 내의 유저 정보 I/F(83)에 받아들여진다.
또한, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)은 각각 오존 제어부(19)를 갖고 있다. 오존 제어부(19)는, 후에 상세히 기술하는 바와 같이, 원료 가스 유량의 설정 유량(Qs), 검출 유량(Q), 오존 발생기(1)의 발생기 압력의 설정 압력(Ps), 검출 압력(P) 및 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)으로부터 출력하는 오존 농도(C)를 수신하고, 오존 전원(2)을 제어하여 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 발생하는 오존 가스의 오존 농도, 가스 유량 등을 제어하는 제어부이다. 또한, 오존 제어부(19)는, 오존 농도계(5), MFC(3), APC(4) 및 오존 전원(2)과의 사이에서 신호 수수를 행하고 있다.
(오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 제어)
도 6에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)은 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 출력부에 대응하여 오존 가스 입력구(29-1 내지 29-n)를 갖고 있고, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 입력부에 대응하여 오존 가스 출력구(39-1 내지 39-n)를 갖고 있다. 그리고, 오존 가스 출력구(39-1 내지 39-n)(오존 가스 출력구(25-1 내지 25-n))와 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)와의 사이에 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n)가 개삽된다. 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)는 오존 가스 공급시에 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n)를 열림상태로 한다. 책 오존 가스 공급 시스템(10)은 오존 가스 출력구(39-1 내지 39-n)의 n개의 오존 가스 출력구를 마련한 시스템에 하고 있지만, 유저측의 오존 처리 장치수가 n개보다 적은 경우는 출력하지 않는 오존 가스 출력구(39) 부분의 배관 조인트를 캡 조인트로 하여, 출력 가스를 막음으로써 대응하는 것도 가능하다.
오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)은 내부에 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)를 갖고 있고, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c)는 노멀리 오픈(NO), 오존 가스 제어 밸브(9bc, 9ab, 9ca)는 노멀리 클로즈(NC)이다. 또한, 설명의 사정상, 도 2에서는 n=3인 경우로 구체화하여 나타내고 있다. 또한, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)로서, 전기 또는 에어 압력에 의해 개폐할 수 있는 전동(電動) 밸브 또는 공압(空壓) 밸브가 생각된다.
오존 가스 제어 밸브(9a 내지 9c)는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 오존 가스 입력구(29-1 내지 29-n)와 오존 가스 출력구(39-1 내지 39-n)와의 사이에 개삽된다. 오존 가스 제어 밸브(9ab)는 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b)의 출력 사이에 마련되고, 오존 가스 제어 밸브(9bc)는 오존 가스 제어 밸브(9b, 9c)의 출력 사이에 마련되고, 오존 가스 제어 밸브(9ca)는 오존 가스 제어 밸브(9c, 9a)의 출력 사이에 마련된다.
그리고, 시스템 통괄 관리 유닛(8)의 시스템 관리 제어부(84)로부터의 제어 신호(S8)에 의거하여, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca) 각각의 열림상태, 닫힘상태가 제어된다.
도 6에서는, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n) 중, 오존 가스 개폐 밸브(22-2)를 열림상태(검게 칠함)로 한 오존 처리 장치(12-2)의 1대만 운전하고 있고, 오존 처리 장치(12-2)에 대한 오존 가스 유량으로서는, 30SLM(L/min)의 오존 가스를 공급한 경우의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)의 상태를 나타내고 있다. 즉, 오존 처리 장치(12-2)는 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-2) 내의 요구 오존 유량(Qs12)에 의해 30SLM의 오존 유량을 지시하고 있다.
시스템 통괄 관리 유닛(8) 내의 시스템 관리 제어부(84)는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)에 의해, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에서 각각 10SLM의 오존 가스를 공급하도록 제어한다.
또한, 시스템 관리 제어부(84)는 제어 신호(S8)에 의해, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내의 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 개폐 상태를 제어한다. 구체적으로는, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab)를 열림상태(검게 칠함), 오존 가스 제어 밸브(9ca)를 닫힘상태(희게 칠함)에 한 제어 신호(S8)를 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 출력한다.
한편, 전술한 바와 같이, 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n) 중, 오존 가스 개폐 밸브(22-2)만이 열림상태이고, 오존 가스 개폐 밸브(22-1 및 22-n)가 닫힘상태이다. 여기서는, 이용하지 않는 오존 처리 장치(12)를 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n)로 닫힘상태로 하는 방식으로 설명하였지만, 이용하지 않는 오존 처리 장치에는 오존 가스가 공급되지 않도록 25-1 내지 25-n의 부분에서, 배관 조인트에 의해, 강제적으로 막아도 좋다.
이와 같이, 시스템 관리 제어부(84)는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)에 의해 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 각각 10SLM의 유량의 오존 가스를 공급시키고, 또한 제어 신호(S8)에 의해 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 제어함에 의해, 오존 처리 장치(12-2)에 대해 가스 유량 30SLM(10SLM×3)의 오존 가스를 공급할 수 있다.
(메인 조작 패널)
도 7에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 공급 시스템(10)의 메인 조작 패널(85)의 표시면에서, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 및 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)에 대응지어서, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 개폐 상태를 나타내고 있다. 또한, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 요구 오존 유량(Qs12)(SLM), 요구 오존 농도(Cs12)(g/㎥)가 나타나 있다.
도 7에 도시하는 예에서는, 오존 처리 장치(12-2)만 요구 오존 유량(Qs12)=30SLM, 요구 오존 농도(Cs12)=280(g/㎥)를 요구하고 있다.
따라서 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 각각 오존 유량 10(SLM), 오존 농도 280(g/㎥)의 오존 가스를 출력시키고, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab)를 열림상태, 오존 가스 제어 밸브(9ca)를 닫힘상태로 함에 의해, 오존 처리 장치(12-2)에 대해, 오존 유량 30(SLM), 오존 농도 280(g/㎥)의 오존 가스를 공급할 수 있다.
(오존 제어부)
도 8에 도시하는 바와 같이, 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7) 내에 마련되는 오존 제어부(19)는, 오존 전원(2)을 제어함에 의해 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생 내용(가스 유량, 오존 가스 농도)을 제어한다.
오존 전원(2)은, 상용 교류 전압(AC1φ 내지 AC3φ)을 정류하는 컨버터(2a), 직류 전압을 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 최적의 고주파로 변환하고, 출력 전압을 제어하여 소정 전력을 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 공급하는 인버터(2b), 인버터(2b)로부터 출력된 전압을, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)를 생성하기 위한 방전을 발생시키는 전압까지 고전압으로 승압시키기 위한 고전압 회로부(2c) 및 전류 센서(2d)로 구성되어 있다. 컨버터(2a), 인버터(2b) 및 고전압 회로부(2c)의 순서로 직렬로 접속되고, 컨버터(2a), 인버터(2b) 사이에 전류 센서(2d)가 개삽된다.
오존 제어부(19)는, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서 발생하는 오존 가스 내용(가스 유량(Q), 오존 농도 C)를 제어하기 위해, 고전압 회로부(2c)의 출력인 고주파·고전압(HV, LV)을 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 인가시켜, 원료 가스인 산소 가스로부터 방전 현상에 의해 소정의 오존량의 오존 가스를 생성시키고 있다.
오존 제어부(19)는 원료 가스 유량 설정기(1S1), 셀렉터(1S2), 오존 농도 설정기(1S3), 각각의 제어 신호를 ON-OFF 하여 제어하는 아날로그 스위치(1S4-A 내지 1S4-F), 및 각각의 제어 신호를 반전 신호로 하는 반전기(1S5-1, 1S5-2)를 갖고 있다.
또한, 오존 제어부(19)는, 원료 가스 설정 유량(Qs), 설정 농도(Cs) 및 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 설정 압력(Ps)의 신호를 받아서 최적의 오존량을 생성에 필요한 설정 전력(Ws)을 기억시킨 데이터 메모리(1S6), 설정 전력(Ws)으로부터 오존 전원에 필요한 전류를 주입하기 위한 전류 신호로 변환하는 전류 신호 변환기(1S7)를 갖고 있다.
더하여, 오존 제어부(19)는, 초기 전류 지령으로 인버터(2b)를 구동시켜, MFC(3) 및 오존 농도계(5)에 의해 실제로 흐르고 있는 원료 가스 유량(Q) 및 생성 오존 농도(C)를 받아서 PID(Proportional-Integral-Derivative ; 이하, "PID"라고 함) 제어로 전환하는 타이머(1S8), 오존 농도(C)와 가스 설정 농도(Cs)를 비교 결과에 의거하여 PID 제어하는 PID 제어 회로(1S9)를 갖고 있다.
또한, 오존 제어부(19)는, 시스템 관리 제어부(84)에서 오존 발생 유닛 제어 신호(86)를 받아, 오존 발생 유닛 제어 신호(86)가 지시하는 요구 오존 유량(Qs8), 요구 오존 농도(Cs8), 및 운전 정보(Y8)에 의거하여, 설정 유량(Qs), 설정 오존 농도(Cs) 신호를 조정하는 이벤트 조정기(1S10)를 갖고 있다.
또한, 오존 제어부(19)는, 압력 설정기(1S11), 전류 신호 변환기(1S7)의 출력 전류에 의거하여 주입 전력을 제어하기 위해 인버터(2b)의 ON 한 초기 펄스폭을 설정하는 초기 펄스폭 설정기(1S12), 및 오존 농도계(5)에 검출된 오존 농도(C) 및 설정 오존 농도(Cs)를 받아, 오존 농도(C)와 원료 가스 설정 농도(Cs)와의 비교 결과에 의거하여, 인버터(2b)의 주입 전력을 제어하기 위한 전류 신호로 변환시키는 전류 변환기(1S13)를 갖고 있다.
(데이터 메모리(1S6))
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 오존 농도, 오존 유량 제어를 행하기 위한 초기 조건을 기억한 데이터 메모리(1S6)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 설정 압력(Ps)을 파라미터로 하여, 복수개의 메모리 뱅크(BK1 내지 BK4)를 갖고 있고(도 9에서는 설명의 사정상, 4개의 경우를 나타내고 있다), 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 설정 압력(Ps)이 결정되면, 설정 압력(Ps)에 대응하는 메모리 뱅크(BKx)(1 내지 4의 어느 하나)가 선출된다.
선택된 하나의 메모리 뱅크(BK)에는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 횡축(X축)을 오존 가스 유량의 설정 유량(Qs)을 번지로 하고, △Q마다 복수 분할되어 있다. 종축(Y축)을 오존 농도의 설정 농도(Cs)를 번지로 하고, △C마다 복수 분할되어 있다.
