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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123290
(43)【公開日】2024-09-11
(54)【発明の名称】オゾンガス供給システム
(51)【国際特許分類】
C01B 13/10 20060101AFI20240904BHJP
【ＦＩ】
C01B13/10 Z
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023027885
(22)【出願日】2023-02-27
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-09-03
(71)【出願人】
【識別番号】520472664
【氏名又は名称】明電ナノプロセス・イノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】西口 哲也
(72)【発明者】
【氏名】森川 良樹
(72)【発明者】
【氏名】山下 裕明
(72)【発明者】
【氏名】松本 尚志
(72)【発明者】
【氏名】深津 綾香
【テーマコード（参考）】
4G042
【Ｆターム（参考）】
4G042CB21
4G042CB26
(57)【要約】
【課題】最小限の装置構成でオゾンガスをオゾン濃度可変にオゾン利用系に供給できるオゾンガス供給システムを提供する。
【解決手段】オゾンガス供給システム１は、オゾンガス供給装置２、ガス導入ライン３及び流量制御器ＭＦＣ１を備える。オゾンガス供給装置２は、オゾナイザー３２で得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０％以上のオゾンガスを生成して供給可能とする。ガス導入ライン３は、希釈ガスをオゾナイザー３２に導入可能にオゾナイザー３２からオゾンガスをオゾンガス供給装置２に導入する。流量制御器ＭＦＣ１は、ガス導入ライン３の前記希釈ガスの流量を制御することでオゾンガス供給装置２における前記オゾンガスのオゾン濃度を調整可能とする。
【選択図】図１
【解決手段】オゾンガス供給システム１は、オゾンガス供給装置２、ガス導入ライン３及び流量制御器ＭＦＣ１を備える。オゾンガス供給装置２は、オゾナイザー３２で得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０％以上のオゾンガスを生成して供給可能とする。ガス導入ライン３は、希釈ガスをオゾナイザー３２に導入可能にオゾナイザー３２からオゾンガスをオゾンガス供給装置２に導入する。流量制御器ＭＦＣ１は、ガス導入ライン３の前記希釈ガスの流量を制御することでオゾンガス供給装置２における前記オゾンガスのオゾン濃度を調整可能とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
【請求項2】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項3】
前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入可能な希釈ガス導入ラインと、
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項4】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインを備え、
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項5】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項6】
前記オゾンガス供給装置を複数備え、
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項7】
前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項8】
前記希釈ガスの流量と前記ベッセルの温度は独立に制御することを特徴とする請求項７に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記ベッセルの温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガス供給装置の前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項７に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項10】
前記希釈ガスはオゾンガスよりも蒸気圧が高く当該オゾンガスと反応しないガスであることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項11】
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインを備え、
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項５に記載のオゾンガス供給システム。
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項５に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項12】
前記希釈ガス導入ラインは熱交換器を介して前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入することを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項13】
前記熱交換器は前記希釈ガスの温度を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項１２に記載のオゾンガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、低温分留によりオゾン濃度８０％以上の高濃度オゾンガスを得るガス供給システムにおいて、高速かつ再現性良く任意のオゾン濃度に変更若しくは瞬時にオゾン分圧を高める技術に関する。
【背景技術】
【0002】
