特許 6348619 非加圧のオゾン化脱イオン水（ＤＩ０３）の再循環及び回収システム並びに方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6348619

(24)【登録日】2018年6月8日

(45)【発行日】2018年6月27日

(54)【発明の名称】非加圧のオゾン化脱イオン水（ＤＩ０３）の再循環及び回収システム並びに方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/20 20060101AFI20180618BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20180618BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/20 A

   H01L21/304 648F

【請求項の数】38

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-21242(P2017-21242)

(22)【出願日】2017年2月8日

(62)【分割の表示】特願2015-541833(P2015-541833)の分割

【原出願日】2013年11月4日

(65)【公開番号】特開2017-121628(P2017-121628A)

(43)【公開日】2017年7月13日

【審査請求日】2017年2月8日

(31)【優先権主張番号】61/724,006

(32)【優先日】2012年11月8日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/836,842

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505477121

【氏名又は名称】エムケイエス インストゥルメンツ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100152489

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 美樹

(72)【発明者】

【氏名】ジーヴェルト、ヨハネス ハインリッヒ

(72)【発明者】

【氏名】ブランマー、ウルリッヒ アルフレッド

(72)【発明者】

【氏名】ブラーシャ、マルタン

(72)【発明者】

【氏名】シュネイター、ゲルハルト ヨアヒム

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０９８２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１１６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０７３５７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１５８３９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−３１１５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１６４３３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１２５８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１５４６４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−３２６１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９７５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４２４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００６３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２０

Ｂ０１Ｄ １９／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オゾン化液体の再循環用のシステムであって、該システムは、
少なくとも２つの入口と少なくとも２つの出口とを有するコンタクタであって、第１コンタクタ入口において装置を含む第１液源と流体的に連通するとともに、第２コンタクタ入口において第２液源と流体的に連通しており、該第２コンタクタ入口はガスを受け取り、該ガスは前記第１コンタクタ入口において前記第１液源の前記装置から受け取られる前記オゾン化液体から、ガスの少なくとも一部を取り除き、取り除かれるガスは第１コンタクタ出口において前記コンタクタから出される、コンタクタを含み、
前記コンタクタは第２コンタクタ出口において前記第２液源と流体的に連通しており、前記コンタクタの中の前記オゾン化液体の少なくとも一部を排出し、排出される液体は、前記装置に接続されている前記第２液源に対する供給用に前記第２コンタクタ出口において前記コンタクタから出される、
システム。

【請求項2】

前記第１コンタクタ入口において受け取られる前記オゾン化液体の少なくとも一部は、前記第２コンタクタ出口を介して前記コンタクタから排出される前記液体の少なくとも一部を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記コンタクタは第３液源と流体的に連通する第３入口を有し、該第３入口は該第３液源から新液を受け取り、該新液は前記コンタクタから排出される前記液体の少なくとも一部を置換する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記コンタクタは充填カラム、プレートカラムおよびバブルカラムの何れかを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記コンタクタに流体的に連通している第１ポンプをさらに含み、該第１ポンプは、ａ）該第１ポンプの少なくとも１つの入口を介して前記コンタクタの第２出口に流体的に連通し、ｂ）前記第１ポンプの出口を介して前記第２液源に流体的に連通している、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１ポンプの前記出口は、前記コンタクタの第３入口を介して前記コンタクタに流体的に連通している、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１ポンプは遠心ポンプを含む、請求項５に記載のシステム。

【請求項8】

少なくとも１つの入口を有する分解コンポーネントをさらに含み、該分解コンポーネントの該入口は前記第１コンタクタ出口に流体的に連通している、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記分解コンポーネントの前記入口は、前記コンタクタに取り除かれる前記ガスの少なくとも一部を受け取る、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記分解コンポーネントの前記入口によって受け取られる前記ガスは加熱されるか、清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）または他の不活性ガスによって希釈される、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記分解コンポーネントの出口は、前記分解コンポーネントの前記入口において受け取られる前記取り除かれるガスの少なくとも一部を排気する、請求項９に記載のシステム。

【請求項12】

前記分解コンポーネントの前記出口におけるガス流が計測され、その情報はシステム制御に用いられる、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記分解コンポーネントは、前記受け取られるガスを酸素に変換するために触媒を用い、該酸素を前記分解コンポーネントの前記出口を介して排気する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記触媒は（ｉ）酸化マンガン系生成物または（ｉｉ）炭素系生成物の何れかを含む、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

（ｉ）前記コンタクタの第１入口において受け取られる液体、または（ｉｉ）前記コンタクタの第２出口から排出される液体の何れかは、オゾン化脱イオン水（ＤＩＯ_３）を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項16】

前記コンタクタの第２入口において受け取られる前記ガスは、（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖｉ）不活性ガス、（ｖｉｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉｉ）オフガス、（ｉｘ）前記第２液源からのオフガス、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項17】

前記オゾン化液体から取り除かれるガスの前記一部は、（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項18】

