(57)【要約】【課題】オゾン蓄積時に、オゾンチャンバ内のオゾン量を監視することで、オゾンチャンバの設計限界を超えた液体オゾンがオゾンチャンバに蓄積することを防止し、高濃度オゾンガス生成装置を安全に稼動する。【解決手段】オゾンチャンバ９へ導入されるオゾン含有ガスの流量を計測し、制御するマスフローコントローラ６と、オゾンチャンバ９で液化されなかったガスの流量を計測するマスフローメータ２８を備え、計測されたオゾン含有ガスの流量と液化されなかったガスの流量に基づき、蓄積される液体オゾン２７量を算出する演算部３１を備えた液体オゾン蓄積量計測装置３５である。さらに、演算部３１で算出された液体オゾン蓄積量があらかじめ定められた量に達した場合は、オゾンの蓄積を停止する。【選択図】図１
2010203905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン含有ガスを容器内に導入し、
前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、
この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出する液体オゾン蓄積装置のオゾン蓄積量を計測する方法であって、
前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御するステップと、
前記液化されなかったガスの流量を計測するステップと、
前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出するステップを含む
ことを特徴とする液体オゾン蓄積量計測方法。
【請求項２】
前記導入されたガスの流量はマスフローコントローラにより制御され、
前記液化されなかったガスの流量はマスフローメータにより計測される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体オゾン計測方法。
【請求項３】
前記導入されたガスの流量はマスフローコントローラにより制御され、
前記液化されなかったガスの流量は、前記容器内の圧力に基づき計測される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体オゾン計測方法。
【請求項４】
さらに、前記算出された液体オゾンの蓄積量があらかじめ定められた量に達した場合、前記容器へのオゾンの蓄積を停止するステップを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体オゾン蓄積量計測方法。
【請求項５】
オゾン含有ガスを容器内に導入し、
前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、
この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出する液体オゾン蓄積装置のオゾン蓄積量を計測する液体オゾン蓄積量計測装置であって、
前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、
前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、
前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えた
ことを特徴とする液体オゾン蓄積量計測装置。
【請求項６】
前記導入されたガスの流量を制御する手段はマスフローコントローラであり、
前記液化されなかったガスの流量を計測する手段はマスフローメータである
ことを特徴とする請求項５に記載の液体オゾン計測方法。
【請求項７】
前記導入されたガスの流量を制御する手段はマスフローコントローラであり、
前記液化されなかったガスの流量を計測する手段は、前記容器の圧力を計測する圧力計の計測値に基づき、前記液化されなかったガスの流量を算出する変換部である
ことを特徴とする請求項５に記載の液体オゾン計測方法。
【請求項８】
さらに、前記算出された液体オゾンの蓄積量があらかじめ定められた量に達した場合、前記容器へのオゾンの蓄積を停止する制御部を備えた
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の気体蓄積量計測装置。
【請求項９】
オゾン含有ガスを容器内に導入し、
前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、
この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出し、
前記蓄積された液体オゾンを再び気化することにより、高濃度オゾンを発生させる高濃度オゾンガス生成装置であって、
前記液体オゾンの蓄積量を計測するために、
前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、
前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、
