(57)【要約】  半導体製造運転のための超純水を提供する方法およびシステムが提供される。水は、遊離基スカベンジングシステムおよび遊離基除去システムを利用することによって処理される。遊離基スカベンジングシステムは、過硫酸アンモニウムなどの遊離基前駆物質化合物を備えた化学線を利用することができる。遊離基除去システムは、還元剤を使用を含むことができる。超純水は、さらに、イオン交換媒体および脱気装置を利用することによって処理されてよい。制御システムは、前駆物質化合物の付加、化学線の強度および水への還元剤の付加を調節するために利用することができる。
2014508033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を処理するためのシステムであって、
化学線主反応器と、
該化学線主反応器に少なくとも１つの過硫酸塩前駆物質化合物を導入するように配置された過硫酸塩前駆物質化合物の供給源と、
前記化学線主反応器の上流に配置された全有機炭素（ＴＯＣ）濃度センサと、
前記化学線主反応器の下流に配置された過硫酸塩濃度センサと、
前記化学線主反応器の下流に少なくとも１つの還元剤を導入するように配置された、還元剤の供給源と、
前記少なくとも１つの還元剤の付加箇所の下流に配置された、還元剤濃度センサと、
ＴＯＣ濃度センサ、過硫酸塩温度センサおよび還元剤濃度センサのうちの少なくとも１つから少なくとも１つの入力信号を受け取り、かつ過硫酸塩前駆物質化合物が化学線主反応器に導入される速度、化学線主反応器における化学線の強度および還元剤がシステムに導入される速度のうちの１つを調節する少なくとも１つの制御信号を発生するように、作用的に接続された制御装置と、を備えることを特徴とする、水を処理するためのシステム。
【請求項２】
前記化学線主反応器の上流に配置された逆浸透ユニットをさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記化学線主反応器の下流に配置された化学線副反応器をさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記化学線主反応器の下流に配置された微粒子フィルタをさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記化学線主反応器の下流に配置された限外ろ過装置をさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
熱交換器、脱気装置、微粒子フィルタ、イオン浄化装置およびイオン交換塔から成るグループから選択された少なくとも１つのユニット操作部をさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記イオン交換塔は、ＴＯＣ濃度センサの上流に配置されている、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
逆浸透フィルタ、電気透析装置、電気消イオン装置、蒸留装置、イオン交換塔およびこれらの組合せから成るグループから選択された１つ以上のユニット操作部を含む前記化学線主反応器の上流に配置された、水の供給源を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記水の供給源からの水は、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣを含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記化学線主反応器の下流に配置されたＴＯＣ濃度センサをさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記還元剤は、二酸化硫黄である、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
水を処理する方法であって、
処理される水を提供し、
該処理される水の全有機炭素（ＴＯＣ）を測定し、
前記処理される水の測定されたＴＯＣ値の少なくとも１つの入力信号に部分的に基づいて、前記処理される水に過硫酸塩アニオンを導入し、
過硫酸塩アニオンを含む水を主反応器へ導入し、
照射された水流を製造するために、水における過硫酸塩アニオンを反応器において紫外光に曝し、
前記処理される水のＴＯＣ値、前記反応器の下流における水の過硫酸塩値、および過硫酸塩アニオンの付加の速度から成るグループから選択された入力信号の少なくとも１つの部分的に基づいて紫外光の強度を調節し、
前記照射された水に還元剤を導入する、ことを含むことを特徴とする、水を処理する方法。
【請求項１３】
前記主反応器の下流に配置された副反応器において前記照射された水を紫外光に曝すことをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記水から溶解された固体および溶解された気体を除去することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記処理される水を反応器容器に提供する前に前記処理される水を処理することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記照射された水の還元剤値を測定することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