前記コンタクタの第２入口において受け取られる前記ガスは、前記第２液源からのオフガスである、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記装置は半導体製造処理に用いられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項20】

前記オゾン化液体の温度は計測され、熱交換器を介して、または液体の廃棄によって制御される、請求項１に記載のシステム。

【請求項21】

前記第２液源はＤＩＯ_３水送達システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項22】

第２ポンプをさらに含み、前記第２ポンプは（ｉ）前記第１ポンプの第１出口または（ｉｉ）前記第１ポンプの第２出口の何れかに流体的に連通している、請求項５に記載のシステム。

【請求項23】

前記第２ポンプは噴射ポンプを含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記コンタクタに流体的に連通している第２コンタクタであって、第１入口において前記コンタクタから排出される前記オゾン化液体の少なくとも一部を受け取るように、排出される前記オゾン化液体から第２部分のガスを取り除くように、且つ第１出口において、前記コンタクタへ取り除かれる前記第２部分のガスを含有する排出される前記オゾン化液体を放出するように構成されている、第２コンタクタをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項25】

オゾン化液体の再循環の方法であって、
コンタクタに液体及びガスを供給する工程と、
前記ガスによって、前記液体からガスの少なくとも一部を取り除く工程と、
前記コンタクタから前記液体の一部を排出する工程とを含み、
前記液体は前記コンタクタに周囲圧力で供給される、方法。

【請求項26】

前記コンタクタから排出される前記液体の少なくとも一部を、前記コンタクタに戻すように供給する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記コンタクタから排出される前記液体の少なくとも一部を、新液によって置換する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項28】

前記コンタクタから排出される前記液体を、第１ポンプを介して加圧する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項29】

第２ポンプを介して、前記第１ポンプからガスの少なくとも一部を除去する工程をさらに備える、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記取り除かれるガスを加熱する工程、またはＣＤＡまたは他の不活性ガスと共に希釈する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項31】

前記取り除かれるガスをＯ_２へ変換する工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項32】

変換されるガスを出力する工程をさらに備える、請求項３１に記載の方法。

【請求項33】

出力されるガスのガス流を計測する工程と、その情報をシステム制御に用いる工程とをさらに備える、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

熱交換器を介して、または液体の廃棄によって、前記液体の温度の計測、制御、またはその両方を行う工程をさらに備える、請求項２５に記載の方法。

【請求項35】

前記コンタクタに供給される前記液体はオゾン化脱イオン水（ＤＩ０_３）を含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項36】

前記ガスは（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｉｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖ）不活性ガス、（ｖｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉ）オフガス、（ｖｉｉｉ）第２液源からのオフガス、またはこれらの任意の組合せである、請求項２５に記載の方法。

【請求項37】

前記液体から取り除かれるガスの前記一部は（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、またはこれらの任意の組合せである、請求項２５に記載の方法。

【請求項38】

前記液体は半導体製造処理に用いられる装置からコンタクタに供給される、請求項２５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

一般に、本発明は、半導体デバイスを湿式洗浄する際に用いられるデバイス、システム及び方法に関する。具体的には、本発明は、液体を再循環させること、及び再循環させる液体から不要なガスを取り除くことができるシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路のようなマイクロエレクトロニクス・チップは、半導体材料からなる比較的大きなウェーハから作られる。この過程は、フォトリソグラフィによるエッチングマスクの生成、マスクに規定される材料の薄膜のエッチング、ウェットケミカル技術及びドライケミカル技術の何らかの組合せによるフォトリソグラフィマスクの除去、さらなる処理に先立った酸化膜の除去、材料の層の堆積、及び残渣化学物質を除去するためのリンスのうちの１つ以上を含む、複数の連続した工程を一般に伴う。フォトリソグラフィマスクはフォトレジストと呼ばれる高分子材料から形成できる。フォトレジストマスクの除去後、リンスまたは湿式洗浄と呼ばれる最終洗浄工程が通常は行われる。一部のシステムにおいて、洗浄工程は他の処理工程の間にも適用される。

【0003】

オゾン化脱イオン水（ＤＩＯ_３水）は、半導体産業において、例えば湿式洗浄処理、タングステン層のエッチング、またはその両方に用いられることで知られている。しかしながら、ＤＩＯ_３は安定な液体ではない。例えば、オゾンはおおよそ１２分の半減期で崩壊する（温度、水質、他による）。従来のシステムは、通常、ＤＩＯ_３を常時流すことによって、この課題に対処しているが、これは高価であり無駄でもある。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1A】本発明の一例の実施形態における、液体（例えば、オゾン化脱イオン水）の再循環及び回収用システムの図。

【図1B】本発明の一例の実施形態における、液体（例えば、オゾン化脱イオン水）の再循環及び回収用システムの図。

【図2A】本発明の一例の実施形態における、液体の再循環方法を説明するフローチャート。

【図2B】本発明の一例の実施形態における、液体の脱ガス方法を説明するフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0005】