데이터 메모리(1S6)는, 이 횡축(X축), 종축(Y축)의 번지로서 기능하는 설정 유량(Qs), 설정 농도(Cs)의 신호를 받아, X축과 Y축의 번지로 결정되는 메모리 번지에 소정의 오존량을 발생시키는데 필요한 설정 전력량(W)(A11 내지 A17, …, A61 내지 A67)이 기록되어 있고, 그 설정 전력량(Ws)을 오존 제어부(19) 내의 전류 신호 변환기(1S7)에 출력한다. 그 결과, 전류 신호 변환기(1S7)에서 전류 신호로 변환되어, 아날로그 스위치(1S4-E)를 통하여 초기 펄스폭 설정기(1S12)에 전류 신호가 부여되어, 초기 펄스폭 설정기(1S12)에 의해 설정 전력량(Ws)을 실현하기 위한 소정 주파수, 소정 펄스 폭의 펄스 신호(Tw)가 인버터(2b)에 출력된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 출력 농도 제어를 행한 출력 농도 제어 파형은 오존 발생 유닛(7)에의 운전 지령 신호(운전 정보(Y8)에 포함된다)에 대응하여, 설정 시간(To)으로 규정되는 초기 상태시는, 데이터 메모리(1S6)로부터의 설정 전력량(Ws)에 의거하는, 인버터(2b)의 주입 전력을 설정한다.
그리고, 설정 시간(To) 경과 후에 타이머(1S8)에 의한 시간 제어에 의해 PID 제어 회로(1S9)에 의한 PID 제어로 전환된다. PID 제어 회로(1S9)는, 전류 변환기(1S13)의 전류 신호(오존 가스 농도(C)(오존 농도계(5)에서 검출)와 가스 설정 농도(Cs)와의 비교 결과에 의거하여 결정되는 신호)에 의거하여, 펄스 신호(Tw)의 펄스 폭(△Tw)을 미소 변화시킴에 의해, 인버터(2b)의 주입 전력의 PID 제어가 실행된다. 그 결과, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 발생하는 오존 농도(C)는, 동 도 (a)에서 도시하는 제어 응답성 파형을 나타낸다.
이하, 도 10에서 도시하는 농도 제어에 관해 상세히 기술한다. 우선, 오존 발생 유닛 제어 신호(86)에 의거하지 않는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7) 단체의 동작에 관해 설명한다.
이벤트 조정기(1S10)는 도시하지 않은 운전 지령의 입력을 트리거로 하여 타이머(1S8)를 기동한다. 이때, 이벤트 조정기(1S10)는, 원료 가스 유량 설정기(1S1)의 원료 가스 설정 유량(Qs)을 선택하도록 원료 가스 유량 비교기(1S2)를 제어하고, 아날로그 스위치(1S4-A, 1S4-D)를 온 상태, 아날로그 스위치(1S4-B, 1S4-C)를 오프 상태로 한다. 한편, 기동 직후의 타이머(1S8)는 아날로그 스위치(1S4-E)를 온, 아날로그 스위치(1S4-F)를 오프 상태로 한다.
그러면, 데이터 메모리(1S6)에는, 압력 설정기(1S11)에서 설정 압력(Ps), 원료 가스 유량 설정기(1S1)에서 원료 가스 설정 유량(Qs), 오존 농도 설정기(1S3)에서 원료 가스 설정 농도(Cs)가 얻어지는 결과, 전술한 바와 같이 설정 전력량(Ws)을 전류 신호 변환기(1S7)에 출력한다. 그 결과, 초기 펄스폭 설정기(1S12)에 의해 초기 펄스 폭의 펄스 신호(Tw)가 발생된다. 이 펄스 신호(Tw)의 "H", "L"에 응하여 인버터(2b)의 온, 오프가 제어된다.
이와 같이, 타이머(1S8)가 동작 상태가 되는 설정 시간(To) 내에서, 데이터 메모리(1S6)의 설정 전력량(Ws)에 의거한 초기 제어가 실행된다.
그리고, 타이머(1S8)가 기동 후, 설정 시간(To) 경과하면 초기 상태를 마치고, 아날로그 스위치(1S4-E)를 오프 상태, 아날로그 스위치(1S4-F)를 온 상태로 전환한다.
그러면, PID 제어 회로(1S9)는, 전류 변환기(1S13)로부터의 전류 신호에 의거하여, 오존 농도계(5)에서 얻어지는 오존 농도(C)와 가스 설정 농도(Cs)와의 비교 결과를 반영하여, 펄스 신호(Tw)의 펄스폭을 미소 편위(△Tw)시키는 것을 주로 한 PID 제어를 오존 전원(2)에 대해 행한다. 또한, PID 제어 회로(1S9)는 전류 센서(2d)의 검출 전류(I)에 의해서도 미소 편위(△Tw)를 변동시킨다. 이와 같이, 운전 지령으로부터 설정 시간(To) 경과 후는 PID 제어(W)로 전환된다.
다음에, 오존 발생 유닛 제어 신호(86)에 의거한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7) 단체의 동작에 관해 설명한다.
이벤트 조정기(1S10)는 요구 오존 유량(Qs8), 요구 오존 농도(Cs8) 및 운전 정보(Y8)를 지시하는 오존 발생 유닛 제어 신호(86)의 입력을 트리거로 하여 타이머(1S8)를 기동한다. 이때, 아날로그 스위치(1S4-A, 1S4-D)를 오프, 아날로그 스위치(1S4-B, 1S4-C)를 온 상태로 한다. 또한, 기동 직후의 타이머(1S8)는 아날로그 스위치(1S4-E)를 온, 아날로그 스위치(1S4-F)를 오프 상태로 한다.
또한, 요구 오존 유량(Qs8) 및 요구 오존 농도(Cs8)는, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)로부터의 처리 오존 가스 이벤트 신호(16-1 내지 16-n)가 지시하는 요구 오존 유량(Qs12) 및 요구 오존 농도(Cs12)에 의거하여, 시스템 관리 제어부(84)에 의해 결정된다.
그러면, 데이터 메모리(1S6)에는, 압력 설정기(1S11)에서 설정 압력(Ps), 오존 발생 유닛 제어 신호(86)가 지시하는 요구 오존 유량(Qs8) 및 요구 오존 농도(Cs8)가 설정 유량(Qs) 및 설정 농도(Cs)로서 얻어지는 결과, 전술한 바와 같이 설정 전력량(Ws)을 전류 신호 변환기(1S7)에 출력한다. 그 결과, 초기 펄스폭 설정기(1S12)에 의해 초기 펄스 폭의 펄스 신호(Tw)가 발생한다.
이와 같이, 오존 발생 유닛 제어 신호(86)의 입력에 의해서도, 타이머(1S8)가 동작 상태로 된 설정 시간(To) 내에서, 데이터 메모리(1S6)의 설정 전력량(Ws)에 의거한 초기 제어가 실행된다.
그리고, 타이머(1S8)가 기동 후, 설정 시간(To) 경과하면 초기 상태를 마치고, 아날로그 스위치(1S4-E)를 오프 상태, 아날로그 스위치(1S4-F)를 온 상태로 전환한다.
그러면, PID 제어 회로(1S9)는, 전류 변환기(1S13)로부터의 전류 신호에 의거하여, 펄스 신호(Tw)의 펄스폭을 미소 편위(△Tw)시키는 것을 주로 한 PID 제어를 오존 전원(2)에 대해 행한다.
이와 같이, 오존 제어부(19)는 오존 전원(2)에 대한 초기 제어, PID 제어를 행한다. 도 11은, 1대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 2.5㎾의 오존 전원(2)의 수전 전력과 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서 발생하는 오존 농도 특성을 도시하는 그래프이다.
도 11에서, 오존 농도 특성 L11은, 오존 가스 유량(Q)이 1.25L/min(=1.25SLM)을 공급한 경우의 발생하는 오존 농도 특성을 나타낸다. 이 경우는 수전 전력을 100W 내지 1.0㎾로 가변으로 하면, 발생하는 오존 농도는 약 0g/㎥내지 360g/㎥까지 가변 설정할 수 있다.
마찬가지로, 오존 농도 특성 L12는, 오존 가스 유량(Q)이 2.5SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성을 나타낸다. 이 경우는 수전 전력을 100W 내지 2.0㎾로 가변으로 하면, 발생하는 오존 농도는 약 0g/㎥내지 360g/㎥까지 가변 설정할 수 있다.
오존 농도 특성 L13은, 오존 가스 유량(Q)이 5. 0SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성, 오존 농도 특성 L14는, 오존 가스 유량(Q)이 7.5SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성, 오존 농도 특성 L15는, 오존 가스 유량(Q)이 10SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성, 오존 농도 특성 L16은, 오존 가스 유량(Q)이 20SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성, 오존 농도 특성 L17은, 오존 가스 유량(Q)이 30SLM을 공급한 경우의 오존 농도 특성을 나타낸다.
오존 가스 유량(Q)이 5SLM의 오존 가스를 1대의 오존 발생 유닛(7)으로부터 공급한 경우는, 수전 전력 2.5㎾에서 최대 발생하는 오존 농도는 350g/㎥(오존 농도 특성 L13 참조), 오존 가스 유량(Q)이 7.5SLM의 오존 가스를 공급한 경우는, 수전 전력 2.5㎾에서 최대 발생하는 오존 농도는 300g/㎥(오존 농도 특성 L14 참조)가 된다.
또한, 오존 가스 유량(Q)이 10SLM의 오존 가스를 공급한 경우는, 수전 전력 2.5㎾에서 최대 발생하는 오존 농도는 280g/㎥(오존 농도 특성 L15 참조), 오존 가스 유량(Q)이 20SLM의 오존 가스를 공급한 경우는, 수전 전력 2.5㎾에서 최대 발생하는 오존 농도는 180g/㎥(오존 농도 특성 L16 참조), 오존 가스 유량(Q)이 30SLM의 오존 가스를 공급한 경우는, 수전 전력 2.5㎾에서 최대 발생하는 오존 농도는 140g/㎥(오존 농도 특성 L17 참조)밖에 얻어지지 않는다.
수전 전력이 2.5㎾의 오존 전원(2)인 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에서, 280g/㎥의 오존 농도를 유지하는 경우, 1대의 질소 첨가리스·오존 발생기(1)가 공급 가능한 최대 유량은 10SLM이고, 즉, 1대의 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 오존 농도를 280g/㎥를 만족시키는 경우, 오존 가스 유량 10SLM 이상의 가스 유량을 공급할 수는 없다.