測定された還元剤値に基づいて、前記照射された水に前記還元剤を導入することをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記還元剤は、二酸化硫黄である、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
半導体製造ユニットに超純水を提供する方法であって、
約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣ値を有する流入水を提供し、
少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を水に導入し、
少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を少なくとも１つの遊離基スカベンジング種に変換し、
超純水を製造するために前記水からあらゆる微粒子の少なくとも一部分を除去し、
前記超純水の少なくとも一部分を前記半導体製造ユニットへ供給することを含むことを特徴とする、半導体製造ユニットに超純水を提供する方法。
【請求項２０】
前記流入水のＴＯＣ値に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの前駆物質化合物の付加の速度を調節することをさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
液体流における化合物の濃度を測定する方法であって、
液体流の第１の導電率を測定し、
液体流を照射し、
照射後の液体流の第２の導電率を測定し、第１の導電率測定および第２の導電率測定に部分的に基づいて液体流における化合物の濃度を計算することを含むことを特徴とする、液体流における化合物の濃度を測定する方法。
【請求項２２】
前記化合物は、過硫酸塩である、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記液体流を照射することは、過硫酸塩を含む化合物の少なくとも一部分を硫酸イオンに変換することを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記化合物は、二酸化硫黄である、請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記液体流を照射することは、二酸化硫黄を含む化合物の少なくとも一部分を硫酸イオンに変換することを含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
液体流の第１の導電率を測定するために第１の導電率セルに液体流を導入することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
液体流の第２の導電率を測定するために第２の導電率セルに液体流を導入することをさらに含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
第１の導電率を測定する前に化学線反応器において液体流を照射することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
化学線反応器において液体流を照射する前に液体流に過硫酸塩前駆物質化合物を導入することをさらに含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
化学線反応器であって、
容器と、
平行な管の第１のセットおよび平行な管の第２のセットを含む前記容器における管の第１の配列と、を備え、
前記平行な管の第２のセットの各管は、前記平行な管の第１のセットの各管のそれぞれの長手方向軸線に対して直交するそれぞれの長手方向軸線を有し、各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを含むことを特徴とする、化学線反応器。
【請求項３１】
平行な管の第３のセットおよび平行な管の第４のセットを含む管の第２の配列をさらに備え、
前記平行な管の第４のセットの各管は、前記平行な管の第３のセットの各管のそれぞれの長手方向軸線に対して直交するそれぞれの長手方向軸線を有し、各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを含む、請求項３０記載の化学線反応器。
【請求項３２】
前記平行な管の第４のセットの各管は、前記平行な管の第２のセットおよび平行な管の第１のセットのうちの一方のそれぞれの長手方向軸線に対して直交する長手方向軸線を有する、請求項３０記載の化学線反応器。
【請求項３３】
前記第２の配列は、前記第１の配列から所定の距離に配置されている、請求項３１記載の化学線反応器。
【請求項３４】
各管の各端部は容器の壁部に固定されている、請求項３１記載の化学線反応器。
【請求項３５】
前記第１の配列および前記第２の配列のうちの少なくとも一方の管は、前記容器の内部体積を横切って延びている、請求項３１記載の化学線反応器。
【請求項３６】