本発明の１つの利点は、流体送達システム（例えば、ウェットウェーハ処理）の作動に伴うコストが低減することである。本発明の１つの他の利点は、ノンパーティクルポンプ（例えば、遠心ポンプ）を使用できることである。本発明の１つの他の利点は、従来のシステムよりも無駄が少ない連続的なＤＩＯ_３の流れを供給できることである。本発明の１つの他の利点は、流体送達システムからのオフガスを再度利用できることである。本発明の１つの他の利点は、１つの小型の容器を使用できることである。

【0006】

一態様において、本発明はオゾン化液体の再循環用のシステムを提供する。システムは、少なくとも２つの入口と少なくとも２つの出口とを有するコンタクタを有する。コンタクタは、第１コンタクタ入口において第１液源と、及び第２コンタクタ入口において第２液源に流体的に連通している。第２コンタクタ入口はガスを受け取り、該ガスは、第１コンタクタ入口において受け取られる液体からガスの少なくとも一部を取り除く。取り除かれるガスは、第１コンタクタ出口においてコンタクタから出される。コンタクタは第２コ
ンタクタ出口において第２液源と流体的に連通し、コンタクタの中の液体の少なくとも一部を排出する。排出される液体は、第２コンタクタ出口においてコンタクタから出される。コンタクタは第１液源と流体的に連通する第３入口を有し、第３入口は第１液源に周囲圧力で液体を放出させる。

【0007】

一部の実施形態において、第１コンタクタ入口において受け取られる液体の少なくとも一部は、第２コンタクタ出口を介してコンタクタから排出される液体の少なくとも一部を含む。

【0008】

一部の実施形態において、コンタクタは第３液源に流体的に連通する第４入口を有する。第４入口は第３液源から新液を受け取り、該新液はコンタクタから排出される液体の少なくとも一部を置換する。

【0009】

一部の実施形態において、コンタクタは充填カラム、プレートカラム及びバブルカラムの何れかを含む。
一部の実施形態において、システムはコンタクタに流体的に連通している第１ポンプを有し、第１ポンプは、ａ）第１ポンプの少なくとも１つの入口を介してコンタクタの第２出口に流体的に連通し、ｂ）第１ポンプの出口を介して第２液源に流体的に連通している。

【0010】

一部の実施形態において、第１ポンプの出口は、コンタクタの第４入口を介してコンタクタに流体的に連通している。
一部の実施形態において、第１ポンプは遠心ポンプを有する。

【0011】

一部の実施形態において、システムは、少なくとも１つの入口を有する分解コンポーネントを有し、分解コンポーネントの入口は第１コンタクタ出口に流体的に連通している。一部の実施形態において、分解コンポーネントの入口は、コンタクタに取り除かれるガスの少なくとも一部を受け取る。

【0012】

一部の実施形態において、分解コンポーネントの第１入口によって受け取られるガスは加熱されるか、清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）または他の不活性ガスによって希釈される。
一部の実施形態において、分解コンポーネントの出口は、分解コンポーネントの入口において受け取る取り除かれるガスの少なくとも一部を排気する。

【0013】

一部の実施形態において、分解コンポーネントの出口におけるガス流が計測され、その情報はシステム制御に用いられる。
一部の実施形態において、分解コンポーネントは、受け取られるガスを酸素に変換するために触媒を用い、該酸素を分解コンポーネントの出口を介して排気する。一部の実施形態において、触媒は（ｉ）酸化マンガン系生成物または（ｉｉ）炭素系生成物の何れかを含む。

【0014】

一部の実施形態において、（ｉ）コンタクタの第１入口において受け取られる液体、または（ｉｉ）コンタクタの第２出口から排出される液体の何れかは、オゾン化脱イオン水（ＤＩＯ_３）を含む。

【0015】

一部の実施形態において、コンタクタの第１入口において受け取られるガスは、（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｉｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖ）不活性ガス、（ｖｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉ）オフガス、（ｖｉｉｉ）第２液源からのオフガス、またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。

【0016】

一部の実施形態において、液体から取り除かれるガスの一部は、（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。一部の実施形態において、コンタクタの第１入口において受け取られるガスは、第２液源からのオフガスである。

【0017】

一部の実施形態において、第１液源は半導体製造処理に用いられる装置を有する。
一部の実施形態において、液体の温度は計測され、熱交換器を介して、または液体の廃棄によって制御される。