オゾンガスの反応効率の向上及びガスコストの低減の観点から従来の放電式オゾナイザーで得られたオゾンガスよりもオゾン濃度が高い高濃度オゾンガスを用いたプロセスが普及され始めている（非特許文献１、特許文献１，２）。例えば、オゾン濃度を２１０ｇ／Ｎｍ３から１，６００ｇ／Ｎｍ３まで高めることで、酸素ガスのコストが従来の１／８に抑えられて水処理用の超高濃度オゾン製造システムのランニングコストが従来比７０％の低減が実現しつつある。
【0003】
一方で高濃度オゾンガスはその製造コスト及びランニングコストを考慮すると処理対象に必要な最低限の流量及び濃度に抑えることが望ましい。
【0004】
高濃度オゾンガスを生成する方法として、シリカゲルの極性分子に対する選択的吸着性能を利用したオゾン濃縮法がある。この方法は、通常の放電法で得られたオゾン濃度１０数％のオゾン酸素混合ガスから極性の大きいオゾン分子のみを吸着及び濃縮でき、上下水処理（一般産業）、半導体プロセスの分野で利用されている。
【0005】
前記オゾン濃縮法は、吸着後の圧力制御（真空引き減圧脱離処理）により吸着力の弱い酸素分子を脱離させ３０％以上のオゾン濃度に濃縮できるが、脱離処理の時間を制御することで３０％～最大８０％の濃度まで可変となる。
【0006】
さらに、３つの吸着脱用のベッセルを備えて時間的に吸着、脱離（濃縮）等の動作タイミングをずらす制御により、処理対象に適したオゾン濃度のオゾンガスを連続的に供給できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】三菱電機技法９１（１２）２０１７
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．１１１２３６７９ Ｂ２
【特許文献2】ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．８４０９５２０ Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
前記オゾン濃縮法は、高純度のシリカゲルを用いた場合でも、当該シリカゲルに含まれる金属不純物（Ｃｕ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｚｎ等）の脱離がｐｐｂレベルでは完全に除去できないので、高純度のオゾンガスが要求される半導体工程には適用できない。また、ベッセルごとに所定のオゾン濃度に濃縮した後は、ベッセル内のガスを使い切るまで（完全に脱着するまで）はオゾン濃度の制御は不可能となる。
【0010】
さらに、オゾンガスの供給は供給ラインでポンプにより圧縮した後にマスフローコントローラで行うためガス流量が小さい条件では当該圧縮及び流量コントローラ通過の過程でオゾン濃度が１０～２０％までに低下する。
【0011】
よって、半導体プロセス等の真空（減圧環境）下で比較的少ない流量（例えば、数十～数百ｃｃ（ｃｍ３）／ｍｉｎ以下）のプロセスにおいては前記オゾンの供給方式は不適となる。
【0012】
本発明は、以上の事情に鑑み、最小限の装置構成でオゾンガスをオゾン濃度可変にオゾン利用系に供給できるオゾンガス供給システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
そこで、本発明の一態様は、オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器を備えたオゾンガス供給システムである。
【0014】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインを備える。
【0015】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入可能な希釈ガス導入ラインと、この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備える。
【0016】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインを備え、前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能である。
【0017】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインを備える。
【0018】
本発明の一態様は、において、前記オゾンガス供給装置を複数備え、一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能である。
【0019】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部を備える。
【0020】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記希釈ガスの流量と前記ベッセルの温度は独立に制御する。
【0021】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記制御部は、前記ベッセルの温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガス供給装置の前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御する。
【0022】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記希釈ガスはオゾンガスよりも蒸気圧が高く当該オゾンガスと反応しないガスである。
【0023】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインを備え、前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能である。
【0024】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記希釈ガス導入ラインは熱交換器を介して前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入する。
【0025】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記熱交換器は前記希釈ガスの温度を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御する。
【発明の効果】
【0026】