平行な管の第１のセットおよび平行な管の第２のセットのうちの一方は、平行な管の第３のセットおよび平行な管の第４のセットのうちの一方から所定の距離に配置されている、請求項３１記載の化学線反応器。
【請求項３７】
液体流への還元剤の導入を制御するためのシステムであって、
前記液体流と流体接続した過硫酸塩濃度センサと、
過硫酸塩濃度センサの下流の液体流に二酸化硫黄を導入するように配置された二酸化硫黄の供給源と、
前記液体流と流体接続しておりかつ前記二酸化硫黄の供給源の下流に配置された二酸化硫黄濃度センサと、
過硫酸塩濃度センサおよび二酸化硫黄流濃度センサのうちのいずれか一方からの少なくとも１つの入力信号に基づいて、前記液体流に導入される二酸化硫黄の付加の速度および量のうちの少なくとも一方を調節する制御信号を発生するように構成することができる制御装置と、を備えることを特徴とする、液体流への還元剤の導入を制御するためのシステム。
【請求項３８】
前記過硫酸塩濃度センサは、少なくとも１つの導電率セルを含む、請求項３７記載のシステム。
【請求項３９】
前記過硫酸塩濃度センサは、紫外光の供給源を含む、請求項３８記載のシステム。
【請求項４０】
前記二酸化硫黄濃度センサは、少なくとも１つの導電率セルを含む、請求項３７記載のシステム。
【請求項４１】
前記二酸化硫黄濃度センサは、紫外光の供給源を含む、請求項４０記載のシステム。
【請求項４２】
前記二酸化硫黄濃度センサの上流に配置された化学線反応器をさらに備える、請求項３７記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも１つの過硫酸塩前駆物質化合物を化学線主反応器へ導入するために配置された過硫酸塩前駆物質化合物の供給源をさらに備える、請求項４２記載のシステム。
【請求項４４】
化学線反応器の上流に配置された全有機炭素濃度センサをさらに備える、請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
化学線反応器の下流に配置された全有機炭素濃度センサをさらに備える、請求項４４記載のシステム。
【請求項４６】
容器における液体を照射する方法であって、
前記容器における紫外線ランプの第１のセットであって、各紫外線ランプが、第１の照明ベクトルに対して平行な化学線を投射するように配置されている、紫外線ランプの第１のセットを励起させ、
前記容器における紫外線ランプの第２のセットであって、各紫外線ランプが、前記第１の照明ベクトルに対して実質的に垂直な第２の照明ベクトルに対して平行な化学線を投射するように配置されている、紫外線ダンプの第２のセットを励起させることを含むことを特徴とする、容器における液体を照射する方法。
【請求項４７】
前記紫外線ランプの第１のセットの少なくとも１つの紫外線ランプの強度を調節することをさらに含む、請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
前記紫外線ランプの第２のセットの少なくとも１つの紫外線ランプの強度を調節することをさらに含む、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、過硫酸塩濃度、および容器に導入される液体の流量のうちの少なくとも１つの測定に基づいて、前記紫外線ランプの第１のセットおよび前記紫外線ランプの第２のセットの少なくとも１つのランプを励起させることをさらに含む、請求項４６記載の方法。
【請求項５０】
全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、過硫酸塩濃度、および容器に導入される液体の流量のうちの少なくとも１つの測定に基づいて、前記紫外線ランプの第１のセットおよび前記紫外線ランプの第２のセットの少なくとも１つのランプを励起停止させることをさらに含む、請求項４６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の背景
本発明は、超純水を提供するシステムおよび方法、特に、半導体デバイスまたは半導体デバイスの構成要素の製造中に使用することができる超純水の汚染レベルを低下または支持するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
米国特許第４２７７４３８号明細書においてEjzakは、水溶液における炭素およびその他の有機物の量を測定する方法および装置を開示している。紫外放射を利用する多段反応器は、試験試料の酸化を促進するために使用される。酸素および過硫酸ナトリウムなどの酸化剤は、照射の前に溶液に導入される。
【０００３】
米国特許第６９９１７３５号明細書においてMartinは、遊離基発生装置および水システムを浄化する方法を開示している。
【０００４】
発明の概要
本発明の１つ以上の態様は、半導体製造ユニットに超純水を提供する方法に関する。発明の幾つかの実施の形態では、方法は、約２５ｐｐｂ未満の全有機炭素（ＴＯＣ）値を有する流入水を提供し、水に少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を導入し、該少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を少なくとも１つの遊離基スカベンジング種に変換し、超純水を製造するために水からあらゆる粒子の少なくとも一部を除去し、かつ超純水の少なくとも一部を半導体製造ユニットに供給する行為のうちの１つ以上を含むことができる。