【0018】

一部の実施形態において、第２液源はＤＩＯ_３水送達システムを有する。
他の一面として、本発明はオゾン化液体の再循環のためのシステムを有する。システムは、少なくとも４つの入口と少なくとも２つの出口とを有する第１コンタクタを有する。第１コンタクタは、第１コンタクタの第１入口において第１液源に流体的に連通する。第１コンタクタの第２入口はガスを受け取り、該ガスは第１コンタクタの第１入口において受け取られる液体から第１部分のガスを取り除く。取り除かれるガスは、第１コンタクタの第１出口において第１コンタクタから出される。第１コンタクタは、コンタクタの中の液体の少なくとも一部を排出する。排出される液体は、第１コンタクタの第２出口において第１コンタクタから出される。システムは、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを有する第２コンタクタを有する。第２コンタクタは、第２コンタクタの第１入口及び第１出口において、第１コンタクタに流体的に連通している。第２コンタクタの第１入口は、第１コンタクタの第１出口から液体を受け取る。第２コンタクタは、該液体から第２部分のガスを取り除く。第２コンタクタの第１出口は、第２コンタクタの第１出口に流体的に連通する第１コンタクタの第３入口を介して、第１コンタクタへ取り除かれる第２部分のガスを含有する液体を放出する。また、第１コンタクタは第１液源に流体的に連通する第４入口を有し、第１コンタクタの第４入口は、第１液源から周囲圧力で液体を放出させる。

【0019】

他の一面として、本発明はオゾン化液体の再循環の方法を提供する。この方法はコンタクタに液体及びガスを供給する工程、該ガスによって該液体からガスの少なくとも一部を取り除く工程と、コンタクタから該液体の一部を排出する工程とを伴う。

【0020】

一部の実施形態において、液体はコンタクタに周囲圧力で供給される。
一部の実施形態において、方法はコンタクタから排出される液体の少なくとも一部をコンタクタに戻すように供給する工程を伴う。

【0021】

一部の実施形態において、方法はコンタクタから排出される液体の少なくとも一部を新液によって置換する工程を伴う。
一部の実施形態において、方法はコンタクタから排出される液体を、第１ポンプを介して加圧する工程を伴う。

【0022】

一部の実施形態において、方法は第２ポンプを介して、第１ポンプからガスの少なくとも一部を除去する工程を伴う。
一部の実施形態において、方法は取り除かれるガスを加熱する工程、またはＣＤＡまたは他の不活性ガスと共に希釈する工程を伴う。

【0023】

一部の実施形態において、方法は取り除かれるガスをＯ_２へ変換する工程を伴う。一部の実施形態において、方法は該変換されるガスを出力する工程を伴う。一部の実施形態において、方法は該出力されるガスのガス流を計測する工程、及び情報をシステム制御に用いる工程を伴う。

【0024】

一部の実施形態において、方法は熱交換器を介して、または液体の廃棄によって、液体の温度の計測、制御、またはその両方を行う工程を伴う。
一部の実施形態において、コンタクタに供給される液体はオゾン化脱イオン水（ＤＩ０_３）を含む。

【0025】

一部の実施形態において、ガスは（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｉｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖ）不活性ガス、（ｖｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉ）オフガス、（ｖｉｉｉ）第２液源からのオフガス、またはこれらの任意の組合せである。

【0026】

一部の実施形態において、液体から取り除かれるガスの一部は（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、またはこれらの任意の組合せである。
一部の実施形態において、液体は半導体製造処理に用いられる装置からコンタクタに供給される。

【0027】

本発明の前述される利点及び更なる利点は、後述の説明と添付の図面を参照することにより、より理解される。図面は必ずしも縮尺に応じて描かれておらず、その代わりに本発明の本質を示すようにより強調されている。

【0028】

システム概要
一般に、本発明は、装置（例えば、半導体処理製造装置）から吐き出される液体の回収及び再利用のためのシステム及び方法を含む。例えば、オゾン化脱イオン水（ＤＩＯ_３）流体送達システムは、半導体製造処理装置へＤＩＯ_３を供給する。半導体製造装置はＤＩＯ_３の一部（例えば、未使用分）を吐き出し、ＤＩＯ_３は回収システムにより再び取り込まれる。

【0029】

一般に、回収システムは、バッファ・コンタクタ及びポンプ（遠心ポンプ）を用いて吐き出される液体を再び取り込み、再循環させる。液体は非加圧（例えば、周囲圧力の状態）であるため、ポンプはもちろん、流体送達システムの何れの入口でも気泡を回避することができる。回収システムは、ポンプが液体を流体送達システムに再循環させて戻す前に、コンタクタを用いて液体から不要なガスの一部を取り除くことができる。

【0030】

図１Ａは、本発明の例示的な一実施形態における、非加圧液体（例えば、周囲圧力のオゾン化脱イオン水）を再循環及び回収するシステム１００を示す。概要として、このようなシステムは、例えば非加圧液体出口を備える装置を用いる半導体製造処理において有用である。従来のシステムは、余分な液体を排出するため、または非加圧液体を適切に再循環させることが不可能なため、典型的には液体を浪費する。非加圧液体の回収及び再循環が可能なシステムは、経済的見地及び環境的見地の両方から有利である。