한편, 본 실시의 형태의 오존 가스 공급 시스템(10)은, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 의해, n대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 공급되는 n개의 오존 가스 출력의 하나 또는 복수의 조합을, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)중 임의의 오존 처리 장치(12)에 선택적으로 출력할 수 있는, 출력 오존 가스 출력 제어 방식을 채용하고 있다.
이 때문에, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)에서는, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 마련한 각 유닛 사이에 마련한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내의 오존 가스 제어 밸브(9ab, 9bc, 9ca)의 개폐 제어를, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이 행하면, n대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 발생하는 오존 가스 전부를 1대의 오존 처리 장치(12-2)에 공급할 수 있다. 따라서 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 각각 가스 유량 : 10SLM, 오존 가스 농도 280g/㎥의 오존 가스를 출력시킴에 의해, 오존 처리 장치(12-2)에 대해, 가스 유량 : 30SLM의 오존(A) 가스를 공급할 수 있고, 그때의 오존 농도는 280g/㎥까지 높게 할 수 있다. 결과로서, 현재상태 오존 발생기의 이용으로 오존 처리 장치의 처리 능력인 처리 속도, 성능 향상 등을 대폭적으로 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)으로 10SLM의 원료 가스에서는, 최대 280g/㎥의 오존 농도밖에 출력할 수 없지만, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 마련한 각 유닛 사이에 마련한 오존 가스 제어 밸브(9ab, 9bc, 9ca)의 개폐 제어를 이용하면, 오존 농도를 높일 수도 있다.
예를 들면, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 개폐 제어를 행하여, 3대의 오존 발생 유닛(7)으로부터 각각 공급하는 가스 유량을 3.3SLM으로 하면, 3.3SLM의 오존 농도의 최대치까지 출력 농도가 높아지고, 가상점(P3)에 표시하는 바와 같이 약 330g/㎥의 오존 농도로 총계 10SLM의 오존 가스가 공급할 수 있어서, 오존 가스 공급을 받는 오존 처리 장치(12-2)의 오존 처리 능력을 높게 하는 효과가 있다.
또한, n대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)을 탑재하여, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)으로 구성한 출력 오존 가스 출력 제어 방식을 채용한 본 실시의 형태의 오존 가스 공급 시스템(10)에서는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 어느 하나가 고장나서, 그것에 대응하는 오존 처리 장치(12)가 사용할 수 없게 되는 일은 없어지고, 고장나지 않은 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)으로부터 출력되는 오존 가스를 오존 가스 제어 밸브(9ab, 9bc, 9ca)를 개폐하여 공급할 수가 있어서, 보다 오존 가스 공급의 신뢰성이 높은 오존 가스 공급 시스템을 얻을 수 있다.
예를 들면, 오존 처리 장치(12-2)에 대응하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-2)이 고장나 있는 경우, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1)에서 공급되는 오존 가스를, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9ab), 오존 가스 개폐 밸브(22-2)를 열림상태로 하고 오존 처리 장치(12-2)에 공급할 수 있다.
또한, n대의 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 어느 하나가 고장이나 운전 정지하여도, 처리 오존 가스 이벤트 신호(16)의 운전 정보(Y)를 받아들임으로써, 즉석에서 오존 발생 유닛 제어 신호(86)에 의해, 고장난 오존 처리 장치(12)에 오존 가스를 공급하고 있는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 동작을 정지시킬 수 있다.
(효과 등)
상술한 실시의 형태 1에서는, 하나의 오존 가스 공급 시스템(10)에 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)을 구비하고, 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)은, 오존 가스를 발생시키는 수단을 갖는 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 발생에 공급하는 전력을 공급과 제어하는 수단을 갖는 오존 전원(2), 원료 가스 유량(Q)을 일정치로 제어하는 수단을 갖는 MFC(3), 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 내의 압력(P)를 일정하게 제어하는 수단을 갖는 자동 제어하는 APC(4), 및 출력하는 오존 가스의 농도치(C)를 검출하는 수단을 갖는 오존 농도계(5)를 탑재하고 있다.
또한, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에서의 원료 가스는, 산소 가스뿐이고, 수천f 이상의 질소 가스를 첨가하기 위한 MFC가 불필요하고, NOX나 OH 래디칼 물질 등의 부생물을 포함하지 않는 보다 고순도이며 고농도의 오존 가스를 독립한 오존 가스량, 오존 농도로, 복수의 오존 처리 장치에 공급하는 것이 가능하다.
그리고, 오존 가스 공급 시스템(10)은, 각 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 출력 오존 가스 배관에 대응하여 개폐 밸브(오존 가스 제어 밸브(9a 내지 9c))를 마련하고, 또한, 상기 각 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 출력 오존 가스 배관 사이에도 개폐 밸브(9bc, 9ab, 9ca)를 마련한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 마련하고 있다.
실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)은, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내의 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 개폐 동작에 의해, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 출력되는 복수의 오존 가스의 1 또는 2 이상의 조합을, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 어느 하나에 선택적으로 출력하는 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 시스템 통괄 관리 유닛(8)(오존 가스 출력 유량 관리 유닛)을 갖고 있다.
따라서 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c)를 열림상태, 오존 가스 제어 밸브(9ab, 9bc, 9ca)를 닫힘상태로 하고, 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n)를 열림상태로 함에 의해, 1대1에 대응하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)에 오존 가스를 공급함에 의해, 공급되는 오존의 가스 유량·오존 가스 농도를 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n) 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
더하여, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 2 이상의 오존 가스 출력의 조합을 하나의 오존 처리 장치(오존 처리 장치(12-2))에 공급함에 의해, 다양한 가스 유량 및 농도의 오존 가스를 공급할 수 있다.
또한, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 중 일부에 이상이 발생하여도, 정상 동작하는 나머지 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 의해, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 어느 것에도 오존 가스를 공급할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 오존 가스 공급을 실현할 수 있다.
이와 같이, 오존 가스 공급 시스템(10)은, 시스템 관리 제어부(84)로부터의 제어 신호(S8)에 의해 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 제어하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 출력되는 오존 가스의 조합·선택 처리를 행하여, 소망하는 가스 유량, 오존 가스 농도의 오존 가스를 오존 처리 장치(12)에 출력할 수 있도록 하고 있다.
또한, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)은, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9) 내에 마련된 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)를 전기 또는 에어 압력에 의해 개폐할 수 있는 전동 밸브 또는 공압 밸브로 하여, 제어 신호(S8)의 제어하에서 각 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7) 내의 질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 외부에 출력하는 오존 가스의 가스 유량, 오존 가스 농도를 집중 관리할 수 있다.
또한, 시스템 통괄 관리 유닛(8)은, 누수 센서(6), EMO 회로(81), 유닛 정보 I/F(82), 시스템 관리 제어부(84) 등을 구비함에 의해, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 어느 하나에 비상 정지, 누수가 검지된 경우, 대응하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 정지시킬 수 있다.
또한, 배기 센서(23), 오존 누설 센서(24), 시스템 관리 제어부(84) 등을 구비함에 의해, 시스템 전체로서 배기 이상, 오존 누설 이상을 검출한 때, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)을 전부 정지시킬 수 있다.
이와 같이, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)은, 각 오존 발생 유닛(7)의 이상시, 오존 가스 공급 시스템(10) 전체의 이상시 등에 있어서의 안전 정지 기능을 구비함에 의해, 안전성이 높은 시스템을 실현할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)은, NOX나 OH 래디칼 물질 등의 부생물을 포함하지 않는 보다 고순도이며 고농도의 오존 가스를 독립한 오존 가스량, 오존 농도로, 복수의 오존 처리 장치에 공급하는 것이 가능하게 되어, 반도체 제조 분야에서의 복수의 오존 처리 공정의 오존 가스량, 오존 농도의 관리를 이 장치로 일괄 관리할 수가 있어서, 오존 처리 공장의 성력화(省力化)에 효과가 있다.
<실시의 형태 2>
실시의 형태 2에서는 오존 가스 공급 시스템(10) 내에서의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각에 상당하는, 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 주목하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 소형화를 도모한 것을 특징으로 하고 있다.
도 12는 오존 전원(2)의 내부 구성의 상세를 도시하는 회로도이다. 도 13은 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
이하, 도 12, 도 13을 참조하여 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 소형화에 관해 설명한다. 또한, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)은 실시의 형태 1의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각으로서 구성되는, 1단위의 오존 발생 유닛을 의미한다.
도 13에 도시하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)에서, 오존 전원부(2), 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 각각의 소형화를 실현시켜, 컴팩트화한 전력을 공급하고, 전력량을 제어하는 수단을 갖는 오존 전원부(2), 오존 가스를 발생하는 수단을 갖는 질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 더하여, 원료 가스 유량을 제어하는 수단을 갖는 MFC(3), 오존 가스의 불순물을 제거하는 수단을 갖는 가스 필터(51), 출력하는 오존 가스 농도를 검지하는 수단을 갖는 오존 농도계(5), 오존 발생기 내의 가스 압력을 일정치로 제어하는 수단을 갖는 APC(4)를 집약하여 패키지화하여 구조상으로도 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)을 실현하고 있다.
또한, 원료 가스 배관(원료 가스 공급구(14)) 및 출력 가스 배관계(오존 가스 출력구(15))를 가스 배관 집적 블록(30)에 일체화한 가스 배관 집적 블록 구조로 함에 의해, 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 전원(2), 가스 배관계를 패키지화하여 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)을 보다 소형으로 하고 있다.
이 때문에, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)과 같이, 복수대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)을 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로서 탑재하여도, 장치 전체를 크게 하는 일 없이, 기능 업, 및 신뢰성을 향상시킨 오존 가스 공급 시스템으로 실현할 수 있다.
(오존 전원(2)의 컴팩트화)
도 12는, 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 및 오존 전원부(2)의 메인 부품의 일체화를 실현시켜서 컴팩트화한 회로 구성을 도시하고 있다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1)는, 소요되는 오존 발생량을 얻기 위해서는, 오존을 생성하기 위한 방전면적으로서 필요 면적이 필요하다. 그 때문에, 발생기의 점유 면적을 작게 하기 때문에, 얇은 전극 셀을 형성하고, 또한 하나의 전극 셀의 단면적을 작게 하여, 다단 적층한 전극 셀 타입으로 하여 오존 발생기(1)를 구성하였기 때문에, 매우 점유 면적이 작은 오존 발생기(1)를 실현하고 있다.