前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えた
ことを特徴とする高濃度オゾンガス生成装置。
【請求項１０】
オゾン含有ガスを容器内に導入し、
前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、
この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出し、
前記蓄積された液体オゾンを再び気化することにより、高濃度オゾンを発生させ、
前記発生させた高濃度オゾンを反応チャンバに導入して、前記反応チャンバ内の被処理物をオゾン処理するプロセス装置であって、
前記液体オゾンの蓄積量を計測するために、
前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、
前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、
前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えた、
ことを特徴とするプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンガスを液化することにより濃縮した高濃度オゾンガスをプロセス装置に供給する高濃度オゾン生成装置において、オゾンの蓄積量を監視する液体オゾン蓄積量計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年オゾン（元素記号：Ｏ3）の利用が、その強い酸化力を利用して上下水処理を始めとして種々の分野で進展している。中でも、半導体素子の製造分野では、Ｓｉウエーハ洗浄やＴＥＯＳ−ＣＶＤ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）への適用が検討されつつある。Ｓｉウエーハ洗浄は、オゾンガスを純水に溶かしたオゾン水を洗浄液として用いるもので、希フッ酸水溶液等と併用することでＳｉウエーハ上の重金属や有機物を除去できることが発表されている（電子材料１９９９年３月号ＰＰ．１３〜１８）。ＴＥＯＳ−ＣＶＤは半導体素子を多層配線化する際の層間絶縁膜の形成に用いられ、電極によるウエーハ表面の凹凸を絶縁膜で平坦化できることが特長である。このＴＥＯＳ−ＣＶＤにオゾンを添加することによって平坦化の性能が向上することが報告されている（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２（１９９３）ＰＰ．Ｌ１１０−Ｌ１１２）。
【０００３】
これらは１０％程度の比較的低濃度のオゾンガスを利用した例であるが、８０％以上の比較的高濃度のオゾンガスを利用することで従来のオゾンガス利用では考えられなかった新たな応用の可能性が指摘され始めている。
【０００４】
一例を挙げれば、特開平８−３３５５７６号公報で開示されているＳｉ半導体の酸化膜形成がある。この公報によれば、従来の熱酸化法では為し得ない比較的低温での酸化膜形成が可能で、亜酸化層や欠陥構造の少ない良質の酸化膜の形成が可能であることなどが紹介されている。
【０００５】
ところで、オゾンガスの生成には一般に無声放電方式が用いられる。これは放電により酸素ガスからオゾンと酸素の混合ガスを発生させるもので、発生効率の限度と爆発の危険性のため、常温常圧下で約１０体積％以上のオゾンガスを生成することは困難であった。
【０００６】
そこで、発生したオゾンガスを液化貯蔵して、その後に気化させることにより８０％以上の高濃度オゾンガスを生成する方法が特許文献１、特許文献２で紹介されている。この方法について図４に示す液体オゾン製造装置で説明する。
【０００７】
この液体オゾンの製造装置は、オゾンガス発生装置及び排気装置１の部分とオゾンを液化する液体オゾン生成装置２から構成されている。酸素ボンベ３から圧力調整バルブ４を介して酸素ガスがオゾナイザ５に送られる。オゾナイザ５では酸素ガスは無声放電により酸素にオゾンガスが混合されたオゾン含有酸素ガスとなり、流量を制御するためのマスフローコントローラ６及びオゾン含有ガス中の微粒子を除去するための微粒子除去フィルタ７を通ってオゾンガスを液化する液体オゾン生成装置２に導入される。
【０００８】
液体オゾン生成装置２では、図５にその詳細を示すように、オゾンガス発生装置２から導入された酸素ガスにオゾンガスが混合されたオゾン含有酸素ガスが、流量調整バルブ８とオゾン含有酸素ガス導入管２５を介してオゾンチャンバ９に導入される。オゾンチャンバ９は、あらかじめコンプレッサ２１で駆動されている冷凍機２０により冷却されているコールドヘッド１９に熱的に結合されており、温度センサ２４とヒータ２３及び温度制御装置２２により０.１Ｋ以内の温度精度で精密に温度を制御可能であり、８０Ｋ〜１００Ｋの低温度に保たれている。
【０００９】
オゾンガスの液化の原理は、オゾンと酸素の蒸気圧の差によってオゾンガスだけを液化するものである。例えば、１気圧のもとではオゾンは１６１Ｋの沸点であるが、酸素は９０Ｋの沸点を有する。したがって、９０Ｋ以上１６１Ｋ未満の温度に冷却すれば、オゾンは大部分が液体、酸素は大部分が気体状態となるのでオゾンだけを液体として分離できる。