【0031】

システム１００は、第１液源（例えば、「装置（ｔｏｏｌ）」）１１０、第２液源（例えば、「流体送達システム」）１２０及び回収システム１４０を有する。
装置
この例示の実施形態において、装置１１０は１つ以上の半導体製造処理（例えば、半導体ウェーハのエッチングまたは洗浄）を行う。一部の実施形態において、装置１１０は、半導体製造に関する異なる種類の処理または他の処理を行うことができる。装置１１０は、送達システム１２０に流体的に連通している液体入口１１１、及び回収システム１４０に流体的に連通している液体出口１１２，１１３を有する。一部の実施形態において、装置１１０は複数の装置を有する。一部の実施形態においては、装置１１０は入口若しくは出口、またはその両方を、幾つでも有する。

【0032】

流体送達システム
例示の流体送達システム１２０は、流体（すなわち、液体若しくはガス、またはその両方）の生成及び装置１１０と回収システム１４０への送達とを行う。流体送達システム１２０は、後述するように、回収される液体をシステム１４０から受け取る。一部の実施形態において、流体送達システム１２０はＬＩＱＵＯＺＯＮシステムを含む。

【0033】

この例示の実施形態において、流体送達システム１２０は（ｉ）装置１１０に流体的に連通している液体出口１２１、（ｉｉ）回収システム１４０に流体的に連通している液体入口１２２、及び（ｉｉｉ）回収システム１４０に流体的に連通しているガス出口１２３を有する。他の実施形態がより多いまたは少ない数の入口若しくは出口、若しくはその両方を有してもよいことを、当業者なら理解するであろう。

【0034】

様々な実施形態において、液体はオゾン化脱イオン水（ＤＩＯ_３）、脱イオン水（ＤＩ水）、超純水（ＵＰＷ）、フッ化水素（ＨＦ）、酸、塩基、溶媒またはこれらの組合せである。様々な実施形態において、ガスは酸素（Ｏ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、オゾン（Ｏ_３）、（Ｎ_２）、清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、オフガス（例えば、流体送達システム１１０に由来する）またはこれらの組合せである。これらは流体送達システム１２０によって生成または送達される液体及びガスの数例でしかなく、他の実施形態においては本明細書に記載のものに代えて、または加えて、他のガス若しくは液体、またはその両方が含まれてよいことを、当業者なら理解するであろう。

【0035】

回収システム
一般に、回収システム１４０は、流体送達システム１２０及び装置１１０に再循環させるために、装置１１０から排出される液体を回収する。例示の実施形態において、回収システム１４０はバッファ・コンタクタ（または、「コンタクタ」）１５０、第１ポンプ１６０、分解コンポーネント１７０、第２ポンプ１８０、第３液源（または、「新液源（ｆｒｅｓｈ ｌｉｑｕｉｄ ｓｏｕｒｃｅ）」）１８５及び関連するバルブＶ１〜Ｖ８とセンサ１５８，１７５とを有する。一部の実施形態において、液体は非加圧である。

【0036】

バッファ・コンタクタ
例示のコンタクタ１５０は、装置１１０によって出力される非加圧液体（例えば、周囲圧力の液体）の再循環及び回収をさせる。より具体的には、コンタクタ１５０は、（ｉ）液体が流体送達システム１２０及び装置１１０に再循環して戻る前に、液体から有害または不要なガスを取り除き、（ｉｉ）システム１００が様々に変動する再循環流を扱うことを可能にする。様々な再循環流は、液体緩衝をすることによって扱うことができる。例えば、第２液源１２０での安定した濃度調整のために、コンタクタ（緩衝器）新水に必要なガスを添加することができる。例示の実施形態において、コンタクタ１５０はカラム、多重カラムまたは他の適切な形状でもよい。例えば、コンタクタ１５０は１つ以上の充填カラム、プレートカラム、バブルカラム、またはそれらの組合せでもよい。

【0037】

例示の実施形態において、コンタクタ１５０は（ｉ）入口１５１〜１５４及び（ｉｉ）出口１５５〜１５７を有する。一部の実施形態においては、より多いまたは少ない数の入口若しくは出口、またはその両方が用いられてもよい。コンタクタ１５０は、コンタクタ入口１５１，１５２を介して装置１１０に流体的に連通している。より具体的には、入口１５１，１５２は、装置１１０が出口１１２，１１３から放出される液体（例えば、ＤＩＯ_３）をそれぞれ受け入れる。液体は周囲圧力（すなわち、非加圧）でもよい。装置１１０の非加圧出力は、コンタクタ１５０への液体流を２つの入口１５１，１５２の間で分割することで維持できる。これによって、例えば、装置１１０からの液体流を妨げる負圧を発生させることがある装置１１０の出口での吸入を防ぐことができる。第１液源１１０の２つの出口１１２及び１１３は、コンタクタ１５０のドレイン管の２つの入口１５１及び
１５２に接続される。装置出口１１２とコンタクタ入口１５１との間のドレイン管は、およそ１５ｍｍにしてもよい。装置出口１１３とコンタクタ入口１５２との間のドレイン管は、およそ６．５５ｍｍにしてもよい。この規模のドレイン管は、例えば直径４０ｍｍのドレイン管よりも費用が少なくて済む。