以上の本発明によれば、最小限の装置構成でオゾンガスをオゾン濃度可変にオゾン利用系に供給できるオゾンガス供給システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の実施形態１におけるオゾンガス供給システムの概要図。
【図2】実施形態１におけるバルブと流量制御器の動作例。
【図3】本発明の実施形態２におけるオゾンガス供給システムの概要図。
【図4】実施形態２のバルブと流量制御器の動作例。
【図5】希釈ガス流量とベッセル温度とベッセル内オゾン濃度との関係図。
【図6】実施形態２の他の態様であるオゾンガス供給システムの概要図。
【図7】本発明の実施形態３におけるオゾンガス供給システムの概要図。
【図8】実施形態３のバルブと流量制御器の動作例。
【図9】実施形態３の希釈ガス流量と供給圧力、供給オゾンガス濃度及びオゾンガス流量の制御値との関係図。
【図10】本発明の実施形態４におけるオゾンガス供給システムの概要図。
【図11】実施形態４のバルブと流量制御器の動作例。
【図12】実施形態４の他の態様であるオゾンガス供給システムの概要図。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0029】
［実施形態１］
図１に示された本発明の実施形態１のオゾンガス供給システム１は、放電等で得られた低濃度オゾンガスの低温分留により濃縮したオゾン濃度８０％以上の高濃度オゾンガスをリアルタイムでオゾン濃度可変に供給する。前記低温分留はオゾンと酸素の蒸気圧の差を利用して液体若しくは気体のオゾンを分離貯蔵する方式である。
図１に示された本発明の実施形態１のオゾンガス供給システム１は、放電等で得られた低濃度オゾンガスの低温分留により濃縮したオゾン濃度８０％以上の高濃度オゾンガスをリアルタイムでオゾン濃度可変に供給する。前記低温分留はオゾンと酸素の蒸気圧の差を利用して液体若しくは気体のオゾンを分離貯蔵する方式である。
【0030】
オゾンガス供給システム１は、オゾンガス供給装置２、ガス導入ライン３、ガス供給ライン４、ガス排出ライン５及びバイパスライン６を備える。
【0031】
オゾンガス供給装置２は、ガス導入ライン３から供された例えばオゾン濃度２０％以下の低濃度オゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０％以上の高濃度オゾンガスを生成してガス供給ライン４に供給する。
【0032】
オゾンガス供給装置２は、ベッセル２１、コールドヘッド２２、冷凍機２３及び保温部２４を備える。
【0033】
ベッセル２１は、ガス導入ライン３から低濃度オゾンガスを導入して低温分留により液体オゾン若しくは高濃度オゾンガスを生成する。
【0034】
コールドヘッド２２は、ベッセル２１の冷却若しくは加温により前記低温分留を実行する。
【0035】
冷凍機２３は、コールドヘッド２２の冷却若しくは加温を制御する。
【0036】
ここで、オゾンガスの所定のオゾン濃度及び供給圧力（圧力計ＰＧの圧力値）を実現するために、図５に例示の流量制御器ＭＦＣ１の希釈ガス流量とベッセル２１の温度とベッセル２１内のオゾン濃度との関係さらには当該希釈ガスの流量とベッセル２１の圧力との関係に基づき希釈ガス流量、ベッセル２１温度を制御する制御プログラムがオゾンガス供給装置２の制御部に実装される。特に前記希釈ガスの流量とベッセル２１の圧力との関係は事前に取得することで同図の関係を示す曲線の校正に有効である（実施形態２も同様）。
【0037】
また、希釈ガス（例えば酸素ガス）とオゾンガスの流量制御器ＭＦＣ１における感度の違い（ガスの比熱、コンバージョンファクター）や排気ポンプＰ０のガス種による排気速度を考慮することで、より正確な割合で希釈ガスの混合やオゾンガスのオゾン濃度希釈が可能となる。具体的には、前記制御部による流量制御器ＭＦＣ１の動作制御によりベッセル２１の温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を任意に調整できる。
【0038】
保温部２４は、ベッセル２１、コールドヘッド２２及び冷凍機２３を保温可能に格納する。保温部２４には排気配管２５が接続される。排気配管２５は保温部２４から排気ポンプＰ０へのガスの導入を可能とするバルブＶ４を備える。
【0039】
ガス導入ライン３は、前記低濃度オゾンガスをオゾンガス供給装置２のベッセル２１内に導入する導入配管３０を有する。また、導入配管３０は後述の希釈ガスをオゾナイザー３２に適宜導入可能とする。
【0040】
導入配管３０は、レギュレータ３１、オゾナイザー３２、流量制御器ＭＦＣ１及びバルブＶ１をさらに備える。
【0041】
レギュレータ３１は、所定範囲の圧力の下で希釈ガスを導入配管３０に供する。前記希釈ガスはオゾンガスよりも蒸気圧が高く当該オゾンガスと反応しないガスが適用される。前記希釈ガスとしては酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスのいずれか若しくはいずれかの混合ガスが例示される。
【0042】
オゾナイザー３２は、放電等の既知のオゾン生成法により例えばオゾン濃度約２０％の低濃度オゾンガスを生成する。
【0043】
流量制御器ＭＦＣ１は、オゾナイザー３２から供された低濃度オゾンガスの流量を制御する本発明の第一の流量制御器に相当する。また、流量制御器ＭＦＣ１は、前記希釈ガスの流量を変えることでオゾンガス供給装置２において前記オゾンガスのオゾン濃度を任意に調整可能とする。流量制御器ＭＦＣ１としては前記流量を精密に調整可能なマスフローコントローラが適用される。
【0044】
バルブＶ１は、流量制御器ＭＦＣ１からオゾンガス供給装置２（ベッセル２１）への低濃度オゾンガスの導入を可能とする。
【0045】
ガス供給ライン４は、供給ポンプＰ１により真空引きされたベッセル２１内の所定オゾン濃度のオゾンガスをプロセス装置７に供する供給配管４０を有する。供給配管４０は、圧力計ＰＧ及びバルブＶ３を備える。バルブＶ３は、ベッセル２１からプロセス装置７へのオゾンガスの供給を可能とする。
【0046】
バルブＶ３とプロセス装置７の間の供給配管４０は、電解研磨されたステンレス製の配管が適用されることで、オゾン濃度８０％以上を維持した高濃度オゾンガスをプロセス装置７に供給できる。
【0047】
ガス排出ライン５は、排気ポンプＰ０によりオゾンガス供給装置２（ベッセル２１）から真空引きされたオゾンガスをオゾン分解装置８に供する排気配管５０を有する。排気配管５０は、ベッセル２１から排気ポンプＰ０へのオゾンガスの導入を可能とするバルブＶ２を備える。オゾン分解装置８でオゾンが分解されたガスは排気設備９に供される。