【００１０】
実際には高濃度オゾンの爆発性に対する安全上から減圧条件で取り扱うので、その際の温度と圧力条件下でのオゾンと酸素の蒸気圧の差で分離条件が決まる。例えば、温度９０Ｋで圧力１０ｍｍＨｇ（＝１３.３ｈＰａ）の場合を考えると、９０Ｋではオゾンの蒸気圧はほぼ０ｍｍＨｇ（＝０Ｐａ）だが、酸素は約６９０ｍｍＨｇ（＝９１８ｈＰａ）となりオゾンだけがこの条件下で液化される。
【００１１】
オゾンチャンバ９ではこのように、冷却された温度でのオゾンと酸素の蒸気圧の差によってオゾンガスだけを液化する。オゾンガスを液化する時は、酸化処理容器１６との間のバルブ１５を閉じ、オゾンキラー１１につながるバルブ１０を開いた状態とする。オゾンチャンバ９に接続されたオゾン排出管２６とバルブ１０を通った液化されない酸素ガスは、若干残留するオゾンガスを外部へ排出させないよう加熱して酸素に変えるオゾンキラー１１に導入され、オゾンキラー１１で加熱された酸素ガスを冷却するためのガス冷却器１２と、真空ポンプ１４からの炭化物などによるオゾンチャンバへの汚染や混入を防ぐための液体窒素トラップ１３を経て真空ポンプ１４により外部へ排出される。
【００１２】
液化された液体オゾン２７を酸化処理容器１６内で酸化等の使用目的に利用する時は、流量調整バルブ８及びバルブ１０を閉じ、バルブ１５を開く。温度センサ２４とヒータ２３及び温度制御装置２２によりコールドヘッド１９に熱的に結合されたオゾンチャンバ９の温度を上昇させることにより、液体オゾンを気化しオゾンガスとしてオゾン排出管２６とバルブ１５を介して酸化処理容器１６内に導入される。また、安全弁１８は液体オゾン若しくは高濃度のオゾンガスが爆発性を有するので、万一の場合破壊してガスを排出するためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公平５−１７１６４号公報
【特許文献２】特許第４０９７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高濃度オゾンガス供給装置のように液化オゾンを蓄積する装置では、オゾンが爆発性を持つ気体であることから、内部のオゾンチャンバに蓄積する液体オゾンの量を増やすことは何らかの要因で爆発が生じた時の危険性の増大につながる。
【００１５】
このため、オゾンチャンバ内の液体オゾン量を監視し、機械設計等で得られた危険量を超えた場合は蓄積作業を停止する等の安全対策が必要である。
【００１６】
オゾンチャンバ内の液体オゾン量を監視する方法としては、光を利用した方式や温度変化を利用した方式等により液面レベルを検知する方法があるが、真空中、極低温下での計測となることやレベルセンサの材質としてオゾンの酸化力に耐え得るものが必要となる等の条件により、実用的なものができていない。
【００１７】
したがって、本発明はオゾンチャンバ内のオゾン量を監視することで、チャンバの設計限界を超えた液体オゾンがオゾンチャンバに蓄積することを防ぎ、高濃度オゾン発生装置を安全に稼動できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成する本発明の液体オゾン蓄積量計測方法は、オゾン含有ガスを容器内に導入し、前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出する液体オゾン蓄積装置のオゾン蓄積量を計測する方法であって、前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御するステップと、前記液化されなかったガスの流量を計測するステップと、前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
具体的には、前記導入されたガスの流量はマスフローコントローラにより制御され、前記液化されなかったガスの流量はマスフローメータにより計測されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記導入されたガスの流量は、マスフローコントローラにより制御され、前記液化されなかったガスの流量は、前記容器の圧力に基づき計測されることを特徴としてもよい。
【００２１】
本発明の液体オゾン蓄積量計測方法によれば、前記導入されたガスと前記液化されなかったガスの量に基づいて、前記容器内に蓄積される液体オゾンの蓄積量を算出することができる。
【００２２】
さらに、前記算出された液体オゾンの蓄積量があらかじめ定められた量に達した場合、前記容器へのオゾンの蓄積を停止するステップを含むと、前記容器に必要以上のオゾンが蓄積されることを防止できる。
【００２３】
また、上記目的を達成する本発明の液体オゾン蓄積量計測装置は、オゾン含有ガスを容器内に導入し、前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出する液体オゾン蓄積装置のオゾン蓄積量を計測する液体オゾン蓄積量計測装置であって、前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