오존 전원(2)은, 상용 교류 전압을 정류하는 컨버터(2a), 직류 전압을 질소 첨가리스·오존 발생기에 최적의 고주파로 변환하고, 출력 전압을 제어하여 소정 전력을 오존 발생기에 공급하는 인버터(2b), 인버터(2b)로부터 출력된 전압을 질소 첨가리스·오존 발생기(1)용으로 생성하기 위한 방전을 발생시키는 전압까지 고전압으로 승압시키기 위한 고전압 회로부(2c)를 갖고 있고, 오존 제어부(19)에 의해 오존 전원의 주입 전력이 제어된다.
컨버터(2a)는, 정류 회로(2a1), 콘덴서 뱅크(2a2), 평활 리액터(2a3), 초퍼 회로부(2a4) 및 초퍼 제어 회로부(2a5)의 직렬 접속으로 구성되고, 인버터(2b)는 인버터 회로(2b1)와 인버터 제어 회로(2b2)로 구성되어 있고, 이 오존 전원(2)의 컨버터(2a)와 인버터(2b)의 각 부품의 분류하고, 각 부품을 모듈화하여 회로 구성의 소형화를 실현하고 있다.
즉, 정류 회로(2a1), 콘덴서 뱅크(2a2), 및 평활 리액터(2a3)를 일체로 하여 모듈화한 직류·평활 회로부(2ax)로서 회로 구성의 소형화를 도모하고, 부품 품질을 높였다.
또한, 컨버터(2a)를 구성하는 초퍼 회로부(2a4)와 인버터(2b)를 구성하는 인버터 회로(2b1)는 모두 FET 소자나 IGBT 소자 등의 파워 반도체로 구성되고 냉각 핀으로 냉각시킬 필요가 있기 때문에, 초퍼 회로부(2a4)와 인버터 회로(2b1)를 하나의 반도체 모듈로서 모듈화함에 의해 효과적으로 소형화된 파워 소자부(2p)를 실현한다. 컨버터(2a)의 초퍼 제어 회로(2a5)와 인버터(2b)의 인버터 제어 회로(2b2)는, 하나의 기판화 또는 집적 IC화함으로써, 매우 소형화된 전원 제어 기판(2q)을 실현하고 있다.
고전압 회로부(2c)는, 인버터 출력 전류를 한류(限流)하는 직렬 리액터(L0), 고압으로 승압하는 고압 트랜스(Tr) 및 역률 개선용의 병렬 리액터(Lb)로 구성되어 있고, 각 부품이 크고 중량이 무거운 부품이지만, 직렬 리액터(L0)와 병렬 리액터(Lb)를 일체로 고압 트랜스(Tr)에 기능을 조립하도록 한 특수 트랜스로 하였다. 즉, 직렬 리액터(L0)는 고압 트랜스의 1차 누설 인덕턴스를 이용하여 일체 구성을 형성할 수 있도록 트랜스를 설계하였다. 또한 병렬 리액터(Lb)는, 트랜스의 여자 인덕턴스를 크게 취할 수 있는 트랜스 설계로 하고, 병렬 리액터(Lb)가 트랜스에 기능이 포함되도록 하였다.
또한, 이 고압 트랜스(Tr)를 수십kHz로 고주파화함으로써, 가볍고, 고주파 특성이 좋은 페라이트 코어로 트랜스를 형성하고, 트랜스(Tr)는 설치면적을 작게 하여, 소정 용량을 확보한 트랜스로 하기 위해, 작은 트랜스를 복수대 병렬 접속으로 형성하도록 하여, 복수대(도면 중 3대)의 트랜스를 종형(縱型)으로 설치함으로써, 매우 작은 고전압 회로부(2c)를 실현시켰다. 단, 인버터의 출력 전류를 제한하는 직렬 리액터(L0)에 관해서는 트랜스와 일체화하지 않고, 독립한 작은 리액터(L0)로 형성하여도 좋다.
(오존 발생 유닛의 조합 구조)
도 13은, 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 전원(2), MFC(3), 가스 필터(51), 오존 농도계(5), APC(4), 및 가스 배관 집적 블록(30)을 집약한 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)을 도시하고 있다.
동 도면에서, 앞면(도면 중 좌측)에 조작 패널(85-i)(i=1 내지 n의 어느 하나)이 마련되어 있고, 그 배면에 집적된 오존 제어부(19)(도시 생략)가 존재하고, 이 오존 제어부(19)는, 집약하여 마련된 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 및 오존 전원(2)(블록(BL1, BL2)), 및 MFC(3), 오존 농도계(5), 및 APC(4)와의 전기 신호로 연결되어 있다. 이후, 조작 패널(85-i)이 존재한 방향을 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 앞면으로 하여 설명한다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1)와 오존 전원(2)은 도 8에서 도시한 바와 같이 각 부품을 모듈화 등으로 함으로써, 부품 개수를 줄이고, 각각의 부품을 컴팩트화와 설치면적을 작게 하여, 도 9에 도시하는 바와 같이, 하나의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)에서 질소 첨가리스·오존 발생기(1)를 중심으로 하여, 오존 전원(2)의 직류·평활 회로부(1Ax), 파워 소자부(2p), 전원 제어 기판을 하나의 블록(BL1)으로 하고 앞면에 배치하고, 수대의 소형 트랜스를 세로로 적층하여 고전압 회로부(2c)를 블록(BL2)으로서 형성하여 분산 배치하여 집적화를 도모하고 있다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1)에 대해, 원료 가스를 공급하는 MFC(3)를 포함한 가스 공급 배관계, 생성한 오존 가스를 외부에 출력하는 가스 필터(51), 오존 농도계(5), APC(4)를 통한 오존 가스 출력 배관계 및 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 전극을 냉각하는 냉각 배관계(냉각수 입구(13A), 냉각수 출구(13B))가 필요해진다. 이들의 배관계는 입체 배치하여야 하기 때문에, 기존의 가스 배관, 냉각 배관 등으로 각 부품을 접속하면, 배관과 부품 사이의 접속 조인트가 많아지고, 그 조인트를 접속하기 위해서는 접속 스페이스를 확보하여야 하여서, 이들의 배관계를 접속하는 데는 매우 큰 스페이스가 필요해진다.
종래에는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(질소 첨가리스·오존 발생기)과는 별개의 배관 유닛을 예를 들면 배면에 마련하여, 발생기 유닛과 배관 접속을 배면에서 행하고 있다. 그 때문에, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛과 가스 공급 배관계, 오존 가스 출력 배관계 및 냉각 배관계(13A, 13B)를 통합하여 일체화시키는 것은 곤란하였었다.
실시의 형태 2에서는, 그들의 배관계를 전부 하나의 가스 배관 집적 블록(30)에 집약하고, 이 가스 배관 집적 블록(30) 내에 가스 공급 배관, 오존 가스 출력 배관, 냉각 배관용의 배관 경로를 조립하고, 이 가스 배관 집적 블록(30)을 입체 구조로 하고, 각각의 면에, 질소 첨가리스·오존 발생기(1), MFC(3), 가스 필터(51), 오존 모니터(5), APC(4)(이하, 이들을 총칭하여 「질소 첨가리스·오존 발생기(1) 등」이라고 약칭하는 경우가 있다)를 인접 배치한다. 그리고, 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 등과 가스 배관 집적 블록(30)과의 접속부 부분에서 O링을 통한 나사 고정 등을 행함에 의해 기밀을 유지하고 정밀도가 높은 배관 경로를 확보함에 의해, 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 등과 가스 배관 집적 블록(30)과의 일체화 배치를 실현시키고 있다. 또한 오존 발생기(1) 등의 각 부품이 부착, 분리가 잘되어서, 메인터넌스성도 향상시키고 있다.
이와 같이, 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)은, 가스 배관 집적 블록(30)에 질소 첨가리스·오존 발생기(1) 등을 밀접하여 장착하고 있다. 이하, 도 13에서 도시하는 가스 배관 집적 블록(30)을 이용한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 배관 경로에 관해 설명한다. 가스 배관 집적 블록(30)은 내부에 배관 경로(R30a 내지 30f)를 갖고 있고, 냉각수 입구(13A), 냉각수 출구(13B), 원료 가스 공급구(14) 및 오존 가스 출력구(15)가 측면에 부착되어 있고, 오존 발생기 장착용 볼트(Bt1 내지 Bt4)를 이용하여 질소 첨가리스·오존 발생기(1)를 부착하는 구조를 나타내고 있다.
또한, MFC 장착용 블록(33, 33)에 의해 MFC(3)를 끼워넣어 가스 배관 집적 블록(30)에 장착하고, APC 장착용 블록(34, 34)에 의해 APC(4)를 끼워넣어 가스 배관 집적 블록(30)에 장착하고, 오존 농도계 장착용 블록(35, 35)에 의해 끼워넣어 오존 농도계(5)를 장착하고 있다. 이들 장착용 블록(33 내지 35) 내에도 배관 경로를 확보하기 위한 블록 내 유로(B3 내지 B5)가 형성되어 있다. 또한, 가스 필터 장착용 블록(31)을 이용하여 가스 필터(51)를 가스 배관 집적 블록(30)에 장착하고 있다.
원료 가스(Gm)가 공급된 원료 가스 공급구(14)로부터 MFC(3)를 통한 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생기 입력부(ET1)에의 원료 가스 입력 배관 경로는, 원료 가스 공급구(14), 배관 경로(R30a), 블록 내 유로(B3), MFC(3), 블록 내 유로(B3), 배관 경로(R30b), 및 오존 발생기 입력부(ET1)의 순서로 형성된 경로로 구성된다. 이때, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생기 입력부(ET1)의 주변에 마련된 부분이 오존 발생기 장착용 볼트(Bt1)에 의해 가스 배관 집적 블록(30)에 부착된다. 이와 같이, 가스 배관 집적 블록(30)을 이용하여 원료 가스(Gm)의 입력 배관 경로가 형성된다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1)로부터 출력되는 오존 가스를 받는 오존 발생기 출력부(EX1)로부터, 가스 필터(51), 오존 농도계(5), 및 APC(4)를 통하여 오존 가스 출력구(15)로부터 출력되는 오존 가스 출력 배관은, 질소 첨가리스·오존 발생기 출력부(EX1), 배관 경로(R30c), 가스 필터 장착용 블록(31) 내, 가스 필터(51), 가스 필터 장착용 블록(31) 내, 배관 경로(R30d), 블록 내 유로(B5), 오존 농도계(5), 블록 내 유로(B5), 배관 경로(R30e), 블록 내 유로(B4), APC(4), 블록 내 유로(B4), 배관 경로(R30f), 및 오존 가스 출력구(15)의 순서로 형성된 경로로 구성된다. 이때, 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생기 출력부(EX1)의 주변에 마련된 부분이 오존 발생기 장착용 볼트(Bt2)에 의해 가스 배관 집적 블록(30)에 부착된다. 이와 같이, 가스 배관 집적 블록(30)을 이용하여 오존 가스의 출력 배관 경로가 형성된다.