【0048】
バイパスライン６は、オゾンガス供給装置２（ベッセル２１）からのオゾンガスをガス供給ライン４に供給する直前にオゾナイザー３２，バルブＶ１間の残留ガスをガス排出ライン５に供するバイパス配管６０を有する。バイパス配管６０は、前記残留ガスをガス排出ライン５に供給可能なバルブＶ５を備える。
【0049】
図１，２を参照して実施形態１の動作例（Ｓ１からＳ１１）について説明する。
【0050】
Ｓ１のオゾン濃縮蓄積工程では、バルブＶ１，Ｖ２が開、バルブＶ３，Ｖ５が閉に設定され、レギュレータ３１により所定範囲の圧力に調整された酸素ガス（またはオゾンの生成効率向上の目的で希釈ガスとして１％以下のＮ２若しくはＡｒが添加された酸素ガス）がオゾナイザー３２に供される。オゾナイザー３２で得られたオゾン酸素混合ガスは流量制御器ＭＦＣ１により流量が調整されてベッセル２１に供される。ベッセル２１内では、冷凍機２３により制御されたコールドヘッド２２により低温（例えば９０Ｋ＝－１８３℃）に保持され、オゾン酸素混合ガスのオゾン成分が液体オゾンとして蓄積される。
【0051】
ベッセル２１内に液体オゾンが所定量蓄積された後は、後述のＳ３からＳ１０のオゾンガス供給工程でのベッセル２１の温度の制御により任意の蒸気圧で得られた所定濃度のオゾンガスがプロセス装置７に供給される。
【0052】
高濃度オゾンガスの流量若しくはオゾン濃度が高い程、処理プロセス（プロセス装置７）のランニングコストが上がるので、用途によっては同じ全圧、流量を保持して、高濃度オゾンガスのオゾン濃度を下げた処理が有効な場合がある。この場合、以下の動作シーケンスが実行される。
【0053】
例えば図２のＳ２からＳ１１の工程において、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５、流量制御器ＭＦＣ１及びベッセル２１の動作が制御される。すなわち、高濃度オゾンガスのオゾン濃度を変える時点で、ベッセル２１内の液体オゾン部の温度を制御（純オゾンガス圧の変更）する過程と流量制御器ＭＦＣ１により流量が精密に制御された希釈ガス（酸素ガス）を導入する過程が同時に実行される。実施形態１の場合、希釈ガスはオゾン蓄積に用いるガスと同じガスとなる。以下、Ｓ２からＳ１１の工程について説明する。
【0054】
Ｓ２のガスパージ工程では、ベッセル２１内のオゾン濃度を希釈する前にバルブＶ１，Ｖ２が閉、バルブＶ５が開に設定される。これにより、オゾナイザー３２とバルブＶ１と間の導入配管３０内の残留ガスが例えば圧力１０Ｐａ以下のもとでバイパスライン６を介して真空排気される。また、オゾナイザー３２での放電で導入配管３０内に吸着したオゾンガスや酸素ガスのベッセル２１（液体オゾン部）への移行が抑制され、前記残留ガスの混入による液体オゾンの急峻な気化が防止される。さらに、前記希釈ガスの温度が安定する。尚、前記希釈ガスの温度や種類（例えば比熱）により過渡的、定常的に気化するオゾンの量が変動するので、当該希釈ガスの組成及び温度が予め設定されることでＳ３からＳ１０の工程で調整されるオゾン濃度の安定化が図られる。
【0055】
Ｓ３の温度制御工程では、バルブＶ５が閉、バルブＶ２が開に設定され、前記制御プログラムに基づくベッセル２１の温度制御により、ベッセル２１内のガスのオゾン濃度が例えば略１００％となるベッセル２１の目標温度及び目標圧力に制御される。
【0056】
Ｓ４のオゾンガス供給工程では、バルブＶ２が閉、バルブＶ３が開に設定され、Ｓ３で目標温度に制御されたベッセル２１からオゾン濃度略１００％のオゾンガスがガス供給ライン４のプロセス装置７に供給される。
【0057】
Ｓ５のオゾン濃度制御工程では、バルブＶ１、Ｖ２が開、バルブＶ３が閉に設定され、前記希釈ガスがベッセル２１内に導入される。また、オゾンガスの設定濃度及び供給圧力に基づく制御により流量制御器ＭＦＣ１の流量値及びベッセル２１の設定温度が目標値に調整される。
【0058】
Ｓ６のオゾンガス供給工程では、圧力計ＰＧの圧力値が目標圧に到達したことが確認された後（例えば１分経過後）、バルブＶ２が閉、バルブＶ３が開に設定され、ガス供給ライン４に目標濃度（例えば４０％）のオゾンガスの供給が開始される。
【0059】
Ｓ７－Ｓ１０の供給ガス濃度設定切り替え工程では、希釈ガスの流量設定の変更、ベッセル２１の温度設定変更が伴うため、圧力計ＰＧの圧力値が安定するまでの過渡的な期間（例えば１分）はバルブＶ３が閉、バルブＶ２が開に設定される（Ｓ７，Ｓ９）。これにより、Ｓ８，Ｓ１０の工程ではガス供給ライン４を介してプロセス装置７に供給されるガスのオゾン濃度が常に任意の目標値（例えば、６０％、１００％）に安定に制御された状態が維持される。
【0060】
Ｓ１１のガス供給停止工程では、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５が閉に設定されてオゾンガス供給装置２からのオゾンガスの供給が停止される。
【0061】
以上のように実施形態１のオゾンガス供給システム１によれば、最小限の配管、バルブの増設でプロセス装置７に供給するオゾンガスの濃度が任意に可変となる。
【0062】
また、供給するガスの全圧（全流量）を一定にしたままオゾン分圧（オゾン流量）だけを変化させることができる。特に、オゾンガスを例えばＭＢＥ（分子線ビーム成長法）、ＡＬＤ（原子層成長法）の酸化源として利用するにあたり、供給ガス流量若しくは供給圧力を一定のもと、リアルタイムでオゾン濃度（オゾン／酸素ガス分圧比、流量比）が可変となる。さらに、オゾンを含むガスの供給全圧、オゾン濃度を制御することが可能になり、オゾンガスの効能が最大となるプロセスポイントを選択できる。そして、製造のガスコストが高い８０％以上の高純度オゾンガスを効能が最大限発揮できるプロセス条件でランニングコストを最も下げた条件で活用することが可能となる。また、オゾンガスを用いる従来のプロセスとの互換性を確保して濃度８０％以上のオゾンガスを利用できる。
【0063】
さらに、希釈ガスの流量、ベッセル２１の温度（オゾンガスの蒸気圧）は、それぞれ独立に制御することで、任意のガス圧力、任意の総ガス流量、オゾン濃度を再現性高く制御できる。
【0064】
［実施形態２］
図３に示した本発明の実施形態２のオゾンガス供給システム１は、実施形態１の態様において、ガス導入ライン３とは独立に希釈ガスの流量を制御する希釈ガス導入ライン１１を備える。
図３に示した本発明の実施形態２のオゾンガス供給システム１は、実施形態１の態様において、ガス導入ライン３とは独立に希釈ガスの流量を制御する希釈ガス導入ライン１１を備える。