具体的には、前記導入されたガスの流量を制御する手段はマスフローコントローラであり、前記液化されなかったガスの流量を計測する手段はマスフローメータであることを特徴とする。
【００２５】
また、前記導入されたガスの流量を制御する手段はマスフローコントローラであり、前記液化されなかったガスの流量を計測する手段は、前記容器の圧力を計測する圧力計の計測値に基づき、前記液化されなかったガスの流量を算出する変換部であってもよい。
【００２６】
さらに、前記算出された液体オゾンの蓄積量があらかじめ定められた量に達した場合、前記容器へのオゾンの蓄積を停止する制御部を備えたことを特徴とする。
【００２７】
以上の構成を有する本発明の液体オゾン蓄積量計測装置によれば、本発明の液体オゾン蓄積量計測方法を実現することができる。
【００２８】
また、上記目的を達成する本発明の高濃度オゾン生成装置は、オゾン含有ガスを容器内に導入し、前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出し、前記蓄積された液体オゾンを再び気化することにより、高濃度オゾンを発生させる高濃度オゾンガス生成装置であって、前記液体オゾンの蓄積量を計測するために、前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
【００２９】
上記高濃度オゾン生成装置によれば、液体オゾンの蓄積量を監視することができる。
【００３０】
また、上記目的を達成する本発明のプロセス装置は、オゾン含有ガスを容器内に導入し、前記導入されたガス中のオゾンを前記容器内に液体オゾンとして蓄積し、この蓄積過程で液化されなかったガスを前記容器から排出し、前記蓄積された液体オゾンを再び気化することにより、高濃度オゾンを発生させ、前記発生させた高濃度オゾンを反応チャンバに導入して、前記反応チャンバ内の被処理物をオゾン処理するプロセス装置であって、前記液体オゾンの蓄積量を計測するために、前記導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御する手段と、前記液化されなかったガスの流量を計測する手段と、前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、前記液体オゾンの蓄積量を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
【００３１】
上記プロセス装置によれば、生成した高濃度オゾンガスを前記反応チャンバに導入し、前記反応チャンバで被処理物をオゾン処理することができる。
【発明の効果】
【００３２】
したがって、以上の発明によれば、オゾンチャンバ内のオゾン量を監視することで、チャンバの設計限界を超えた液体オゾンがオゾンチャンバに蓄積することを防止し、高濃度オゾン生成装置、及びプロセス装置を安全に稼動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置の概略構成図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置の概略構成図。
【図３】オゾンチャンバの内圧とガス流量の関係を示す図。
【図４】従来技術に係る液体オゾン製造装置の概略図。
【図５】従来技術に係る液体オゾン生成装置の概略図。
【図６】液体オゾン蓄積時のガスフローを示す装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の第１及び第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測方法は、オゾンチャンバ内の液体オゾン量を監視する方法として、液面レベルを検知するのではなく、オゾン蓄積時に液化されるオゾン量を計測することで行う。
【００３５】
図６に液体オゾン蓄積時のガスフローを示す。図６は、液体オゾン蓄積時の装置の概略構成図である。
【００３６】
図６に示すように、オゾナイザ５に導入された酸素ガスは、無声放電により酸素にオゾンガスが混合されたオゾン含有酸素ガスとなり、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ６を通ってオゾンチャンバ９に導入される。
【００３７】
オゾンチャンバ９は、オゾンだけが液化する温度と圧力に設定され、オゾンは液体オゾンとしてオゾンチャンバ９に蓄積される。そして、液化されないガスは真空ポンプ１４により外部へ排出される。
【００３８】
ここで、オゾンチャンバ９へ流入するガス（導入されたガス）の流量をＦｉｎ、蓄積される液体オゾン量（オゾン蓄積速度）をＲｏｚ、オゾンチャンバ９から排気されるガス（液化されなかったガス）の流量をＦｏｕｔとする。
【００３９】
（１）式で示すように、蓄積される液体オゾン量（Ｒｏｚ）は、流入するガスの流量（Ｆｉｎ）と排気されるガスの流量（Ｆｏｕｔ）の差により求めることができる。
【００４０】
Ｒｏｚ＝Ｆｉｎ−Ｆｏｕｔ  …（１）