【0038】

例示の実施形態において、コンタクタ１５０はコンタクタ入口１５３を介して送達システム１２０に流体的に連通している。コンタクタ１５０は、流体送達システム１２０の出口１２３からガスまたはガスの混合体を供給される。流体送達システム１２０によって供給されるガスは、コンタクタ１５０において、液体からオゾンなどのガスの一部を取り除くことに用いることができる。供給されるガスは、例えば（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｉｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖ）不活性ガス、（ｖｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉ）オフガス、（ｖｉｉｉ）流体送達システム１２０からのオフガス、またはこれらの任意の組合せであってもよい。

【0039】

コンタクタ１５０は、入口１５４を介して新液源１８５に流体的に連通している。例示の実施形態において、新液源１８５は、例えば超純水（ＵＰＷ）のような新液をコンタクタ１５０に供給する。超純水は、例えば出口１５６を介した再循環または出口１５７を介した処分の際に、コンタクタ１５０から放出される液体を置換することができる。一部の実施形態においては、新液源１８５は流体送達システム１２０の一部であってもよい。

【0040】

新液源１８５からの液体流は、コンタクタ１５０の液面レベルの監視若しくは制御、またはその両方を行うレベルセンサに基づいてよい。レベルセンサ１５８は、例えば、コンタクタ１５０の液面レベルを所望のレベル（例えば、低すぎないまたは高すぎない）の範囲内に確実に保持することができる。

【0041】

コンタクタ１５０は、コンタクタ出口１５５を介して分解コンポーネント１７０に流体的に連通している。前述及び後述に説明されるように、コンタクタ１５０の液体が再循環する前に、その液体から有害または不要なガス（例えば、Ｏ_３）を取り除くことができる。例示の実施形態において、この取り除かれるガス（例えば、Ｏ_３）はコンタクタ出口１５５から分解コンポーネント１７０の入口１７１に向かって排気される。

【0042】

分解コンポーネント
例示の分解コンポーネント１７０は、コンタクタ１５０から排気されるガス（例えば、オゾン）の少なくとも一部を第２ガス（例えば、酸素）に変換する。分解コンポーネント１７０は、コンタクタ１５０から排気される有害または不要なガスを、例えば出口１７２を介して、周辺の環境に安全に放出できるガスに変換できる。例示の実施形態において、分解コンポーネント１７０は、取り除かれるガス（例えば、オゾン）を効果的に第２ガス（例えば、酸素）に変換するために、１つ以上の触媒（例えば、何らかの追加の炭素系生成物を伴う酸化マンガン（例えば、Ｃａｒｕｌｉｔｅ２００（登録商標）））を用いる。

【0043】

遠心ポンプ
例示の第１ポンプ１６０は、再循環させるために、出口１５６を介してコンタクタ１５０から液体を汲み、また、この液体を例えば装置１１０による使用のために加圧できる。このポンプ１６０は、加えて、流体送達システム１２０に向かう方向、第２ポンプ１８０に向かう方向、およびコンタクタ１５０へ戻る方向、のうちの１つ以上に、液体の一部を送ることができる。例示の実施形態において、第１ポンプ１６０は遠心ポンプだが、他の実施形態では違う種類のポンプ（例えば、膜ポンプ、その他）でもよい。ポンプ１６０は、（ｉ）ポンプ入口１６１及びポンプ出口１６２を介してコンタクタ１５０に、（ｉｉ）ポンプ出口１６２を介して流体送達システム１１０に流体的に連通しており、また任意で、（ｉｉｉ）ポンプ出口１６２，１６３を介して第２ポンプ１８０に流体的に連通する。

【0044】

液体噴射ポンプ
例示の第２ポンプ１８０は、例えば第１ポンプ１６０中のガスの増加を回避するために、第１ポンプからガス（例えば、ＣＯ_２）を除去するための少量の加圧されたＤＩＯ_３を伴って作動する。これに代えて、第２ポンプはＤＩＯ_３の代わりにＣＤＡを伴って作動してもよい。例示の実施形態において、第２ポンプは液体噴出ポンプである。一部の実施形態では、他の種類のポンプを用いても、または第２ポンプを完全に割愛してもよい。

【0045】

熱交換器
一般に、ポンプ１６０の循環とともにポンプ１６０中の液体温度は上昇する。回収システム１４０及びシステム１００全体の適切な運転を維持するために、液体を特定の温度範囲（例えば、２０〜２４℃）に留めることができる。一部の実施形態において、液体温度を維持（例えば、所望の温度範囲内に）するために熱交換器が用いられる。熱交換器は第２ポンプ１８０と同時に用いることができる。他の実施形態においては、液体温度はポンプ１６０から高温の液体の一部を排出することで維持される。