도 24는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)에 대응하는 종래의 구성을 모의 시험적으로 도시하는 설명도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 종래에는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)에 대응하는 구성은, 가스 제어 유닛(400), 인버터 제어 유닛(500), 오존 발생 유닛(600)에 의해 분리 구성되는 것이 일반적였다.
가스 제어 유닛(400)은 내부에 MFC(73), APC(74), 오존 농도계(75) 및 가스 필터(91)를 갖고 있다. 인버터 제어 유닛(500)은 내부에 컨버터(2a), 인버터(2b), 오존 제어부(79), 조작 패널(85-i), 직렬 리액터(L0) 등을 갖고 있다. 오존 발생 유닛(600)은 오존 발생기(71) 및 고압 트랜스(Tr), 병렬 리액터(Lb)로 구성된다.
또한, 컨버터(2a) 내는 정류 회로(2a1), 콘덴서 뱅크(2a2), 평활 리액터(2a3), 초퍼 회로부(2a4), 초퍼 제어 회로부(2a5)에 의해 구성되고, 인버터(2b)는 인버터 회로(2b1) 및 인버터 제어 회로(2b2)에 의해 구성된다. 또한, 접속 관계, 동작 내용의 설명은 생략한다.
종래의 오존 가스 공급 시스템이나, 종래의 오존 발생 장치에서는, 도 24에 도시하는 바와 같이, 가스 제어 유닛(400), 오존 전원에 상당하는 인버터 제어 유닛(500), 및 오존 발생 유닛(600)으로 3개로 분할한 각 블록 사이에서 전기적 접속이나 가스 배관에 의한 접속할 수밖에 없어서, 도 13에서 도시하는 구조는 실현 불가능하였었다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)은, 이들 3개의 유닛(400, 500, 600)을 집약하여, 도 24에서 도시한 구성에 비하여, 대폭적으로 소형화를 실현시키고 있다.
이와 같이, 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)은, 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 전원(2), MFC(3), 가스 필터(51), APC(4), 오존 농도계(5), 원료 가스 공급구(14), 오존 가스 출력구(15), 냉각수 입구(13A) 및 냉각수 출구(13B)를 집약하여 일체화 구조로 형성함에 의해, 종래의 마찬가지 구성에 비하여, 대폭적인 소형화를 도모할 수 있다.
더하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)에서의 가스 배관 집적 블록(30)은, 복수의 내부 배관 경로인 배관 경로(R30a 내지 R30f)를 갖고 있기 때문에, 배관 경로(R30a 내지 R30f)와, 오존 발생기(1), MFC(3), 가스 필터(51), APC(4), 오존 농도계(5), 원료 가스 공급구(14), 오존 가스 출력구(15) 및 냉각수 입출구(13A 및 13B) 각각이 연결됨에 의해, 상기 원료 가스(Gm)의 입력 배관 경로 및 상기 오존 가스의 출력 배관 경로가 형성되기 때문에, 이들의 배관 경로를 포함한 소형화를 효과적으로 도모할 수 있다.
이와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)은, 각각 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)으로서 소형화를 도모함에 의해, 실시의 형태 1에서 나타낸 오존 가스 공급 시스템(10)을 실용 레벨에서 실현 가능하게 할 수 있다.
그 결과, 실시의 형태 2의 오존 가스 공급 시스템은, 실시의 형태 1의 오존 가스 공급 시스템(10)과 같이, 내부에 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)을 복수대 탑재할 수 있고, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 출력 배관끼리를 가스 제어 밸브(9)로 접속함에 의해, 실시의 형태 1에서 기술한 바와 같이, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)의 각 오존 처리 장치(12)에 오존 가스를 분산 공급하거나, 하나의 오존 처리 장치(12)에 다량의 오존 가스나 고농도의 오존 가스를 선택적으로 공급하거나 할 수 있다.
또한, 실시의 형태 2의 오존 가스 공급 시스템은, 질소 첨가리스·오존 발생 시스템 부분을 일체화한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛으로 함에 의해, 실시례 2의 효과의 고순도이며 고농도의 오존 가스를 독립한 파라미터량 조건으로, 복수의 오존 처리 장치에 공급하는 것이 가능하게 되어, 「반도체 제조 분야에서의 복수의 오존 처리 공정의 오존 가스량, 오존 농도의 관리를 이 장치로 일괄 관리할 수가 있어서, 오존 처리 공장의 성력화」의 효과와 함께, 오존 가스 공급 시스템 자신의 컴팩트화 및 염가로 할 수 있는 효과가 있다.
<실시의 형태 3>
실시의 형태 3에서는 실시의 형태 2와 마찬가지로, 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 주목하여, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)도 조합시킨 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 소형화를 도모한 것을 특징으로 하고 있다.
(오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 제어)
도 14는 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템(10)에 상당하는, 실시의 형태 3의 오존 가스 공급 시스템(20)에 의한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛의 내부 구성을 도시하는 설명도이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 실시의 형태 1의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)에 상당한 실시의 형태 3의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)은, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각과 대응하는 부분이 일체적으로 형성된다. 이하, 도 14에서는, 설명의 사정상, n=3인 경우를 예로 들어 설명한다.
질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 대응하여 오존 가스 제어 밸브(9a 내지 9c)가 일체적으로 마련되고, 오존 가스 제어 밸브(9a 내지 9c)에 밀접하여 장착 블록(93a 내지 93c)이 마련된다. 장착 블록(93a, 93b, 및 93c)의 일방 경로측(도면 중 상방)에는 오존 가스 제어 밸브(9ab), 오존 가스 제어 밸브(9bc) 및 오존 가스 제어 밸브(9ca)를 마련하고 있다.
그리고, 장착 블록(93a)의 일방 경로측의 오존 가스 제어 밸브(9ab)가 배관 조인트(98u), 유닛 사이 오존 가스 배관(95ab), 배관 조인트(98d)를 통하여 장착 블록(93ab)의 타방 경로(도면 중 하방)와 연결된다. 마찬가지로 하여, 장착 블록(93ab)의 일방 경로측의 오존 가스 제어 밸브(9ab)가 배관 조인트(98u), 유닛 사이 오존 가스 배관(95bc), 및 배관 조인트(98d)를 통하여 장착 블록(93ac)의 타방 경로와 연결되고, 장착 블록(93ac)의 일방 경로측의 오존 가스 제어 밸브(9ca)가 배관 조인트(98u), 유닛 사이 오존 가스 배관(95ca) 및 배관 조인트(98d)를 통하여 장착 블록(93a)의 타방 경로와 연결된다.
또한, 장착 블록(93a 내지 93c)의 출력부(도면 중 우방(右方))로부터 오존 가스 출력구(25-1 내지 25-n)를 통하여 실시의 형태 3의 오존 가스 공급 시스템(20)의 외부에 출력된다.
따라서 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)은 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)과 회로 구성으로서 같은 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)를 갖고 있다.
그리고, 오존 가스 출력구(25-1 내지 25-n)와 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n)와의 사이에 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n)가 개삽된다.
오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)을 구성하는 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)에서, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c)는 노멀리 오픈 타입(NO), 오존 가스 제어 밸브(9bc, 9ab, 9ca)는 노멀리 클로즈 타입(NC)이다.
그리고, 시스템 통괄 관리 유닛(8)의 시스템 관리 제어부(84)로부터의 제어 신호(S8a)가 오존 가스 제어 밸브(9a) 및 오존 가스 제어 밸브(9ab)에 주어지고, 제어 신호(S8b)가 오존 가스 제어 밸브(9b) 및 오존 가스 제어 밸브(9bc)에 주어지고, 제어 신호(S8c)가 오존 가스 제어 밸브(9c), 및 오존 가스 제어 밸브(9ca)에 주어진다.
이와 같이, 시스템 통괄 관리 유닛(8)의 시스템 관리 제어부(84)로부터의 제어 신호(S8)(S8a 내지 S8c)에 의거하여, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)의 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab, 9ca)의 열림상태, 닫힘상태가 제어된다.
도 14에서는, 오존 처리 장치(12-1 내지 12-n) 중, 오존 처리 장치(12-2)의 1대만 운전하고 있고(오존 가스 개폐 밸브(22-2)가 열림상태), 오존 처리 장치(12-2)에 대한 오존 가스 유량으로서는, 30SLM의 오존 가스를 공급한 경우의 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)의 상태를 나타내고 있다.
즉, 시스템 관리 제어부(84)로부터의 오존 발생 유닛 제어 신호(86-1 내지 86-n)에 의해 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 각각 10SLM의 오존 가스를 출력시키고, 오존 가스 제어 밸브(9a, 9b, 9c, 9bc, 9ab)를 열림상태(검게 칠함)로 하고, 오존 가스 제어 밸브(9ca)를 닫힘상태(희게 칠함)로 하고 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 오존 가스 개폐 밸브(22-1 내지 22-n) 중, 오존 가스 개폐 밸브(22-2)만을 열림상태로 하고, 오존 가스 개폐 밸브(22-1 및 22-n)를 닫힘상태로 하고 있다. 오존 처리 장치(12-2)만 사용하고 다른 오존 처리 장치(12)는 사용하지 않는 경우 오존 가스 개폐 밸브(22)를 닫음으로 하였지만, 전혀 오존 처리 장치가 없는 경우는 사용하지 않는 오존 가스 출구인 25-1, 25-n의 배관 부분을 강제적으로 배관 캡 조인트로 막도록 하여도 좋다. 또한 오존 가스 공급 시스템(10) 내의 각 오존 발생 유닛 사이 접속 배관(95ab, 95bc, 95ca)의 어느 하나를 배관 하지 않는 경우는 배관 조인트인 98u, 98d의 어느 하나를 배관 캡 조인트로 하여 막음으로써, 출력 오존 가스를 차단하는 것은 말할 필요도 없다.
이와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 및 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)을 제어하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)으로부터 각각 10SLM의 유량의 오존 가스를 출력시킴에 의해, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 통하여 오존 처리 장치(12-2)에 대해 가스 유량 30SLM의 오존 가스를 공급할 수 있다.