流入するガス（導入されたガス）の流量（Ｆｉｎ）は、通常マスフローコントローラ６で計測及び制御されているため一定となるので、排気されるガス（液化されなかったガス）の流量（Ｆｏｕｔ）を計測すれば蓄積される液体オゾン量（Ｒｏｚ）を（１）式より求めることができる。
【００４１】
このようにして、オゾン蓄積時にリアルタイムで蓄積される液体オゾン量を求めることで、その積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を監視することができる。
【００４２】
以下、具体的な実施形態により本発明の液体オゾン蓄積量計測装置を詳細に説明する。
【００４３】
まず、本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置について図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５の概略構成図である。
【００４４】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５は、オゾナイザ５、オゾンチャンバ９、真空ポンプ１４、マスフローコントローラ６、経路切替バルブ２９、マスフローメータ２８、演算部３１及び制御部３２より構成される。
【００４５】
オゾナイザ５は、導入された酸素からオゾンを生成する。オゾナイザ５に導入された酸素ガスは、無声放電により酸素にオゾンガスが混合されたオゾン含有酸素ガスとなり、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ６、流量調整バルブ８を通ってオゾンチャンバ９に導入される。
【００４６】
オゾンチャンバ９は、オゾンを液体オゾンとして蓄積する。つまり、オゾンチャンバ９は、オゾンのみが液化する温度と圧力に設定され、オゾンは液体オゾン２７としてオゾンチャンバ９に蓄積される。一方、液化されなかったガスは、経路切替バルブ２９、マスフローメータ２８及び流量調整バルブ１０を介して真空ポンプ１４により外部へ排出される。
【００４７】
また、経路切替バルブ２９と流量調整バルブ１０の間には、バイパス配管３０が備えられる。バイパス配管３０は、マスフローメータ２８の圧損が排気量や到達真空度が低下する要因となるため、オゾンチャンバ９の初期排気時に初期排気用配管として用いられる。
【００４８】
マスフローコントローラ６は、オゾンチャンバ９へ導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）を計測し、制御する。そして、マスフローコントローラ６は導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）の計測値を演算部３１に出力する。
【００４９】
マスフローメータ２８は、オゾンチャンバ９から排気される液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）を測定し、液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）の計測値を演算部３１に出力する。
【００５０】
制御部３２は、マスフローコントローラ６とマスフローメータ２８の出力信号に基づき、オゾンチャンバ９に蓄積される液体オゾンの量（Ｒｏｚ）及びオゾンチャンバ９内のオゾン量を算出する演算部３１を備える。
【００５１】
さらに、制御部３２は、オゾンチャンバ９に蓄積された液体オゾン量があらかじめ決められた値に達した場合は、流量調整バルブ８、１０にバルブ閉鎖信号（ガス流路を閉じる信号）を送信し、オゾンチャンバ９へのオゾンの蓄積を停止させる。
【００５２】
演算部３１は、入力された導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）及び液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）に基づき、オゾンチャンバ９に蓄積される液体オゾン量（Ｒｏｚ）を算出する。そして、算出された値の積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を算出し、制御部３２に出力する。蓄積される液体オゾン量（Ｒｏｚ）の算出は、上述の（１）式に基づいて行われる。
【００５３】
以上の構成を有する本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５は、排気ラインに設置したマスフローメータ２８で排気されるガス量を直接測定することでオゾンチャンバ９に蓄積されるオゾン量を計測することができる。このようにして、オゾン蓄積時にリアルタイムで蓄積される液体オゾン量を求めることで、その積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を監視することができる。
【００５４】
ただし、第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５では、オゾン量が増加した場合、マスフローメータ２８の圧損の影響をうけるおそれがあるので、蓄積オゾン量が少ない場合に適する。
【００５５】