【0046】

バルブ
例示の実施形態において、バルブＶ１〜Ｖ８は、システム１００の構成要素間または構成要素自体の中におけるガス及び液体の流れを制御する。例えば、バルブＶ１〜Ｖ８は、２ウェイバルブ、チェックバルブ、パイロットバルブ、流量制限器、可変バルブ、制御バルブ若しくは当業者に知られる任意のバルブ、またはそれらの組合せを有する。本明細書ではバルブＶ１〜Ｖ８が説明されたが、一部の実施形態はこれらのバルブの個数を増減してもよいことを、当業者なら理解するであろう。

【0047】

センサ
システム１４０は、レベルセンサ１５８及びガス流量計１７５のような複数のセンサを有することができる。センサ１５８は、コンタクタ１５０中の液体、ガス、またはその両方のレベルについて、監視、制御、またはその両方を行うために用いられる。例示のガス流量計１７５は、出口１７２を介して分解コンポーネント１７０によって排気されるガスの流量を監視する。この情報は、システム制御に用いられる。例えば、ガス流量計１７５は、コンタクタの液体内容物の量の変化に、レベルセンサ１５８が検出するよりも素早く反応できる。レベルの変化は、例えばコンタクタ１５０を通じて液体がゆっくりと滴るため、遅れることがある。ガス流量計１７５からの情報によって、例えば第２液源１２０に適切に液体が供給されることを確実にするように、ダイナミックシステム制御及びシステム安定性を向上させることができる。レベルセンサ１５８は、定常状態レベルを示す指示を提供することができる。

【0048】

追加のセンサ（図示せず）を、システム１４０の他の部分の中のガス及び液体の流量若しくは圧力のようなパラメータの監視若しくは制御、またはその両方を行うのに用いてもよい。

【0049】

第２コンタクタ
一部の実施形態において、第２コンタクタは液体から不要なガスをさらに取り除くのに用いられる。図１Ａは、本発明の例示の実施形態における、液体（例えば、オゾン化脱イオン水）の再循環及び回収システムの図１０２である。第２コンタクタ１９０は、第１コンタクタ１５０、ポンプ１６０、ポンプ１８０、第３液源１８５、第２液源１２２及びレベル１９１に流体的に連通している。

【0050】

第２コンタクタ１９０は、第２コンタクタ１９０の第１入口１９３において、出口１５６を介して第１コンタクタ１５０から出力される液体を受け取り、その液体は第１コンタ
クタによって取り除かれる不要なガスの第１部分を含有する。ポンプ１８０及びバルブＶ９はバキュームとして働き、液体を第１コンタクタ１５０から第２コンタクタ１９０へ流れさせる。

【0051】

第２コンタクタ１９０は、第２コンタクタ入口１９４において、第３液源１８５から液体（例えば、超純水）を受け取る。第２コンタクタ１９０は、液体から不要なガスの第２部分を取り除く。第２コンタクタ１９０は、ポンプ１６０によって出口１９２から排出される液体を含む。第２コンタクタ１９０から出る液体の第１部分は、入口１２２を介して第２液源１２０へ流れる。第２コンタクタ１９０から出る液体の第２部分は、入口１５４を介してコンタクタ１５０へ戻るように流れる。

【0052】

第２コンタクタ１９０は、レベル１９１に連通している。レベルセンサ１９１は、第２コンタクタ１９０の中の液面レベルを検出できる。
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の例示の実施形態における、液体の再循環及び回収方法の一例を示すフローチャートである。説明を目的として、再循環及び脱ガスを２つの別個のフローチャートとして、図２Ａ及び図２Ｂにそれぞれ示す。各工程は特定の順番で説明されているが、１つの若しくは両方の図について、各工程は異なる順序で、または他の工程と同時に行うことができることを、当業者なら理解するであろう。

【0053】

再循環方法
図２Ａは、より具体的には、本発明の例示の実施形態における、再循環方法の一例を示すフローチャートである。

【0054】

工程２００において、液体（例えば、ＤＩＯ_３）は、第２液源（例えば、図１Ａで前述される流体送達システム１２０）から第１液源（例えば、図１Ａで前述される装置１１０）へ供給される。例えば、図１Ａを参照すると、液体は流体送達システム出口１２１を介して装置入口１１１へ供給される。

【0055】

工程２１０において、コンタクタ（例えば、図１Ａで前述されるコンタクタ１５０）は第１液源（例えば、図１Ａで前述されるコンタクタ入口１５１，１５２において）から周囲圧力で液体を受け取る。周囲圧力は、例えばガスを第１液源１１０からの出口１１３を介して、コンタクタ入口１５２から液体出口１１２に流れさせることで維持できる。この構成は、例えば第１液源において一貫した流量制御を維持し、その出口のいずれかに負圧が蓄積することを防ぐ。

【0056】

工程２２０において、コンタクタは第１液源から受け取った液体の一部を排出する。より具体的には、第１ポンプ（例えば、図１Ａで前述される遠心ポンプ１６０）はコンタクタから（例えば、図１Ａで前述されるコンタクタ出口１５６を介して）液体を送る。排出された液体は、工程２３０で示すように、第１ポンプによって加圧されることができる。