【0065】
希釈ガス導入ライン１１は、希釈ガスをガス導入ライン３の導入配管３０に導入する導入配管１１０を有する。
【0066】
導入配管１１０は、レギュレータ３１、流量制御器ＭＦＣ２、バルブＶ５（１）及び熱交換器１１１をさらに備える。バルブＶ５（１）及び熱交換器１１１は流量制御器ＭＦＣ２とオゾンガス供給装置２との間に配置される。
【0067】
流量制御器ＭＦＣ２は、希釈ガス導入ライン１１の前記希釈ガスの流量を制御することでオゾンガス供給装置２においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な本発明の第二の流量制御器に相当する。
【0068】
前記希釈ガスとしては、高純度のＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス等、低温領域（９０Ｋ～１３０Ｋ）でオゾンガスより高い蒸気圧（沸点）を持ち、さらにオゾンガスと反応しないガスが挙げられる。
【0069】
希釈ガスは定圧モル比熱［Ｃａｌ／Ｋ・ｍｏｌ］に依存して液体オゾンの気化を促進させるので、希釈ガスの導入はオゾンガス供給装置２のベッセル２１の温度が一定であってもオゾン濃度を相対的に高める。
【0070】
また、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒの低圧モル比熱はそれぞれ、７．０５、６．９２、４．９９Ｃａｌ／Ｋ・ｍｏｌである。そして、ベッセル温度１００Ｋ、供給圧力５０００Ｐａの条件で、Ｏ２ガスで希釈する場合とＡｒガスで希釈する場合、希釈後のオゾン濃度は両者の間で５％の差が生じる（例えば、Ｏ２ガスで希釈した場合にはオゾン濃度２４％、Ａｒガスで希釈した場合にはオゾン濃度１９％となる）。よって、希釈ガスの種類を変えることでオゾン濃度を５％の範囲で調整可能となる。具体的には実施形態１と同様に前記制御部による流量制御器ＭＦＣ２の動作制御によりベッセル２１の温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を任意に調整できる。
【0071】
さらに、希釈ガスの温度を制御することでも数％の範囲にオゾン濃度の調整が実現できる。例えば、希釈ガスの温度を２５℃から７５℃に変化することでベッセル内のオゾン濃度を２４％から２８％に調整できる。具体的には前記制御部による熱交換器１１１の動作制御により前記希釈ガスの温度を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を任意に調整できる。
【0072】
そして、図３に示したように熱交換器１１１を介して希釈するガスをベッセル２１に供給することで、ベッセル２１内のガス温度をより安定に制御でき、液体オゾンの気化量が安定し、オゾン濃度の制御安定性が向上する。特に、ガスの温度を高い精度（例えば５０±０．５°Ｃに制御）とすることで、より高い精度のオゾン濃度制御性が実現する
図３－５を参照して実施形態２の動作例について説明する。
図３－５を参照して実施形態２の動作例について説明する。
【0073】
実施形態２のバルブＶ１－Ｖ３、流量制御器ＭＦＣ１及びベッセル２１の動作スケジュールは実施形態１と基本的に同様となる。
【0074】
特に、実施形態２ではＳ２，Ｓ５－Ｓ８の工程では、希釈ガス供給バルブであるバルブＶ５（１）が開に設定される。また、Ｓ５，Ｓ６の工程では、図５のオゾン濃度と希釈ガス流量及びベッセル２１の温度との関係に基づき流量制御器ＭＦＣ２の設定流量が設定される。同図は供給圧力及び供給流量が一定且つ希釈ガス：酸素、ガス温度：２５℃の条件で実現できるオゾン濃度を示す。前記関係に基づく供給ガスの供給圧（全圧）及び総供給流量によれば一定の条件下で幅広いオゾン濃度領域のオゾンガスを実現できる。遅延時間は希釈ガスの流量安定時間、ベッセル２１の温度の安定時間であり、代表的には１分－３分である。
【0075】
以上の実施形態２によれば、実施形態１と同様に、プロセス装置７側に供給するガスのガス流量、ガス圧力条件、処理炉の空間的配置の制約によらず、所望のオゾン濃度、所望の圧力でオゾンガスをプロセス装置７に供給できる。特に、希釈ガス導入ライン１１を設けることで、希釈ガス種を自由に選択でき、さらに希釈するガスの流量を独立に制御できる。
【0076】
また、ガス供給ライン４のプロセス装置７への供給ガスの流量に制約があり且つプロセス装置７とオゾンガス供給装置２との距離が長い場合に一定以上のガス流量（流速）で供給することがオゾン濃度を保持するために必要となる。
【0077】
そこで、図６のオゾンガス供給システム１は、ガス供給ライン４において、ガス回収ライン１２をさらに備える。
【0078】
ガス回収ライン１２は、ガス供給ライン４の供給配管４０から供給ガスの一部を回収する回収配管１２０を有する。回収配管１２０は、供給配管４０に繋がる排気配管５０に前記一部の供給ガスを随時返送可能なバルブＶ７を備える。
【0079】
同図の態様によれば、オゾン濃度の制御目標の変更に伴う過渡的な時間帯は、バルブＶ７が随時に開に設定され、ガス回収ライン１２で回収した供給ガスがガス供給ライン４に返送される。これにより、正確な濃度のオゾンガスをプロセス装置７に供給できる。また、プロセス装置７とオゾン供給元のオゾンガス供給装置２が物理的に離れている場合やガス流量が少ない場合には供給ガスがガス回収ライン１２を介してガス供給ライン４に循環供給される。これにより、オゾンガスの輸送中の分解を抑えてプロセス装置７に高濃度のオゾンガスを供給できる。
【0080】
［実施形態３］
図７に示した本発明の実施形態３のオゾンガス供給システム１は、実施形態２のガス供給ライン４において、バルブＶ５（１）の動作と同期してオゾンガス供給装置２からのオゾンガスをプロセス装置７に間欠的に供給が可能なバルブＶ６を備える。
図７に示した本発明の実施形態３のオゾンガス供給システム１は、実施形態２のガス供給ライン４において、バルブＶ５（１）の動作と同期してオゾンガス供給装置２からのオゾンガスをプロセス装置７に間欠的に供給が可能なバルブＶ６を備える。
【0081】
すなわち、プロセス装置７への高濃度オゾンガスの供給過程でバルブＶ６を間欠的に高速に開閉動作させることで液体オゾンを貯留したベッセル２１の温度（例えば１２５Ｋ）を維持したまま、希釈ガス導入ライン１１から希釈ガスがベッセル２１に追加導入される。これにより、プロセス装置７に供給されるガスの全圧及びオゾン分圧が高まる。したがって、過渡的なガス流入量（速度）が大きくなり、オゾンの導入による処理性能の向上が短時間で可能となる。また、バルブＶ５（１），Ｖ６の同期動作により顕著な性能向上（酸化、洗浄、成膜）が実現する。