【０００５】
方法は、さらに、少なくとも部分的に流入水のＴＯＣ値に基づいて少なくとも１つの前駆物質化合物の付加の割合を調節することを含むことができる。
【０００６】
本発明の１つ以上の態様は、半導体製造ユニットに超純水を提供するシステムに関する。発明の幾つかの実施の形態において、システムは、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣ値を有する水の供給源と、水の供給源に流体接続されかつ水の供給源からの水を照射するように構成された化学線反応器と、水の遊離基前駆物質化合物を導入するために配置された前駆物質化合物の供給源と、化学線反応器の下流、および半導体製造ユニットに流体接続された超純水分配システムの上流に流体接続された微粒子フィルタと、を含むことができる。
【０００７】
発明の１つ以上の態様は、水を処理するためのシステムに関する。発明の幾つかの実施の形態によれば、システムは、少なくとも１５メグオームの抵抗率を有する水の供給源に流体接続された遊離基スカベンジングシステムと、該遊離基スカベンジングシステムの下流に流体接続されたパティキュレート除去システムと、該パティキュレート除去システムの下流に流体接続された超純水供給システムと、超純水供給システムを遊離基スカベンジングシステムに流体接続した水戻しシステムと、を含むことができる。
【０００８】
発明の１つ以上の態様は、コンピュータ読取可能媒体に関し、該コンピュータ読取可能媒体は、該コンピュータ読取可能媒体に記憶されたコンピュータ読取可能信号を有し、該コンピュータ読取可能信号は、命令を形成し、該命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行された結果、少なくとも１つのプロセッサに、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣ値を有する流入水への少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物の付加を調節する方法を実施するように命令する。実行される方法は、流入水のＴＯＣ値に少なくとも部分的に基づいて１つ以上の駆動信号を発生し、該１つ以上の駆動信号を少なくとも１つの前駆物質化合物の供給源に送信する行為を含むことができ、該少なくとも１つの供給源は、流入水に少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を導入するために配置されている。
【０００９】
発明の１つ以上の態様は、水を処理するためのシステムに関することができる。発明の幾つかの実施の形態において、システムは、化学線主反応器と、該化学線主反応器に少なくとも１つの過硫酸塩前駆物質化合物を導入するために配置された過硫酸塩前駆物質化合物の供給源とを含むことができる。システムは、化学線主反応器の上流に配置された全有機炭素（ＴＯＣ）濃度センサと、化学線主反応器の下流に配置された過硫酸塩濃度センサとを含むこともできる。化学線主反応器の下流に少なくとも１つの還元剤を導入するために配置された還元剤の供給源、および少なくとも１つの還元剤の付加箇所の下流に配置された還元剤濃度センサを設けることもできる。システムは、ＴＯＣ濃度センサ、過硫酸塩濃度センサおよび還元剤濃度センサのうちの少なくとも１つから少なくとも１つの入力信号を受け取り、過硫酸塩前駆物質化合物が化学線主反応器に導入される速度、化学線主反応器における化学線の強度、および還元剤がシステムに導入される速度のうちの１つを調節する少なくとも１つの制御信号を発生するように作用的に接続された制御装置を含むこともできる。
【００１０】
発明の幾つかの実施の形態において、水を処理するためのシステムは、さらに、化学線主反応器の上流に配置された逆浸透ユニットを含むことができる。システムは、さらに、化学線主反応器の下流に配置された化学線副反応器を含むこともできる。システムは、さらに、化学線主反応器の下流に配置された微粒子フィルタを含むこともできる。システムは、さらに、化学線主反応器の下流に配置された限外ろ過装置を含むこともできる。熱交換器、脱気装置、微粒子フィルタ、イオン浄化装置およびイオン交換塔から成るグループから選択された少なくとも１つのユニット操作部を、システムに設けることもできる。イオン交換塔を、ＴＯＣ濃度センサの上流に配置することができる。
【００１１】
システムは、逆浸透フィルタ、電気透析装置、電気消イオン装置、蒸留装置、イオン交換塔およびそれらの組合せから成るグループから選択された１つ以上のユニット操作部を含む化学線主反応器の上流に配置された、水の供給源を含むこともできる。幾つかの実施の形態において、水の供給源からの水は、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣを含むことができる。システムは、さらに、化学線主反応器の下流に配置されたＴＯＣ濃度センサを含むこともできる。還元剤は、二酸化硫黄であることができる。
【００１２】