(오존 발생 유닛의 조합 구조)
도 15는 실시의 형태 3의 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 실시의 형태 3의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7Y)은, 질소 첨가리스·오존 발생기(1), 오존 전원(2), MFC(3), 가스 필터(51), 오존 농도계(5), APC(4), 및 가스 배관 집적 블록(30)에 더하여, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)의 구성 부분도 집약하고 있다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)의 구성 부분을 가스 배관 집적 블록(30)에 장착하기 위해, 블록 본체(930a 및 930b)(도 10의 장착 블록(93a 내지 93c)의 어느 하나에 상당)을 중심으로 하여, 오존 가스 제어 밸브 수납부(931, 932), 오존 가스 출력부(933), 오존 가스 분기부(934, 935)를 마련하고 있다.
오존 가스 제어 밸브 수납부(931)는 내부에 오존 가스 제어 밸브(90x)(오존 가스 제어 밸브(9a 내지 9c)의 어느 하나에 상당)를 수납하고 있고, 오존 가스 제어 밸브 수납부(932)는 내부에 오존 가스 제어 밸브(90xy)(오존 가스 제어 밸브(9ab, 9bc 및 9ca)의 어느 하나에 상당)를 수납하고 있다. 오존 가스 출력부(933)는, 도 13에서 도시한 실시의 형태 2의 오존 발생 유닛(7X)의 오존 가스 출력구(15)에 상당하고, 도 14의 오존 가스 출력구(25)에 연결된다. 오존 가스 분기부(934)가 도 14에서 도시한 배관 조인트(98u)에 연결되는 일방 경로측의 분기부(유닛 사이 오존 가스 공압 밸브 배관 접속구)로서 기능하여, 오존 가스 분기부(935)는 도 14에서 도시한 배관 조인트(98d)에 연결되는 타방 경로측의 분기부(유닛 사이 오존 가스 공압 밸브 배관 접속구)로서 기능한다.
실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 2와 마찬가지로 가스 공급 배관계, 오존 가스 출력 배관계 및 냉각 배관계(13A, 13B)를 전부 하나의 가스 배관 집적 블록(30)에 집약하고, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y)의 구성 부분을 조합시켜서, 가스 배관 집적 블록(30) 내에 가스 공급 배관, 오존 가스 출력 배관, 냉각 배관 각각의 배관 경로를 조립하고 있다.
원료 가스(Gm)가 공급되는 원료 가스 공급구(14)로부터 MFC(3)를 통한 질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생기 입력부(ET1)에의 원료 가스 입력 배관은, 실시의 형태 2의 오존 발생 유닛(7X)과 거의 마찬가지로, 원료 가스 공급구(14), 배관 경로(R30a), 블록 내 유로(B3), MFC(3), 블록 내 유로(B3), 배관 경로(R30b), 및 오존 발생기 입력부(ET1)의 순서로 형성된 경로로 구성된다.
질소 첨가리스·오존 발생기(1)의 오존 발생기 출력부(EX1)로부터, 가스 필터(51), 오존 농도계(5), 및 APC(4)를 통하여 블록 본체(930b)까지의 오존 가스 출력 배관은, 오존 발생기 출력부(EX1), 배관 경로(R30c), 가스 필터 장착용 블록(31) 내, 가스 필터(51), 가스 필터 장착용 블록(31) 내, 배관 경로(R30d), 블록 내 유로(B5), 오존 농도계(5), 블록 내 유로(B5), 배관 경로(R30e), 블록 내 유로(B4), APC(4), 블록 내 유로(B4), 배관 경로(R30f), 블록 본체(930a)(내측 부분), 오존 가스 제어 밸브(90x), 배관 경로(R30g), 블록 본체(930b)(외측 부분)의 순으로 형성되는 경로로 구성된다. 또한, 블록 본체(930a 및 930b)를 일체적으로 구성하고, 가스 배관 집적 블록(30) 내를 관통하여 형성하여도 좋다.
블록 본체(930b) 내에서, 오존 가스 제어 밸브(90xy)를 통하여 오존 가스 분기부(934)에 연결되는 일방 분기 경로와, 오존 가스 분기부(935)에 연결된 타방 분기 경로와, 상기 한쪽 및 타방 분기 경로와 상기 오존 가스 출력 배관이 합류(合流)한 후, 오존 가스 출력부(933)로부터 출력되는 합류 경로가 형성된다.
또한, 다른 구성 및 배관 경로 등은, 도 13에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
실시의 형태 3의 오존 가스 공급 시스템(20)에서, 각각이 오존 가스 제어 밸브(90x, 90xy)를 수납하는 복수의 오존 가스 제어 밸브 수납부(931, 932)는 각각 대응하는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7Y)에서의 가스 배관 집적 블록(30)에 밀착하여 장착되고, 상기 오존 가스의 출력 배관 경로상에 개삽되어 있다.
이 때문에, 오존 가스 공급 시스템(20) 내에서, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9Y) 및 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 조합 구조의 소형화를 도모할 수 있는 효과를 이룬다.
이와 같이, 실시의 형태 3의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7Y)은, 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)의 특징에 더하여, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)의 구성 부분의 대부분과 가스 배관 집적 블록(30)과의 일체화를 도모함에 의해, 실시의 형태 2의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)과 오존 가스 출력 유량 관리 유닛(9)을 별도 구성하는 경우에 비하여, 보다 한층의 소형화를 도모할 수 있다.
<실시의 형태 4>
실시의 형태 4에서는 실시의 형태 2의 오존 가스 공급 시스템 구성 내에 원료 가스 공급부에 원료 가스에 포함되는 수분을 트랩하는 가스 필터인 초고순도 수분 제거기를 장착하여, 장치 내에 공급하는 원료 가스의 순도를 늘림으로써, 장치 내에서 생성하는 오존 가스에 부수되어 생성되는 활성 가스를 억제할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
특히, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 원료 가스 입구부에, 가스 중에 포함되는 수분을 트랩하는 초고순도 수분 제거기를 장착하도록 하여, 조합시킨 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 소형화와 질소 첨가리스·오존 발생기 자신의 성능이나 품질 업을 도모한 것을 특징으로 하고 있다.
(원료 가스의 가스 순도 관리)
종래의 질소가 수천ppm 이상 첨가한 오존 발생기에서는, 발생기 내에서 생성되는 2산화질소(NO2)의 촉매 작용으로, 산소 분자의 해리가 촉진되어, 산소 분자와 해리한 산소 원자와의 3체 결합으로, 고농도의 오존화 가스가 생성되고 있다. 이 경우는, 2산화질소(NO2)는 가스이기 때문에, 원료 가스의 수분 노점(露点)이 -50℃(수분량 약 100ppm) 이하라면, 거의 오존 농도 저하의 영향이 없었다. 그 때문에, 종래의 오존 발생기에서는, 원료 가스에 포함되는 수분량의 제거는, 수분 노점이 -50℃ 이하를 확보할 수 있는 간이 수분 제거기로 충분하였다(도 28 참조).
그에 대해, 본원의 발명의 질소 첨가리스·오존 발생기에서는, 오존 가스를 생성하는 촉매 작용이 광촉매 작용이고, 방전면에 광촉매 물질을 도포하여, 고순도 산소 가스에 의한 고순도의 고농도 오존 발생하는 장치이다. 그 때문에, 원료 가스 중에 포함되는 수분량이 수십ppm의 미량의 수분이라도, 가스 중에 포함되는 수분을 방전면에 도포한 광촉매 물질이 흡착하여, 수분이 축적된다. 그러면, 수분이 축적된 방전면에서는, 무성방전에 의해 수분이 수소(H) 원자나 OH 분자로 해리되어, 도포한 광촉매 물질과의 화학반응 결합으로 광촉매 물질 자신을 개질(改質)시켜 버려, 질소 첨가리스·오존 발생기의 오존 생성 능력을 저하시키거나, 열화를 촉진시키거나 하는 것이 밝혀져 왔다. 또한, 질소 첨가리스·오존 발생기에 수분이 포함되면, 해리된 수소(H) 원자나 OH 분자가 포함된 오존 가스를 오존 처리 장치에 제공하는 것으로 되어, 반도체 제조 공정의 성막 품질을 나쁘게 하는 원인으로 되어 있다.
그 때문에, 본원의 발명의 질소 첨가리스·오존 발생기에서는, 3000ppb 이상의 미량의 수분이 포함되는 원료 가스를 수백ppb 이하(바람직하게는, 300ppb 이하)까지 수분량을 제거하는 초고순도 수분 제거기를 탑재한 것이다.
이 초고순도 수분 제거기를 마련함으로써, 수분뿐만 아니라, CO2, CO나 극미량의 불순물도 제거할 수가 있어서, 보다 고순도의 오존 가스를 얻는데도 효과가 있다.
도 16은 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템(10)에 상당하는, 실시의 형태 4의 오존 가스 공급 시스템(101)에 의한 원료 가스의 미량의 수분량을 억제하기 위한 내부 구성을 도시하는 설명도이다.
도 17은 실시의 형태 4의 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 16, 도 17에 도시하는 바와 같이, 실시의 형태 1의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 입구(14-1 내지 14-n)에, 교환이 용이한 위치에 초고순도 수분 제거기(가스 필터)(59-1 내지 59-n)를 장착하여, 일체적으로 형성된다. 이하, 도 16에서는, 설명의 사정상, n=3인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 배관(원료 가스 공급구(14) + 초고순도 수분 제거기(59)) 및 출력 가스 배관계(오존 가스 출력구(15))를 가스 배관 집적 블록(30)에 일체화한 가스 배관 집적 블록 구조로 함에 의해, 오존 발생기(1), 오존 전원(2), 가스 배관계를 패키지화하여 오존 발생 유닛(7X2)을 보다 소형으로 하고 있다. 또한, 원료 가스 공급구(14) 및 초고순도 수분 제거기(59)는 서로 연결하여 구성된다.
오존 가스 공급 시스템(10)에 공급되는 원료 가스는, 일반적으로 99.99% 이상의 고순도 원료 가스를 사용하고 있지만, 이 고순도 원료 가스에는, 원료 가스 이외의 가스로서, 질소계 가스, 탄소계 가스, 황화 가스 등의 불순물 가스가 0.1 내지 수ppm 정도 포함되어 있고, 또한, 가스 중에 포함되는 수분량도 1 내지 수ppm 포함하고 있다. 또한, 이들의 불순물 가스나 수분은 공기중에도 포함되는 가스이기 때문에, 원료 가스 배관 경로의 일부의 배관을 대기에 개방하면, 곧바로, 배관면에 수분이나 질소 가스 등의 불순물 가스가 흡착된다. 그 때문에, 이 불순물 가스가 흡착된 원료 가스 배관에 원료 가스를 흘리면, 고순도 원료 가스에 포함되는 불순물 가스나 수분량뿐만 아니라, 배관에 부착한 불순물 가스도, 가스를 흘림에 의해, 이탈(離脫)하여, 공급하는 원료 가스의 순도가 나빠지는 경우가 있다.