【0057】

第１ポンプの液体が循環する際に、液体は第１ポンプを作動するのに使用される電気エネルギーを吸収し、それによって液体の温度が上昇する。連続的な再循環を維持するために、工程２４０で示されるように、液体温度は監視及び制御される。一部の実施形態において、液体を許容される運転温度（例えば、２０〜２４℃）に確実に留めるために、熱交換器（例えば、図１Ａで前述される熱交換器）が用いられる。熱交換器を用いるのに加えて、または代わりに、適切な温度範囲を維持するために、第１ポンプから高温の液体の一部を排出してもよい。

【0058】

第１ポンプの中のガスの蓄積が第１ポンプの作動を妨げないことを確実にするために、工程２５０で示すように、ガスを第１ポンプから任意の第２ポンプ（例えば、図１Ａで前
述される液体噴射ポンプ）によって除去してもよい。

【0059】

工程２６０において、コンタクタから排出された液体は第３液源（例えば、図１Ａで前述される第３液源１８５）からの新液（例えば、ＵＰＷ）に置換される。新液は必要なガス（例えば、オゾン）を含まないことがあるので、そこに一定またはほぼ一定のガス（例えば、オゾン）濃度を維持するために、流体送達システムからのオフガスをコンタクタに供給してもよい。

【0060】

コンタクタの中の液体レベルはセンサ（例えば、図１Ａで前述されるレベルセンサ１５８）を介して監視され、第３液源からの流量はコンタクタの中の最適液体レベルを保持するために制御される。第３液源からコンタクタまでの新液の流量は線形であってよい。

【0061】

工程２７０において、第１ポンプは液体の一部を流体送達システム１２０（例えば、図１Ａで前述される入口１２２にて）に送り、液体の一部はコンタクタに戻る。一部の実施形態において、第３液源からの新液がコンタクタに受け入れられる（例えば、図１Ａで前述される入口１５４を介して）前に、コンタクタに送り返される液体は新液に混合される。新液は必要なガスを含有しないことがあるので、第１ポンプからの液体の一部を新液に混合することで、例えばコンタクタ内の液体が適切なガス（例えば、オゾン）レベルを維持していることを確実にすることができる。

【0062】

脱ガス方法
図２Ｂは、より具体的には、本発明の一実施形態における、典型的な脱ガス方法を説明するフローチャートである。

【0063】

工程３００において、コンタクタ（例えば、図１Ａで前述されるコンタクタ１５０）はコンタクタ入口において、第２液源（例えば、図１Ａで前述される流体送達システム１２０）から１つ以上のガスを受け取る。例えば、図１Ａを参照すると、ガスは流体送達システム出口１２３からコンタクタ入口１５３へ供給される。１つ以上のガスは、（ｉ）Ｏ_３、（ｉｉ）Ｏ_２、（ｉｉｉ）ＣＯ_２、（ｉｖ）Ｎ_２、（ｉｖ）清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）、（ｖ）不活性ガス、（ｖｉ）ドーピングガス、（ｖｉｉ）オフガス、（ｖｉｉｉ）第２液源からのオフガス、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。

【0064】

工程３１０において、受け取ったガスは、コンタクタの中の液体から有害または不要なガス（例えば、オゾン）を取り除く。例えば、該ガスは液体中の不要または有害なガスの分圧の違いによって取り除かれることができる。取り除かれたガスは、工程３２０に示すように、コンタクタから分解コンポーネント（例えば、図１Ａで前述される分解コンポーネント１７０）へ排気される。例えば、図１Ａを参照すると、取り除かれたガスはコンタクタ出口１５５から分解コンポーネント入口１７１へ排気されることができる。任意で、例えば、ガスの露点を下げることによって分解コンポーネント１７０の中での結露を防ぐ若しくは減らすため、工程３３０で示すように、取り除かれたガスは加熱されるか、ＣＤＡ若しくは他の不活性ガスによって希釈されるか、またはその両方がされる。

【0065】

工程３４０において、分解コンポーネントは取り除かれたガス（例えば、オゾン）を第２ガス（例えば、酸素）に変換する。図１Ａで前述されるように、分解コンポーネントは取り除かれたガスを第２ガスに変換するために、１つ以上の触媒（例えば、何らかの追加の炭素系生成物を伴う酸化マンガン）を使ってもよい。工程３５０で示すように、第２ガスは、それから分解コンポーネントの出口を介して安全なやり方で周囲の環境に放出または排気される。例えば、図１Ａにおいて、第２ガスは分解コンポーネント出口１７２を介して排気される。

【0066】

工程３６０において、分解コンポーネントの出口におけるガス流が計測される。この計測は、システム制御に用いられる。例えば、図１Ａにおいて、ガス流量計１７５は分解コンポーネントの出口１７２においてガス流を計測してもよい。

【0067】

本明細書に記載の発明の変形、修正、または他の実施方法は、その精神及び本発明の範囲から逸脱することなく、当業者に考えられ得るものである。したがって、本発明は前述に例示の実施形態に限定されるものではない。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】