発明の１つ以上の態様は、水を処理するための方法に関する。発明の幾つかの態様において、方法は、処理される水を提供し、該処理される水の全有機炭素（ＴＯＣ）値を測定し、処理される水の測定されたＴＯＣ値の少なくとも１つの入力信号に少なくとも部分的に基づいて、処理される水に過硫酸塩アニオンを導入し、過硫酸塩アニオンを含有する水を主反応器に導入し、照射された水流を形成するために、水における過硫酸塩アニオンを反応器において紫外光に曝し、処理される水のＴＯＣ値、反応器の下流の水の過硫酸塩値、および過硫酸塩アニオンの付加の速度から成るグループから選択された入力信号のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて紫外光の強度を調節し、還元剤を照射された水に導入することを含むことができる。
【００１３】
発明の幾つかの実施の形態において、方法は、さらに、主反応器に下流に配置された副反応器において、照射された水を紫外光に曝すことを含むことができる。方法は、溶解された固体および溶解された気体を水から除去することを含むこともできる。方法は、処理される水を反応器容器に提供する前に、処理される水を処理することを含むこともできる。方法は、さらに、照射される水における還元剤濃度を測定することを含むことができる。方法は、さらに、測定された還元剤濃度に基づいて、照射される水に還元剤を導入することを含むこともできる。還元剤は、二酸化硫黄であることができる。
【００１４】
発明の１つ以上の態様は、液体流における化合物の濃度を測定するための方法に関する。発明の幾つかの態様において、方法は、液体流の第１の導電率を測定し、液体流を照射し、照射後の液体流の第２の導電率を測定し、第１の導電率測定および第２の導電率測定に少なくとも部分的に基づいて化合物の濃度を計算することを含むことができる。測定される化合物は、過硫酸塩であることができる。液体流を照射することは、過硫酸塩を含む化合物の少なくとも一部を硫酸イオンに変換することを含むことができる。測定される化合物は、二酸化硫黄であることもできる。液体流を照射することは、二酸化硫黄を含む化合物の少なくとも一部を硫酸イオンに変換することを含むことができる。方法は、液体流の第１の導電率を測定するために第１の導電率セルに液体流を導入することを含むことができる。方法は、液体流の第２の導電率を測定するために第２の導電率セルに液体流を導入することを含むことができる。方法は、第１の導電率を測定する前に化学線反応器において液体流を照射することを含むことができる。方法は、化学線反応器において液体流を照射する前に液体流に過硫酸塩前駆物質化合物を導入することを含むことができる。
【００１５】
本発明の１つ以上の態様は、液体流への還元剤の導入を制御するためのシステムであって、該システムは、液体流と流体接続した過硫酸塩濃度センサと、過硫酸塩濃度センサの下流において液体流に二酸化硫黄を導入するために配置された二酸化硫黄の供給源と、二酸化硫黄の付加箇所の下流に配置された、液体流と流体接続した二酸化硫黄濃度センサと、過硫酸塩濃度センサおよび二酸化硫黄濃度センサのうちのいずれか一方からの少なくとも１つの入力信号に基づいて、液体流に導入される二酸化硫黄の付加の速度および量のうちの少なくとも一方を調節する制御信号を発生するように構成された制御装置と、を含むシステムに関する。
【００１６】
発明の幾つかの実施の形態では、過硫酸塩濃度センサは、少なくとも１つの導電率セルを含むことができる。過硫酸塩濃度センサは、紫外光の供給源を含むこともできる。二酸化硫黄濃度センサは、導電率セルを含むことができる。二酸化硫黄濃度センサは、紫外光の供給源を含むこともできる。システムは、二酸化硫黄濃度センサの上流に配置された化学線反応器を含むことができる。システムは、化学線主反応器に少なくとも１つの過硫酸塩前駆物質化合物を導入するために配置された過硫酸塩前駆物質化合物の供給源を含むことができる。システムは、化学線反応器の上流に配置された全有機炭素濃度センサを含むことができる。システムは、化学線反応器の下流に配置された全有機炭素濃度センサを含むことができる。
【００１７】
本発明の１つ以上の態様は、容器と、平行な管の第１のセットおよび平行な管の第２のセットを含む容器における半の第１の配列とを含む、化学線反応器に関する。平行な管の第２のセットの各管は、平行な管の第１のセットの各管のそれぞれの長手方向軸線に対して直角のそれぞれの長手方向軸線を有することができ、各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを含む。
【００１８】
幾つかの実施の形態では、化学線反応器は、さらに、平行な管の第３のセットおよび平行な管の第４のセットを含む、管の第２の配列を含むことができる。平行な管の第４のセットの各管は、平行な管の第３のセットの各管のそれぞれの長手方向軸線に対して直角のそれぞれの長手方向軸線を有することができる。各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを含むことができる。幾つかの実施の形態では、第４のセットの各管は、平行な管の第２のセットおよび平行な管の第１のセットのうちの一方の各管のそれぞれの長手方向軸線に対して直交するそれぞれの長手方向軸線を有することができる。
【００１９】