次に本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測方法について図２、図３を参照して詳細に説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３６の概略構成図、図３はオゾンチャンバ９内の圧力とガス流量の関係を示したグラフである。
【００５６】
本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３６は、オゾンチャンバ９内の圧力変化を計測し、その計測値に基づいて、オゾンチャンバ９より排気されるガス（液化されなかったガス）の流量を求めるものである。
【００５７】
つまり、オゾンチャンバ９に一定量のガスを流した場合、オゾンチャンバ９や排気配管の構造、真空ポンプ１４の能力により、オゾンチャンバ９内の圧力が一意的に決まる（図３）。したがって、オゾンチャンバ９内の圧力を計測することにより、オゾンチャンバ９より排気されるガスの流量を求めることができる。
【００５８】
図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３６は、オゾナイザ５、オゾンチャンバ９、真空ポンプ１４、オゾンチャンバ９内の圧力を計測する圧力計３４、マスフローコントローラ６、演算部３１、変換部３３及び制御部３２より構成される。
【００５９】
オゾナイザ５は、導入された酸素からオゾンを生成する。オゾナイザ５に導入された酸素ガスは、無声放電により酸素にオゾンガスが混合されたオゾン含有酸素ガスとなり、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ６、流量調整バルブ８を通ってオゾンチャンバ９に導入される。
【００６０】
オゾンチャンバ９は、オゾンを液体オゾンとして蓄積する。つまり、オゾンチャンバ９は、オゾンのみが液化される温度と圧力に設定され、オゾンは液体オゾン２７としてオゾンチャンバ９に蓄積される。一方、液化されなかったガスは、流量調整バルブ１０を介して真空ポンプ１４により外部へ排出される。
【００６１】
制御部３２は、圧力計３４の出力信号に基づいてオゾンチャンバ９より排気されるガス（液化されなかったガス）の流量を算出する変換部３３と、マスフローコントローラ６と変換部３３の出力信号に基づいてオゾンチャンバ９に蓄積されるオゾンの量を算出する演算部３１を備える。
【００６２】
さらに、制御部３２は、オゾンチャンバ９に蓄積されたオゾンの量があらかじめ決められた値に達した場合は、流量調整バルブ８、１０にバルブ閉鎖信号（ガス流路を閉じる信号）を送信し、オゾンチャンバ９へのオゾンの蓄積を停止させる。
【００６３】
圧力計３４は、オゾンチャンバ９に備えられ、オゾンチャンバ９内の圧力を計測し、計測値を変換部３３に出力する。
【００６４】
変換部３３は、図３に示すグラフ及び圧力計３４の計測値に基づいて、オゾンチャンバ９より排気される液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）を算出する。
【００６５】
ここで、オゾンチャンバ９内の圧力とオゾンチャンバ９から排気されるガスの流量の関係（図３）を求める方法について説明する。
【００６６】
まず、最初に測定対象となる高濃度オゾン生成装置のオゾンチャンバ９及び配管を使用し、オゾンが液化しない条件（例えば、オゾンチャンバ９の温度を１２０Ｋ以上とする）で一定量のガスを流す。そして、一定量のガスを流した時のオゾンチャンバ９内の圧力を計測する。以上の操作をガスの流量を変えて行い、図３に示すグラフを求めることができる。そして、このように作成されたグラフ（図３）は、変換部３３にあらかじめ格納される。
【００６７】
この格納されたグラフ（図３）と圧力計３４の測定値に基づいて、変換部３３が、液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）を算出し、算出された液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）を演算部３１に出力する。
【００６８】
マスフローコントローラ６は、オゾンチャンバ９へ導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）を計測し、制御する。そして、制御した導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）を演算部３１に出力する。
【００６９】
演算部３１は、導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）及び液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）に基づき、オゾンチャンバ９に蓄積される液体オゾン量（Ｒｏｚ）を算出する。そして、算出された値の積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を算出し、制御部に出力する。蓄積されるオゾン量（Ｒｏｚ）の算出は、上述の（１）式に基づいて行われる。
【００７０】