【0082】
図８を参照して実施形態３の動作例について説明する。
【0083】
バルブＶ１－Ｖ３，Ｖ５（１）、流量制御器ＭＦＣ１及びベッセル２１の動作スケジュールは実施形態２と基本的に同様である。
【0084】
Ｓ１のオゾン濃縮蓄積工程では、必要な量の液体オゾンがベッセル２１に貯蔵される。
【0085】
Ｓ２のガスパージ工程では、バルブＶ２，Ｖ５（１）が開、流量制御器ＭＦＣ２にて一定量の値が設定されて排気ポンプＰ０による真空引きにより希釈ガスが希釈ガス導入ライン１１に導入される。希釈ガスとしては、オゾンガスより蒸気圧が高く（沸点が高く）且つオゾンガスとの反応速度定数が小さいガスほど望ましい。例えば、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガスが適切である。
【0086】
Ｓ３の温度制御工程では、ベッセル２１の温度が所望のオゾン分圧となる温度（例えば１３０Ｋで０．１気圧）まで調整されてバルブＶ３が開に設定される。そして、オゾンガス供給バルブであるバルブＶ６までのガス供給ライン４の供給配管４０にオゾンガスが充填されると待機となる。これと同時に希釈ガス導入ライン１１の流量制御器ＭＦＣ２は所望の希釈ガス導入量の指令を受ける。
【0087】
Ｓ４のオゾンガス供給工程では、プロセス装置７からバルブＶ６の開閉指令信号と同期した信号がバルブＶ５に出力される。これにより、プロセス装置７がオゾンガスを必要とするタイミング（バルブＶ６が開となるタイミング）でバルブＶ５が開となりオゾンガスと共に希釈ガスがプロセス装置７に供給される。
【0088】
図９は実施形態３において希釈ガスの流量を増加させた時の供給圧力、オゾンガス濃度、オゾンガス供給流量の変化を示す。希釈ガスの導入により、オゾンガス濃度は９０％（縦軸数値０．９）から最低３０％（縦軸数値０．３）まで低下するが、供給圧力（全圧）を０．１気圧から最大０．９気圧まで高まり、オゾンガス供給流量も約２．５倍に増大する。すなわち、ベッセル２１の温度が一定のもとで希釈ガスが持ち込む熱により液体オゾンガスの気化が促され、オゾンガス量が瞬発力高く増大し（同図では２．５倍に増大）、供給圧力が高まる（同図では９倍）。そして、この供給圧力の向上によりガス供給ライン４が比較的長い（例えば供給配管４０が１０ｍ以上である）場合でも処理システム（プロセス装置７）への高濃度オゾンガスの供給が短時間で可能となる。特に高濃度オゾンガスの供給時間が短いシステムでのプロセス処理の高効率化（生産性及びオゾン利用効率の向上）に寄与する。
【0089】
以上の実施形態３によれば、一定の制御温度のベッセル２１に希釈ガスが別途導入することで当該希釈ガスの熱量（ガス温度とベッセル温度の差×持ち込むガス量×比熱）により、ベッセル２１内の液体オゾンの気化が促進される。これにより、瞬時に供給圧力（全圧）を高まる。特に、実施形態１，２と異なりベッセル２１の温度制御を必要としないので、瞬時応答性が必要なプロセス、具体的には間欠的に高いオゾン圧が必要なプロセス、例えば原子層成長（ＡＬＤ）プロセスに有効に適用できる。また、供給ガスの全圧及びオゾンガス圧が瞬時に高高まるので、オゾンガスの供給配管が長い若しくは圧力損失が大きい場合（ＣＶ値の小さいバルブ、フィルタ等のデバイスが存在する場合）に特に有効に適用できる。
【0090】
［実施形態４］
図１０に示された実施形態４のオゾンガス供給システム１は、実施形態１，２の連続的にオゾン濃度を変更可能なバルブ制御または実施形態３のバルブＶ６と同期して動作可能なバルブ制御の機能を有する。これにより、オゾンガス供給装置２からのオゾンガスをオゾン濃度可変及び希釈量可変にプロセス装置７に連続的に供給可能となる。
図１０に示された実施形態４のオゾンガス供給システム１は、実施形態１，２の連続的にオゾン濃度を変更可能なバルブ制御または実施形態３のバルブＶ６と同期して動作可能なバルブ制御の機能を有する。これにより、オゾンガス供給装置２からのオゾンガスをオゾン濃度可変及び希釈量可変にプロセス装置７に連続的に供給可能となる。
【0091】
オゾンガス供給システム１は、液体オゾンを貯蔵する複数のオゾンガス供給装置２を有し、複系統の実施形態１，２のガス導入ライン３、ガス供給ライン４及びガス排出ライン５を備える。図示のオゾンガス供給システム１は、複数のオゾンガス供給装置２としてオゾンガス供給装置２（１），２（２）を有し、２系統のガス導入ライン３、ガス供給ライン４及びガス排出ライン５を備える。
【0092】
バルブＶ１（１），Ｖ２（１），Ｖ３（１），Ｖ４（１），Ｖ５（１）はオゾンガス供給装置２（１）に対応し、バルブＶ１（２），Ｖ２（２），Ｖ３（２），Ｖ４（２），Ｖ５（２）はオゾンガス供給装置２（２）に対応する。
【0093】
図１０，１１を参照して実施形態４の動作例について説明する。
【0094】
実施形態４のバルブ類、流量制御器ＭＦＣ１，ＭＦＣ２及びオゾンガス供給装置２（１），２（２）のベッセル２１（１），２１（２）の動作スケジュールは実施形態１，２と基本的に同様となる。
【0095】
特に、例えば、一つのオゾンガス供給装置２（１）のベッセル２１（１）が液体オゾンを蓄積する一方で他のオゾンガス供給装置２（２）のベッセル２１（２）がオゾンガスを供給することで任意オゾン濃度（例えば４０％、６０％）のオゾンガスをプロセス装置７に常時供給できる。
【0096】
また、供給するオゾンガスの濃度及び圧力は、例えば図１１のＳ６，Ｓ７，Ｓ７，Ｓ６の供給ガス濃度設定切り替え工程で流量制御器ＭＦＣ１，ＭＦＣ２の流量制御、ベッセル２１（１），２１（２）の温度制御により任意のタイミングで変更可能となる。
【0097】
以上の実施形態４によれば、２４時間連続でオゾンガスを供給でき、同時に任意のタイミングでオゾン濃度を変更、制御できる。また、供給ガスの全圧及び全流量が一定の条件でオゾンガス濃度のみを可変にする連続供給も可能となる。さらに、実施形態３と同様に希釈ガス用のバルブＶ５（１），Ｖ５（２）をプロセス装置７側のバルブＶ６と同期させることで、不連続的（パルス的）に高い圧力のオゾンガスを供給できる。
【0098】
【0099】
ガス回収ライン１２（１）は、ガス供給ライン４の供給配管４０から供給ガスの一部を回収する回収配管１２０（１）を有する。回収配管１２０（１）は、供給配管４０に繋がる排気配管５０（１）に前記一部の供給ガスを随時返送可能なバルブＶ７（１）を備える。