원료 가스에, 질소계 가스, 탄소계 가스, 황화 가스 등의 불순물 가스나 미량의 수분이 포함되면 오존 가스의 생성뿐만 아니라, 방전에 의해 N 래디칼이나 OH 래디칼 가스도 생성되기 때문에, 이들의 래디칼 가스와 수분이 결합함으로써, 질산이나 과산화수소수로서 클러스터상(狀)의 분자상(狀)의 가스도 오존 가스에 포함하여 출력된다. 그 때문에, 이들의 질산이나 과산화수소수의 클러스터 분자 가스 등은 매우 활성이 강한 가스이기 때문에, 오존 가스를 출력하는 가스 배관이나 밸브 등의 금속 표면과 화학반응을 하여, 배관면이 부식되어, 출력하는 오존 가스에 부식된 금속 불순물(금속 컨태미네이션)을 발생시키는 원인이 된다.
출력하는 오존 가스에 포함되는 금속 불순물(금속 컨태미네이션)량이 높아지면, 오존 가스를 이용하여 반도체의 산화막 처리를 하고 있는 산화막 등의 성막 성능을 열화시키는 원인이 된다.
상기한 것 때문에, 원료 가스에 불순물 가스나 미량의 수분이 포함되면, 출력하는 오존 가스의 품질이 나빠지는 것이, 시험으로 확인되었다. 그 때문에, 원료 가스의 공급부에 불순물 가스를 트랩이나 미량의 수분 제거를 목적으로 한 초고순도 수분 제거기(가스 필터)를 장착하도록 하였다. 특히, 실시의 형태 4에서는 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 입구(14-1 내지 14-n)에, 교환이 용이한 위치에 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)를 마련하여, 불순물 가스나 미량의 수분을 제거하였다.
구체적으로는, 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)의 통과 전의 원료 가스 공급구(14)로부터 공급되는 원료 가스는, 3000ppb 이상의 수분을 포함하는 경우, 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)는 각각 상기 원료 가스 내의 수분을 300ppb 이하까지 저감하는 수분 제거 능력을 갖고 있다.
이와 같이, 실시의 형태 4의 오존 가스 공급 시스템(101)에서는, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 입구(14-1 내지 14-n)에, 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)를 마련함에 의해, 불순물이 포함하지 않은 고품질의 오존을 높은 농도로 얻을 수 있다.
여기서는, 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)를 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 대응하여 하나 마련하는 구성으로 하였지만, 불순물 가스종(種)에 따라, 가스 필터를 복수개 다단(多段)으로 마련하거나, 미량의 수분 트랩용의 가스 필터 구성으로 하거나 하여도 좋다.
또한, 다른 구성 및 배관 경로 등은, 도 13에서 도시한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7X)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
실시의 형태 4와 같이, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 배면의 원료 가스 공급구(14)에 교환이 용이한 부분에 초고순도 수분 제거기를 장착하도록 하였기 때문에, 보다 고순도가 높은 오존 가스를 제공할 뿐만 아니라, 장착한 초고순도 수분 제거기로, 미량의 수분량을 제거할 수 있기 때문에, 오존 가스를 발생시키기 전(前)의 퍼지 가스를 흘리는 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있는 효과를 이룬다.
또한, 실시의 형태 4에서는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 대응하여 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)를 마련하였지만, 원료 가스 공급구(14)로부터 공급되는 원료 가스에 포함되는 미량의 수분을 트랩할 수 있는 기능을 갖는, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 사이 공용의 초고순도 수분 제거기(59)를 1개 추가하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 하나의 초고순도 수분 제거기(59)의 통과 전의 원료 가스 공급구(14)로부터 공급된 원료 가스가 3000ppb 이상의 수분을 포함하는 경우, 초고순도 수분 제거기(59)는 상기 원료 가스 내의 수분을 300ppb 이하까지 저감하는 수분 제거 능력을 갖고 있다.
<실시의 형태 5>
실시의 형태 5에서는, 실시의 형태 2의 「질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각에 상당하는, 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)에 주목하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 소형화를 도모한 것」의 다른 실시의 형태를 나타낸다. 특히, 실시의 형태 2의 원료 가스의 유량 컨트롤 수단인 MFC(3) 대신에, 발생시킨 오존 가스의 출력 가스 부에 유량 컨트롤 수단인 MFC(53)를 배치하고, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7)의 소형화를 도모한 것이다.
(오존 가스 유량 컨트롤)
도 18은 도 5에서 도시한 오존 가스 공급 시스템(10)에 상당하는, 실시의 형태 5의 오존 가스 공급 시스템(102)에 의한 오존 가스 유량 컨트롤하기 위한 내부 구성을 도시하는 설명도이다. 도 19는 실시의 형태 5의 1단위의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 18, 도 19에 도시하는 바와 같이, 실시의 형태 5는, 기능적으로는, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에서 나타낸 가스 유량을 제어하는 수단인 MFC(3)를 원료 가스 공급부에 마련하고 있던 것을, 발생한 오존 가스 배관계로 이동한 실시의 형태이기 때문에, 장치의 동작 등에 관해서는, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.
실시의 형태 5에서는, 발생한 오존 가스 자신이 출력하는 오존량을 MFC(53)에 의해 제어하기 때문에, 정확한 출력하는 오존 가스 유량을 제어가 할 수 있고, 출력하는 오존량을 정확하게 제어하고 있는 효과를 이룬다.
또한, 원료 가스 배관계에는, 배관 주변 부품은 붙이지 않고 직접 배관을 하는 것만으로 끝나고, 오존 가스 출력 배관부에 가스 필터(51), MFC(53), 오존 농도계(5), APC(4)에 가스 배관 부품을 일괄 장착하는 구성으로 하기 때문에, 출력 가스 배관계만, 배관의 집적 배관 구성을 할 수 있기 때문에, 배관이 보다 컴팩트화를 할 수 있고, 일체화한 집적 배관 구성의 부품수를 줄일 수 있고, 부품의 교환이 보다 용이해진다.
<실시의 형태 6>
도 20은 본 발명의 실시의 형태 6인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 오존 가스 공급 시스템(103)은, 원료 가스 공급구(14)로부터 공급되는 원료 가스에 포함되는 미량의 수분을 초고순도로 트랩할 수 있는 기능을 갖는 하나의 초고순도 수분 제거기(59)를, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 사이에서 공용되도록 추가하고 있다.
또한, 도 16에서 도시한 실시의 형태 4와 마찬가지로, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 원료 가스 공급구(14-1 내지 14-n)의 부근에 초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)를 마련하는 구성(도시 생략)을 채용하여도 좋다.
이 경우, 도 21에 도시하는 바와 같이, 오존 발생기 입력부(ET1)에 원료 가스 공급구(14) 및 초고순도 수분 제거기(59)(초고순도 수분 제거기(59-1 내지 59-n)의 어느 하나)가 직렬로 마련된다. 즉, 도 21에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 배관(원료 가스 공급구(14) + 수분 제거 필터(59)) 및 출력 가스 배관계(오존 가스 출력구(15))를 가스 배관 집적 블록(30)에 일체화한 가스 배관 집적 블록 구조의 오존 발생 유닛(7X4)를 얻을 수 있다.
<실시의 형태 7>
도 22는 본 발명의 실시의 형태 7인 오존 가스 공급 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
실시의 형태 7의 오존 가스 공급 시스템(104) 내에 원료 가스 공급구(14)에서 공급된 원료 가스에 포함되는 불순물이나 불순물 가스 또는 수분을 트랩하는 목적의 (원료 가스용) 가스 필터(52-1 내지 52-n)를 마련하고 있다. 단, 가스 필터(52-1 내지 52-n)는, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)에 1대1에 대응하여 마련되어 있고, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 공급부 입구 부근에 마련된다. 가스 필터(52-1 내지 52-n)는 각각 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 내에 공급하는 원료 가스의 순도를 늘림으로써, 오존 가스 공급 시스템(105) 내에서 생성하는 오존 가스의 순도를 높이는 것을 특징으로 하고 있다.
특히, 실시의 형태 7의 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각은, 실시의 형태 2와 마찬가지로 1단위의 오존 발생 유닛(7)의 원료 가스 입구부에, 가스 중에 포함되는 불순물이나 불순물 가스 또는 수분을 트랩하는 가스 필터(52)를 장착하도록 하여, 조합시킨 오존 발생 유닛(7)의 소형화를 도모한 것을 특징으로 하고 있다.
(원료 가스의 가스 순도 관리)
도 23은 실시의 형태 7의 1단위의 오존 발생 유닛(7X5)의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 22, 도 23에 도시하는 바와 같이, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 입구(14-1 내지 14-n)에 연결하여, 교환이 용이한 위치에 가스 필터(52)(52-1 내지 52-n)를 장착하여, 일체적으로 형성된다. 이하, 도 20에서는, 설명의 사정상, n=3인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 25는 원료 가스의 노점과 원료 가스에 포함되는 수분량과의 관계를 도시하는 설명도이다. 오존 가스 공급 시스템(104)에 공급되는 원료 가스는, 일반적으로 99.99% 이상의 고순도 원료 가스를 사용하고 있지만, 이 고순도 원료 가스에는, 원료 가스 이외의 가스로서, 질소계 가스, 탄소계 가스, 황화 가스 등의 불순물 가스가 0.1 내지 수PPM 정도 포함되어 있고, 또한, 가스 중에 포함되는 수분량도 1 내지 수PPM 포함하고 있다(도 25 참조).
또한, 이들의 불순물 가스나 수분은 공기중에도 포함되는 가스이기 때문에, 원료 가스 배관 경로의 일부의 배관을 대기에 개방하면, 곧바로, 배관면에 수분이나 질소 가스 등의 불순물 가스가 흡착된다. 그 때문에, 이 불순물 가스가 흡착된 원료 가스 배관에 원료 가스를 흘리면, 고순도 원료 가스에 포함되는 불순물 가스나 수분량뿐만 아니라, 배관에 부착한 불순물 가스도, 가스를 흘림에 의해, 이탈하여, 공급하는 원료 가스의 순도가 나빠지는 경우가 있다.
원료 가스에, 질소계 가스, 탄소계 가스, 황화 가스 등의 불순물 가스나 수분이 포함되면 오존 가스의 생성뿐만 아니라, 방전에 의해 N 래디칼이나 OH 래디칼 가스도 생성되기 때문에, 이들의 래디칼 가스와 수분이 결합함으로써, 질산이나 과산화수소수로서 클러스터상의 분자상의 가스도 오존 가스에 포함하여 출력된다.
