未添加氮的臭氧产生单元的制作方法
【专利摘要】本发明目的在于得到一种能够更多地输出臭氧气体的未添加氮的臭氧产生单元。并且，在本发明中，未添加氮的臭氧产生单元(7)将包含冷却为低温的未添加氮的臭氧产生器(1)、臭氧电源(2)、MFC(3)、APC(4)、隔热冷却水输入用配管(31I)、及隔热冷却水输出用配管(31O)的多个功能机构汇集而构成1单位的封装单元。并且，未添加氮的臭氧产生器(1)将由绝缘物等隔热材料构成的隔热层(8)覆盖臭氧产生器外框(1x)的大致整面而形成。而且，冷却水系统(30)经由隔热冷却水输入用配管(31I)向未添加氮的臭氧产生器(1)供给的冷却水(33)的温度设定为5℃以下，从而使未添加氮的臭氧产生器(1)本身成为低温化结构。
【专利说明】未添加氮的臭氧产生单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种未添加氮的臭氧产生单元，其搭载有以氮添加量小于几千ppm的高纯度氧气为原料气体的未添加氮的臭氧产生器。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，如下那样开展了各种技术。将在氧气中添加有几千ppm以上的氮气的原料气体向臭氧产生器供给，来生成高浓度臭氧气体，并使用该高浓度臭氧气体，在半导体制造领域中，多用于臭氧氧化绝缘膜形成或臭氧清洗等臭氧处理工序。在该半导体制造领域等中对于由多个臭氧处理装置构成的多臭氧处理装置来供给臭氧气体的情况下，通常考虑的是，对应于多个臭氧处理装置，分别设置包含臭氧产生器、臭氧电源、流量控制器(MFC)等的多个臭氧产生机构，从而构建出各臭氧产生机构独立地向对应的臭氧处理装置进行臭氧气体供给的臭氧气体供给系统(单元)。
[0003]如图9所示，以往，为了提升从臭氧电源72接受电源供给且由电极71a、71b、电介质71c等构成的臭氧产生器71所生成的臭氧气体的生成效率，在一般的氧气中含有约50~几千ppm的氮气,而且,在含氮率少(小于50ppm)的高纯度氧气中，将微量(500ppm以上)的N2气体与高纯度氧气一起添加到臭氧产生器中。
[0004]因此，当原料氧气含有500ppm以上的N2气体时，通过由图10所示的放电反应所生成的微量的NO2的催化反应，而生成高浓度的臭氧。尤其是若添加500~20000ppm的氮气，则通过由放电所生成的微量的二氧化氮量的催化反应而高效率地生成臭氧。其结果是生成了最高浓度的臭氧，氮添加量500~20000ppm范围的原料气体在臭氧产生性能中为最佳条件的情况通过实验得到了验证。
[0005]以下，如以下的(I)~(3)所示，`图10所示的放电反应在原料氧O2中利用光电放电光和微量的NO2的催化剂气体而实现了高浓度臭氧的产生。
[0006](I)基于放电的微量NO2气体的生成反应
[0007].氮分子的离子化反应
[0008]M2+e=> 2N+
[0009].NO2的生成反应
[0010]2N++02+M^ NO2
[0011 ](生成几ppm~几十ppm的NO2气体)
[0012](2)在由NO2的放电光产生的催化效果下的氧原子O的生成
[0013].NO2的光解离反应
[0014]N02+hv 冷 N0+0
[0015].NO的氧化反应
[0016]N0+02 (原料氧)- N02+0
[0017]*在上述2个反应中，NO2成为催化剂而生成氧原子[0018]通过在(2)的反应中生成的大量氧原子O与氧气分子O2的反应而生成臭氧03。
[0019](3)臭氧O3的生成(三体碰撞)
[0020]R2 ；0+02+M — 03+M
[0021]通过上述(I)~(3)，产生高浓度的臭氧。