管の第２の配列は、第１の配列によって規定された平面から所定の距離に位置決めすることができる平面を規定するように配置することができる。各管の各端部を、容器の壁部に固定することができる。第１の配列および第２の配列のうちの少なくとも一方の管は、容器の内部体積を横切って延びている。平行な管の第１のセットおよび平行な管の第２のセットのうちの一方を、平行な管の第３のセットおよび平行な管の第４のセットのうちの一方から所定の距離に位置決めすることができる。
【００２０】
本発明の１つ以上の態様は、容器において水を照射する方法に関する。方法は、第１の照明ベクトルに対して平行な化学線を投射するようにそれぞれが配置された、容器における紫外線ランプの第１のセットを励起し、第１の照明ベクトルに対して実質的に垂直な第２の照明ベクトルに対して平行な化学線を投射するようにそれぞれが配置された、容器における紫外線ランプの第２のセットを励起することを含むことができる。
【００２１】
幾つかの実施の形態では、方法は、紫外線ランプの第１のセットの強度を調節することを含む。方法は、さらに、紫外線ランプの第２のセットの強度を調節することを含むこともできる。方法は、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、過硫酸塩濃度、および容器に導入される液体の流量のうちの少なくとも１つの測定に基づいて、紫外線ランプの第１のセットおよび紫外線ランプの第２のセットの少なくとも１つのランプを励起することを含むことができる。方法は、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、過硫酸塩濃度、および容器に導入される液体の流量のうちの少なくとも１つの測定に基づいて、紫外線ランプの第１のセットおよび紫外線ランプの第２のセットの少なくとも１つのランプを励起停止することを含むことができる。
【００２２】
図面の簡単な説明
添付の図面は、実寸で描かれることは意図されていない。図面では、様々な図面に示されたそれぞれの同じまたはほぼ同じ構成要素は、同じ符号で示されている。分かりやすくするために、全ての図面における全ての構成要素に符号が付されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】発明の１つ以上の実施の形態によるシステムを示す概略図である。
【図２】発明の１つ以上の実施の形態によるシステムを示す概略図である。
【図３】発明の１つ以上の実施の形態による容器を示す概略図である。
【図４Ａ】発明の１つ以上の実施の形態による容器を示す概略図である。
【図４Ｂ】発明の１つ以上の実施の形態による容器を示す概略図である。
【図５】発明の１つ以上の実施の形態によるセンサおよび制御装置システムを示す概略図である。
【図６】発明の１つ以上の実施の形態が実施されてよいプロセッサまたは制御システムを示す概略図である。
【図７】発明の幾つかの実施の形態による、超純水製品の水品質を示すグラフである。
【図８】発明の１つ以上の実施の形態による、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度と時間との関係を示すグラフである。
【図９】発明の１つ以上の実施の形態による、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度と時間との関係を示すグラフである。
【図１０】発明の１つ以上の実施の形態による、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度と時間との関係を示すグラフである。
【図１１】発明の１つ以上の実施の形態による、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度と時間との関係を示すグラフである。
【図１２】発明の１つ以上の実施の形態による、残留過硫酸塩と時間との関係を示すグラフである。
【図１３】発明の１つ以上の実施の形態による、二酸化硫黄濃度と導電率の変化との関係を示すグラフである。
【００２４】
詳細な説明
発明の１つ以上の態様は、水処理または浄化システムおよび技術に向けられていることができる。発明の様々なシステムおよび技術は、通常、プロセス流体または流れから望ましくない種を除去する１つ以上のユニット操作部を利用するまたは有する。プロセス流における、通常は望ましくないまたは好ましくない様々な目標種または化合物の濃度またはレベルの非選択的または選択的な除去または減少を促進するために、直列で、または並列な流れ配列において、または直列および並列の流れ配列の組合せにおいて利用されてよい。さらに、発明のシステムおよび技術は、システムのユニット操作部から発生した種または副産物種の濃度を調節を促進するために１つ以上のユニット操作部を利用してよい。発明の幾つかの態様は、幾つかの場合に低レベルの不純物または汚染物を有することを特徴とすることができる水を処理または浄化する技術およびシステムまたはシステムの構成要素に向けられていることができる。発明の幾つかの有利な態様は、超純水を提供するシステムおよび技術に向けられていることができる。発明の特に有利な態様は、半導体プロセシングまたは製造操作において使用するための超純水を提供するシステムおよび技術に向けられていることができる。