그 때문에, 이들의 질산이나 과산화수소수의 클러스터 분자 가스 등은 매우 활성이 강한 가스이기 때문에, 오존 가스를 출력하는 가스 배관이나 밸브 등의 금속 표면과 화학반응을 하여, 배관면이 부식되고, 출력하는 오존 가스에 부식된 금속 불순물(금속 컨태미네이션)을 발생시키는 원인이 된다.
출력하는 오존 가스에 포함되는 금속 불순물(금속 컨태미네이션)량이 높아지면, 오존 가스를 사용하여 반도체의 산화막 처리를 하고 있는 산화막 등의 성막 성능을 열화시키는 원인이 된다.
상기한 것 때문에, 원료 가스에 불순물 가스나 수분이 포함되면, 출력하는 오존 가스의 품질이 나빠지는 것이, 시험으로 확인되었다. 그 때문에, 원료 가스의 공급부에 불순물 가스 또는 수분의 트랩을 목적으로 한 가스 필터를 장착하도록 하였다. 특히, 실시의 형태 7에서는 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 각각의 원료 가스 입구(14-1 내지 14-n)에, 교환이 용이한 위치에 가스 필터(52-1 내지 52-n)를 마련하여, 불순물 가스 또는 수분을 제거하였다.
여기서는, 가스 필터(52-1 내지 52-n)를 하나 마련하는 구성으로 하였지만, 불순물 가스종에 따라, 가스 필터를 복수개 직렬 다단으로 마련하거나, 불순물 가스용의 가스 필터와 수분 트랩용의 가스 필터를 직렬 다단 구성으로 하거나 하여도 좋다.
또한, 다른 구성 및 배관 경로 등은, 초고순도 수분 제거기(59)가 가스 필터(52)로 치환된 점을 제외하고, 도 14에서 도시한 오존 발생 유닛(7X2)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 배관(원료 가스 공급구(14) + 가스 필터(52)) 및 출력 가스 배관계(오존 가스 출력구(15))를 가스 배관 집적 블록(30)에 일체화한 가스 배관 집적 블록 구조로 함에 의해, 오존 발생기(1), 오존 전원(2), 가스 배관계를 패키지화하여 오존 발생 유닛(7X5)을 보다 소형으로 하고 있다. 또한, 원료 가스 공급구(14) 및 가스 필터(52)는 서로 연결하여 구성된다.
실시의 형태 7과 같이, 오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)의 배면의 원료 가스 공급구(14)에 교환이 용이한 부분에 가스 필터(52)(가스 필터(52-1 내지 52-n))를 장착하도록 하였기 때문에, 보다 고순도가 높은 오존 가스를 제공할 뿐만 아니라, 장착한 가스 필터(52)에 의해, 불순물 가스를 제거할 수 있기 때문에, 오존 가스를 발생시키기 전의 퍼지 가스를 흘리는 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있는 효과를 이룬다.
<기타>
이상, 실시의 형태 1 내지 실시의 형태 7에서는, 오존 처리 장치로서, 주로, 오존 발생량이 수십g/h 내지 500g/h 정도의 오존을 필요로 하는 반도체 제조 장치에서 이용되는 오존 가스의 다 처리 장치에서의 소정의 오존 유량, 오존 농도의 오존 가스를 공급하는 시스템에 관해 기술하여 왔다.
상술한 오존 처리 장치(12)에 대신하여, 필요로 하는 오존 가스량이, 좀더 큰, 펄프의 오존 표백 장치나 풀의 물의 오존 처리 장치, 상하수의 오존 처리 장치, 화학 플랜트의 오존 처리 장치라도 좋다. 예를 들면, 1㎏/h 내지 수㎏/h의 오존 가스를 필요로 하는 처리 장치라면, 상술한 오존 가스 공급 시스템(10)(101 내지 104) 내에 복수대의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n)을 탑재하여, 질소 첨가리스·오존 발생 유닛(7-1 내지 7-n) 사이에서 출력 오존 가스를 통합하여 하나의 오존 처리 장치에 공급하는 것이, 비교적 염가며, 또한 용이하게 행할 수 있고, 메인터넌스성이 매우 좋은 오존 가스 공급 시스템의 이용 분야가 높아지는 효과를 이룬다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에서, 예시이고, 본 발명이 그것으로 한정되는 것이 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형례가, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 오존 가스를 공급하기 위한 복수의 수단을 갖는 기능을 부가시킨 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 및 오존 가스를 복수의 오존 처리 장치에의 오존 가스 공급 시스템에 관한 발명이고, 오존 가스를 출력하기 위한 복수의 수단을 갖는 기능을 부가시킨 질소 첨가리스·오존 발생기 유닛의 소형화를 도모한 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 얻는 것을 목적으로 하고 있지만, 오존 가스 이외의 가스 발생 유닛 및 발생 가스를 복수의 가스 처리 장치에의 가스 공급 시스템에서도, 가스를 출력하기 위한 복수의 수단을 갖는 기능을 부가시킨 가스 발생기 유닛을 일체화하고, 소형화하여, 가스 발생 유닛을 복수대 탑재하여 가스 발생 시스템을 구축하는 것은 알맞은 것은 분명한 것이다.

Claims (8)

  1. 가스 유량, 농도를 제어하여 오존 가스를 복수의 오존 처리 장치 각각에 공급하는 오존 가스 공급 시스템으로서,
    복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 구비하고,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛은, 각각
    방전면에 오존을 생성하기 위한 광촉매 물질을 도포하고, 오존 가스를 발생하는 질소 첨가리스·오존 발생기와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기에 공급하는 전력을 제어하는 오존 전원과,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기에 입력되는 원료 가스 유량을 제어하는 매스 플로 컨트롤러(MFC)와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기 내의 압력인 내부 압력을 자동 제어하는 오토 프레셔 컨트롤러(APC)와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기가 출력하는 오존 가스의 오존 농도치를 검출하는 오존 농도계와,
    초기 동작으로서 소정의 설정 전력량으로 상기 오존 전원을 구동시키고, 소정 시간 후에 상기 오존 농도계로 검지한 오존 농도라고 설정한 오존 농도와의 비교에 의거하여, 상기 오존 전원이 공급하는 전력을 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어하는 오존 제어부를 구비하고,
    상기 오존 가스 공급 시스템은,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 복수의 상기 질소 첨가리스·오존 발생기로부터의 복수의 오존 가스 출력을 받아, 내부에 마련한 복수의 오존 가스 제어 밸브의 개폐 동작에 의해, 상기 복수의 오존 가스 출력의 하나 또는 복수의 조합을, 상기 복수의 오존 처리 장치 중 임의의 오존 처리 장치에 선택적으로 출력하는 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛과,
    상기 복수의 오존 처리 장치로부터의 처리 오존 가스 이벤트 신호에 의거하여, 상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 각각의 상기 오존 가스의 출력 내용을 제어하고, 상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛에 대해 상기 오존 가스 출력 유량 제어를 행하는, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛 제어부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    소정의 원료 가스 공급구로부터 공급되는 상기 원료 가스에 포함되는 미량의 수분을 제거하여, 상기 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 각각에 공급하는 적어도 하나의 수분 제거 필터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수분 제거 필터 통과 전의 상기 원료 가스가 3000ppb 이상의 수분을 포함하는 경우, 상기 적어도 하나의 수분 제거 필터는, 상기 원료 가스 내의 수분을 300ppb 이하까지 저감하는 수분 제거 능력을 갖는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    소정의 원료 가스 공급구로부터 공급되는 상기 원료 가스에 포함되는 불순물 가스를 제거하여, 상기 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 각각에 공급하는 적어도 하나의 원료 가스용 가스 필터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 오존 가스 제어 밸브는, 전기 또는 에어 압력에 의해 개폐할 수 있는 전동 밸브 또는 공압 밸브을 포함하고,
    상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛 제어부는, 상기 복수의 오존 처리 장치 각각에 공급하는 오존 유량, 오존 농도를 소망하는 값이 되도록, 상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛에 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛은, 각각
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기, 상기 오존 전원, 상기 MFC, 상기 APC, 상기 오존 농도계를 하나로 집약해 1단위로 패키지화한 구조를 나타내는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛 제어부는,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛의 어느 하나에 비상 정지, 누수가 검지된 경우, 대응하는 상기 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 정지시키고,
    시스템 전체로서 배기 이상, 오존 누설 이상을 검출한 때, 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 전부 정지시키는 안전 정지 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
  8. 가스 유량, 농도를 제어하여 오존 가스를 복수의 오존 처리 장치 각각에 공급하는 오존 가스 공급 시스템으로서,
    복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛을 구비하고,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛은, 각각
    방전면에 오존을 생성하기 위한 광촉매 물질을 도포하고, 오존 가스를 발생하는 질소 첨가리스·오존 발생기와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기에 공급하는 전력을 제어하는 오존 전원과,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기로부터 출력되는 오존 가스 유량을 제어하는 매스 플로 컨트롤러(MFC)와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기 내의 압력인 내부 압력을 자동 제어하는 오토 프레셔 컨트롤러(APC)와,
    상기 질소 첨가리스·오존 발생기가 출력하는 오존 가스의 오존 농도치를 검출하는 오존 농도계와,
    초기 동작으로서 소정의 설정 전력량으로 상기 오존 전원을 구동시키고, 소정 시간 후에 상기 오존 농도계로 검지한 오존 농도라고 설정한 오존 농도와의 비교에 의거하여, 상기 오존 전원이 공급하는 전력을 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어하는 오존 제어부를 구비하고,
    상기 오존 가스 공급 시스템은,
    상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 내의 복수의 상기 질소 첨가리스·오존 발생기로부터의 복수의 오존 가스 출력을 받아, 내부에 마련한 복수의 오존 가스 제어 밸브의 개폐 동작에 의해, 상기 복수의 오존 가스 출력의 하나 또는 복수의 조합을, 상기 복수의 오존 처리 장치 중 임의의 오존 처리 장치에 선택적으로 출력하는 오존 가스 출력 유량 제어가 실행 가능한 오존 가스 출력 유량 관리 유닛과,
    상기 복수의 오존 처리 장치로부터의 처리 오존 가스 이벤트 신호에 의거하여, 상기 복수의 질소 첨가리스·오존 발생 유닛 각각의 상기 오존 가스의 출력 내용을 제어하고, 상기 오존 가스 출력 유량 관리 유닛에 대해 상기 오존 가스 출력 유량 제어를 행하는, 오존 가스 출력 유량 관리 유닛 제어부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 공급 시스템.
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