以上の構成を有する本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３６は、オゾン蓄積時に、オゾンチャンバ９内の圧力を計測することにより、オゾンチャンバ９に蓄積されるオゾン量を計測することができる。このようにして、オゾン蓄積時にリアルタイムで蓄積される液体オゾン量を求めることで、その積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を監視することができる。
【００７１】
よって、本発明の第１及び第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５、３６によれば、オゾン蓄積時にオゾンチャンバ９に導入されたガスの流量（Ｆｉｎ）とオゾンチャンバ９で液化されなかったガスの流量（Ｆｏｕｔ）を計測することにより、オゾンチャンバ９内に蓄積されるオゾン量（Ｆｏｚ）を計測することができる。このようにして、オゾン蓄積時にリアルタイムで蓄積される液体オゾン量を求めることで、その積分を計算して、オゾンチャンバ９内の液体オゾン量を監視することができる。
【００７２】
したがって、本発明の第１及び第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５、３６を高濃度オゾンガス生成装置２（図４参照）に適用すれば、オゾンチャンバ９の設計限界を超えた液体オゾンがオゾンチャンバ９に蓄積することを防止し、高濃度オゾンガス生成装置を安全に稼動することができる。
【００７３】
例えば、本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５を適用した高濃度オゾンガス生成装置の構成としては、オゾンチャンバ９、真空ポンプ１４及び液体オゾン蓄積量計測装置３５を備えた高濃度オゾンガス生成装置が挙げられる。
【００７４】
図１を参照して説明すると、この高濃度オゾンガス生成装置のオゾンチャンバ９内には、オゾン含有ガスが導入され、導入されたガス中のオゾンはオゾンチャンバ９内に液体オゾン２７として蓄積される。この蓄積過程で液化されなかったガスは、オゾンチャンバ９から真空ポンプ１４により真空排気される。さらに、蓄積された液体オゾン２７を再び気化することにより、高濃度オゾンを発生させることができる。
【００７５】
そして、液体オゾン蓄積量計測装置３５では、マスフローコントローラ６が、導入されたガスの流量があらかじめ定められた流量となるように制御し、マスフローメータ２８が液化されなかったガスの流量が計測する。そして、演算部３１が、前記導入されたガスの流量と前記液化されなかったガスの流量に基づき、液体オゾンの蓄積量を算出する。
【００７６】
また、この高濃度オゾンガス生成装置をプロセス装置に適用すれば、高濃度オゾンを反応チャンバに供給し、前記反応チャンバ内の半導体等の被処理物を酸化処理するようなプロセスを行うことができる。プロセス装置の構成としては、例えば、オゾンチャンバ９、真空ポンプ１４、反応チャンバ及び液体オゾン蓄積量計測装置３５を備えたプロセス装置が挙げられる。
【００７７】
図１を参照して説明すると、プロセス装置のオゾンチャンバ９内には、オゾン含有ガスが導入され、導入されたガス中のオゾンがオゾンチャンバ９内に液体オゾン２７として蓄積される。この蓄積過程で液化されなかったガスは、オゾンチャンバ９から真空ポンプ１４により真空排気される。さらに、蓄積された液体オゾン２７を再び気化し、高濃度オゾンを反応チャンバ（図示省略）に導入し、前記反応チャンバ内の被処理物をオゾン処理することができる。なお、プロセス装置での液体オゾンの蓄積量の算出方法は、上記高濃度オゾンガス生成装置の算出方法と同様である。
【００７８】
以上の説明は、本発明の第１実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３５を高濃度オゾンガス生成装置又はプロセス装置に適用した例に基づくものであるが、本発明の第２実施形態に係る液体オゾン蓄積量計測装置３６を高濃度オゾンガス生成装置及びプロセス装置に適用してもよい。
【００７９】
なお、以上説明した液体蓄積量計測装置は、本発明の第１及び第２実施形態で説明したオゾンのみに適用するものではなく、さまざまな液体（例えば、半導体プロセスで用いられる有機アルミニウム等）の蓄積量を計測することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２…液体オゾン生成装置（高濃度オゾンガス生成装置）
６…マスフローコントローラ
９…オゾンチャンバ
２７…液体オゾン
２８…マスフローメータ
２９…経路切替バルブ
３１…演算部
３２…制御部
３３…変換部
３４…圧力計
３５、３６…液体オゾン蓄積量計測装置
【図１】
2010203905.tif 000003
【図２】
2010203905.tif 000004
【図３】
2010203905.tif 000005
【図４】
2010203905.tif 000006
【図５】
2010203905.tif 000007
【図６】
2010203905.tif 000008