幾つかの場合、発明は、水または超純水を含有する水回路の水または超純水特性を維持する形式で、循環する水また波長純水システムにおいて補給水を提供するシステムおよび技術を提供する。発明のシステムおよび技術は、幾つかの場合、補給水または流入水または超純水を、処理された水または超純水と混合してよい。発明のさらに別の態様は、水処理または浄化システムとの使用に適した制御システムおよび技術に向けられていることができる。発明のさらに別の態様は、超純水を提供することによって半導体製造操作を促進する制御システムおよび技術に向けられていることができる。実際、発明の幾つかの態様は、フィードフォワードまたはフィードバックアプローチまたはそれら両方を利用することによって水または超純水処理または浄化を促進する制御システムおよび技術に向けられていてもよい。発明のさらに別の態様は、水または超純水または液体流における目標種または化合物のレベルまたは濃度を測定するための技術に向けられていることができる。測定技術は、超純水を提供することを促進する制御システムおよび技術を利用してよい。
【００２５】
発明の少なくとも１つの態様によれば、発明の幾つかの実施の形態は、水を処理するためのシステムを含むことができる。発明のシステムおよび技術は、上流プロセスの副産物の濃度を除去または少なくとも低減するユニット操作部を備えた１つ以上の補助的なプロセストレーンとともに遊離基スカベンジングに有利な条件を生ぜしめるために超純水を利用することに依存する第１のプロセストレーンを含むことができる。水を処理するためのシステムは、１つ以上の上流プロセスからの副産物を含むことができる水の少なくとも１つの供給源に流体接続された少なくとも１つの遊離基スカベンジングシステムを含むことができる。発明のある態様では、水の少なくとも１つの供給源は、純水、または超純水、および好適には少なくとも１５メグオーム・センチメートルの抵抗率を有する水であることができる。水を処理するためのシステムは、少なくとも１つの遊離基スカベンジングシステムの下流に流体接続された少なくとも１つの微粒子除去システムと、少なくとも１つの微粒子除去システムの下流に流体接続された少なくとも１つの超純水供給システムとを含むこともできるまたはこれらに流体接続されていることもできる。さらに、水を処理するためのシステムは、少なくとも１つの超純水供給システムを遊離基スカベンジングシステムのうちの少なくとも１つの流体接続する少なくとも１つの水戻しシステムをも含む。遊離基スカベンジングシステムは、ある場合には、少なくとも１つの前駆物質化合物の少なくとも１つの供給源から実質的に成る、または好適にはそれを含むことができる。通常、少なくとも１つの前駆物質化合物の少なくとも１つの供給源は、少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を少なくとも１つの水の供給源からの水の少なくとも一部に導入するように配置または構成されかつ配置されている。遊離基スカベンジングシステムは、さらに、少なくとも１つの前駆物質化合物を水における少なくとも１つの遊離基スカベンジング種に開始または変換することもできる少なくとも１つの別の択一的な装置を備えたまたは備えない、化学線の少なくとも１つの供給源から実質的に成るまたは含むことができる。さらに別の場合、微粒子除去システムは、少なくとも１つの限外ろ過装置を含むことができる。通常、少なくとも１つの限外ろ過装置は、化学線の少なくとも１つの供給源または少なくとも１つの遊離基開始装置の下流、および好適には少なくとも１つの超純水供給システムの上流に流体接続されている。
【００２６】
発明の少なくとも１つの別の態様によれば、発明の幾つかの実施の形態は、半導体製造ユニットに超純水を提供するためのシステムを含むことができる。システムは、少なくとも１つの化学線反応器に流体接続された水の１つ以上の供給源を含むことができる。少なくとも１つの反応器は、好適には、水の供給源からの水を照射するように構成されている。システムは、さらに、前駆物質化合物の１つ以上の供給源を含むことができる。前駆物質化合物の１つ以上の供給源は、１つ以上の水供給源からの水に１つ以上の遊離基前駆物質化合物を導入するように配置することができる。システムは、１つ以上の化学線反応器のうちの少なくとも１つの下流、および好適には超純水分配システムの上流に流体接続された少なくとも１つの微粒子フィルタを含むこともできる。超純水分配システムは、発明の幾つかの有利な実施の形態では、半導体製造ユニットに流体接続されている。水供給源は、通常、約２５ｐｐｂ未満の全有機炭素（ＴＯＣ）値を有する水を提供する。超純水を提供するためのシステムは、さらに、超純水分配システム、通常はその出口部分を、水供給源、化学線反応器および微粒子フィルタのうちの少なくとも１つに流体接続するリサイクルラインを含むことができる。
【００２７】