[0022]然而，在原料的氧气中含有较多的N2气体，由此，在臭氧产生器内通过无声放电除了生成臭氧气体以外，也生成Ν205、Ν20等NOx副产气体或硝酸。具体的也生成NOx副产气体或硝酸的化学式如以下所述。
[0023]
【权利要求】
1.一种未添加氮的臭氧产生单元(7)，其中， 具备: 在放电面具有用于生成臭氧的光催化剂物质，而产生臭氧气体的未添加氮的臭氧产生器⑴； 向所述未添加氮的臭氧产生器供给高电压(HV)的臭氧电源(2);以及 与所述臭氧产生器关联的控制机构(3、4)， 所述控制机构具有: 包含对向所述未添加氮的臭氧产生器供给的原料气体流量(Q)进行控制的质量流控制器(MFC) (3)的流量检测和流量调整机构；以及 包含对所述未添加氮的臭氧产生器内的压力即内部压力进行自动控制的自动压力控制器(APC) (4)的压力检测和压力调整机构， 所述未添加氮的臭氧产生单元将所述未添加氮的臭氧产生器、所述臭氧电源及所述控制机构汇集而由一体化结构形成， 未添加氮的臭氧产生器包括: 接受来自所述臭氧电源的所述高电压的高电压用端子(PH)； 用于对从外部得到的15°C以下的低温的冷却介质进行供给及排出的冷却介质入出口(34);以及 经由所述高电压用端子而被施加所述高电压的高压电极(Ia)， 所述高压电极的至少一个主面被规定作为所述放电面， 所述未添加氮的臭氧产生器包括: 设置在所述高压电极的所述放电面侧的由所述光催化剂物质形成的光催化剂层(Id)； 设置在所述高压电极的附近、且内部能够使经由所述冷却介质入出口而供给的所述冷却介质流通的冷却路径部(45);以及 将所述高压电极、所述光催化剂层及所述冷却路径收纳于内部的收纳部(Ix)， 在构成所述收纳部的外周部的一部分的规定构成面上形成所述冷却介质入出口，所述高电压用端子贯通所述收纳部的所述外周部而设置， 所述未添加氮的臭氧产生器还包括至少覆盖所述收纳部中的所述规定构成面而形成的由隔热材料形成的隔热层(8)。
2.根据权利要求1所述的未添加氮的臭氧产生单元，其中， 所述未添加氮的臭氧产生器还包括: 用于从外部经由所述流量检测和流量调整机构而供给原料气体(995)的原料气体入口部(38);以及 用于将生成的臭氧气体经由所述压力检测和压力调整机构而向外部输出的臭氧气体出口部(39)， 在所述规定构成面上形成所述原料气体入口部、所述臭氧气体出口部，并且所述高电压用端子贯通所述规定构成面而形成， 所述隔热层仅选择性地覆盖所述规定构成面而形成。
3.根据权利要求1所述的未添加氮的臭氧产生单元，其中，所述隔热层覆盖所述收纳部的外周部的大致整面而形成。
4.根据权利要求1所述的未添加氮的臭氧产生单元，其中， 所述冷却介质包括向所述未添加氮的臭氧产生器的所述收纳部内供给时的温度能够设定为5°C以下的低温冷却介质，使所述未添加氮的臭氧产生器本身成为低温化结构。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的未添加氮的臭氧产生单元，其中， 所述未添加氮的臭氧产生单元还具备将所述高电压用端子(PH)的主要部分以配置在规定的空间内的方式进行收纳的高电压用端子收纳部(20)， 所述高电压用端子收纳部具有能够从外部向规定的空间供给露点比较低的防止结露用的净化气体(23)的净化·气体供给口(28)。
【文档编号】C01B13/11GK103857620SQ201180073951
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2011年10月4日 优先权日:2011年10月4日
【发明者】中村纪幸, 田畑要一郎 申请人:东芝三菱电机产业系统株式会社