【0100】
ガス回収ライン１２（２）は、ガス供給ライン４の供給配管４０から供給ガスの一部を回収する回収配管１２０（２）を有する。回収配管１２０（２）は、供給配管４０に繋がる排気配管５０（２）に前記一部の供給ガスを随時返送可能なバルブＶ７（２）を備える。
【0101】
同図の態様によれば、より柔軟なオゾンガス圧力条件、オゾンガス流量条件及びオゾン濃度条件でオゾンガス供給装置２（１），２（２）からのガスをプロセス装置７に供給できる。
【0102】
特に、２４時間連続のオゾンガスの供給を可能にした上で、オゾン濃度の制御目標の変更に伴う過渡的な時間帯はガス回収ライン１２（１），１２（２）を介して供給ガスがガス供給ライン４に返送される。これにより、正確な濃度のオゾンガスをプロセス装置７に常時供給できる。また、プロセス装置７とオゾン供給元が物理的に離れている場合やガス流量が少ない場合にはガス回収ライン１２（１），１２（２）を介して供給ガスがガス供給ライン４に循環供給される。これにより、オゾンガスの輸送中の分解を抑えたままプロセス装置７に高濃度のオゾンガスを供給できる。
【符号の説明】
【0103】
１…オゾンガス供給システム
２，２（１），２（２）…オゾンガス供給装置、２１，２１（１），２１（２）…ベッセル、２２…コールドヘッド、２３…冷凍機、２４…保温部
３…ガス導入ライン、３０…導入配管、３１…レギュレータ、３２…オゾナイザー、ＭＦＣ１…流量制御器、Ｖ１，Ｖ１（１），Ｖ１（２）…バルブ
４…ガス供給ライン、４０…供給配管、ＰＧ…圧力計、Ｖ３，Ｖ３（１），Ｖ３（２），Ｖ６…バルブ
５…ガス排出ライン、５０…排気配管、Ｐ０…排気ポンプ、Ｖ２，Ｖ２（１），Ｖ（２）…バルブ
６…バイパスライン、６０…バイパス配管、Ｖ５…バルブ
７…プロセス装置
８…オゾン分解装置
９…排気設備
１１…希釈ガス導入ライン、１１０…導入配管、３１…レギュレータ、ＭＦＣ２…流量制御器、Ｖ５（１），Ｖ５（２）…バルブ、１１１…熱交換器
１２，１２（１），１２（２）…ガス回収ライン、１２０…回収配管、Ｖ７…バルブ
２，２（１），２（２）…オゾンガス供給装置、２１，２１（１），２１（２）…ベッセル、２２…コールドヘッド、２３…冷凍機、２４…保温部
３…ガス導入ライン、３０…導入配管、３１…レギュレータ、３２…オゾナイザー、ＭＦＣ１…流量制御器、Ｖ１，Ｖ１（１），Ｖ１（２）…バルブ
４…ガス供給ライン、４０…供給配管、ＰＧ…圧力計、Ｖ３，Ｖ３（１），Ｖ３（２），Ｖ６…バルブ
５…ガス排出ライン、５０…排気配管、Ｐ０…排気ポンプ、Ｖ２，Ｖ２（１），Ｖ（２）…バルブ
６…バイパスライン、６０…バイパス配管、Ｖ５…バルブ
７…プロセス装置
８…オゾン分解装置
９…排気設備
１１…希釈ガス導入ライン、１１０…導入配管、３１…レギュレータ、ＭＦＣ２…流量制御器、Ｖ５（１），Ｖ５（２）…バルブ、１１１…熱交換器
１２，１２（１），１２（２）…ガス回収ライン、１２０…回収配管、Ｖ７…バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０体積％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
【請求項2】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項3】
前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入可能な希釈ガス導入ラインと、
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項4】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインを備え、
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項5】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項6】
前記オゾンガス供給装置を複数備え、
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項7】
前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項8】
前記希釈ガスの流量と前記ベッセルの温度は独立に制御することを特徴とする請求項７に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記ベッセルの温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガス供給装置の前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項７に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項10】
前記希釈ガスはオゾンガスよりも蒸気圧が高く当該オゾンガスと反応しないガスであることを特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項11】
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインを備え、
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項５に記載のオゾンガス供給システム。
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項５に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項12】
前記希釈ガス導入ラインは熱交換器を介して前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入することを特徴とする請求項３に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項13】
前記熱交換器は前記希釈ガスの温度を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項１２に記載のオゾンガス供給システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本発明は、低温分留によりオゾン濃度８０体積％（以下、体積％を％と称する。図面においても同様。）以上の高濃度オゾンガスを得るガス供給システムにおいて、高速かつ再現性良く任意のオゾン濃度に変更若しくは瞬時にオゾン分圧を高める技術に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
本発明の一態様は、前記オゾンガス供給システムにおいて、前記オゾンガス供給装置を複数備え、一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0072】
そして、図３に示したように熱交換器１１１を介して希釈するガスをベッセル２１に供給することで、ベッセル２１内のガス温度をより安定に制御でき、液体オゾンの気化量が安定し、オゾン濃度の制御安定性が向上する。特に、ガスの温度を高い精度（例えば５０±０．５°Ｃに制御）とすることで、より高い精度のオゾン濃度制御性が実現する。
図３－５を参照して実施形態２の動作例について説明する。
図３－５を参照して実施形態２の動作例について説明する。
【手続補正書】
【提出日】2024-06-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０体積％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスを前記ガス供給ラインに供給する直前で前記ガス導入ラインの残留ガスを前記ガス排出ラインに排出可能なバイパスラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
【請求項2】
前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入可能な希釈ガス導入ラインと、
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
この希釈ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第二の流量制御器をさらに備えたこと特徴とする請求項１に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項3】
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインを備え、
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項２に記載のオゾンガス供給システム。
前記希釈ガス導入ラインは、希釈ガス供給バルブを備え、
前記ガス供給ラインは、オゾンガス供給バルブを備え、
前記希釈ガス供給バルブは、前記オゾンガス供給バルブと同期して開閉可能であることを特徴とする請求項２に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項4】
オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０体積％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記オゾンガス供給装置からのオゾンガスをプロセス装置に供給するガス供給ラインと、
前記オゾンガス供給装置から前記プロセス装置に供給されるオゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに返送可能なガス回収ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするオゾンガス供給システム。
【請求項5】
オゾナイザーで得られたオゾンガスの低温分留によりオゾン濃度８０体積％以上のオゾンガスを生成して供給可能なオゾンガス供給装置と、
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備え、
前記オゾンガス供給装置は複数備えられ、
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とするオゾンガス供給システム。
希釈ガスを前記オゾナイザーに導入可能に当該オゾナイザーからオゾンガスを前記オゾンガス供給装置に導入するガス導入ラインと、
前記ガス導入ラインの前記希釈ガスの流量を制御することで前記オゾンガス供給装置においてオゾンガスのオゾン濃度を調整可能な第一の流量制御器と、
この第一の流量制御器にて検出される前記希釈ガスの流量と前記低温分留により生成される液体オゾンを貯留する前記オゾンガス供給装置のベッセルの温度と当該低温分留により生成されるオゾンガスのオゾン濃度との関係及び当該希釈ガスの流量と当該ベッセルの圧力との関係に基づき当該希釈ガスの流量及び当該ベッセルの温度を制御する制御部と、
を備え、
前記オゾンガス供給装置は複数備えられ、
一つの前記オゾンガス供給装置が液体オゾンを蓄積する一方で他の前記オゾンガス供給装置がオゾンガスを供給可能であることを特徴とするオゾンガス供給システム。
【請求項6】
前記希釈ガスの流量と前記ベッセルの温度は独立に制御することを特徴とする請求項１，４，５のいずれかに記載のオゾンガス供給システム。
【請求項7】
前記制御部は、前記ベッセルの温度の一定のもとで前記希釈ガスの流量若しくは種類を変えることで前記オゾンガス供給装置の前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項１，４，５のいずれかに記載のオゾンガス供給システム。
【請求項8】
前記希釈ガスはオゾンガスよりも蒸気圧が高く当該オゾンガスと反応しないガスであることを特徴とする請求項１，４，５のいずれかに記載のオゾンガス供給システム。
【請求項9】
前記オゾンガス供給装置からオゾンガスを排出するガス排出ラインを備え、
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項４に記載のオゾンガス供給システム。
前記ガス回収ラインは前記プロセス装置に供給される前記オゾンガスの一部を前記ガス供給ラインに繋がる前記ガス排出ラインに供給可能であることを特徴とする請求項４に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項10】
前記希釈ガス導入ラインは熱交換器を介して前記希釈ガスを前記ガス導入ラインに導入することを特徴とする請求項２に記載のオゾンガス供給システム。
【請求項11】
前記熱交換器は前記希釈ガスの温度を変えることで前記オゾンガスの供給圧力及びオゾンガス濃度を制御することを特徴とする請求項１０に記載のオゾンガス供給システム。