幾つかの態様によれば、発明の幾つかの実施の形態は、半導体製造ユニットに超純水を提供する方法を含むことができる。方法は、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣ値を有する流入水を提供し、少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を水に導入し、少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を少なくとも１つの遊離基スカベンジング種に変換する、１つ以上の行為を含むことができる。方法は、さらに、超純水を製造するために水からあらゆる微粒子の少なくとも一部を除去し、超純水の少なくとも一部を半導体製造ユニットに供給する、１つ以上の行為を含むことができる。
【００２８】
別の態様によれば、発明の幾つかの実施の形態は、命令を形成するコンピュータ読取可能信号が記憶されたコンピュータ読取可能媒体を含むことができ、前記命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行された結果、少なくとも１つのプロセッサに命令して、流入水への少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物の付加を調節する方法を実行する。流入水は、幾つかの場合、純水または超純水であることができるが、好適には、約２５ｐｐｂ未満のＴＯＣ値を有する。少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な方法は、流入水のＴＯＣ値に少なくとも部分的に基づいて１つ以上の駆動信号を発生し、１つ以上の駆動信号を少なくとも１つの前駆物質化合物の少なくとも１つの供給源に送信する、１つ以上の行為を含むことができ、前記少なくとも１つの供給源は、少なくとも１つの前駆物質化合物を流入水に導入するように配置されている。
【００２９】
発明の別の態様によれば、発明の幾つかの実施の形態は、水を処理するためのシステムを含むことができる。システムは、化学線主反応器を含むことができる。システムは、さらに、少なくとも１つの過硫酸塩前駆物質化合物を化学線主反応器へ導入するために配置された過硫酸塩前駆物質化合物の供給源を含むことができる。システムは、さらに、化学線主反応器の上流に配置された、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度センサなどの１つ以上のセンサを含むことができる。システムは、さらに、化学線主反応器の下流に配置された過硫酸塩濃度センサを含むことができる。システムは、さらに、還元剤の供給源を含むことができる。還元剤は、化学線主反応器の下流に少なくとも１つの還元剤を導入するように配置することができる。還元剤濃度センサを提供することもできる。還元剤濃度センサを、少なくとも１つの還元剤の付加箇所の下流に配置することができる。制御装置を設けることもできる。制御装置は、ＴＯＣ濃度センサ、下流酸塩濃度センサ、および還元剤濃度センサのうちの少なくとも１つから少なくとも１つの入力信号を受け取るように作用的に接続されていることができる。制御装置は、過硫酸塩前駆物質化合物が化学線主反応器に導入される速度、化学線主反応器における化学線の強度、および還元剤がシステムに導入される速度のうちの少なくとも１つを調節することができる。
【００３０】
発明のさらに別の態様によれば、水を処理する方法が提供される。方法は、処理される水を提供することを含むことができる。方法は、処理される水のＴＯＣ値を測定し、処理される水の測定されたＴＯＣ値の少なくとも１つの入力信号に少なくとも部分的に基づいて、処理される水に過硫酸塩アニオンを導入することも含むことができる。方法は、主反応器に過硫酸塩アニオンを含有する水を導入し、照射された水流を製造するために、水における過硫酸塩アニオンを反応器において紫外光に曝すことを含むこともできる。方法は、さらに、処理される水のＴＯＣ値、反応器の下流の水の過硫酸塩値、および過硫酸塩アニオンの付加の速度から成るグループから選択された入力信号のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて紫外光の強度を調節することを含むことができる。還元剤を、照射された水に導入することができる。
【００３１】
発明のさらに別の態様によれば、液体流における化合物の濃度を測定するための方法が提供される。方法は、液体流における第１の導電率を測定し、液体流の少なくとも一部を照射することを含むことができる。方法は、さらに、照射後の液体流の第２の導電率を測定し、第１の導電率測定および第２の導電率測定に少なくとも部分的に基づいて化合物の濃度を計算することを含むことができる。発明のある実施の形態では、化合物は、過硫酸塩または二酸化硫黄であることができる。
【００３２】
発明のさらに別の態様によれば、液体流への二酸化硫黄の導入を制御するための方法が提供される。システムは、液体流と流体接続した過硫酸塩濃度センサを含むことができる。システムは、さらに、二酸化硫黄の供給源を含むことができる。二酸化硫黄は、過硫酸塩濃度センサの下流の液体流に二酸化硫黄を導入するように配置することができる。システムは、さらに、液体流と流体接続しておりかつ二酸化硫黄の供給源の下流に配置された二酸化硫黄濃度センサを含むことができる。システムは、さらに、制御装置を含むことができる。制御装置は、過硫酸塩濃度センサおよび二酸化硫黄流のうちのいずれか一方からの少なくとも１つの入力信号に基づいて、液体流に導入される二酸化硫黄の付加の速度および量のうちの少なくとも一方を調節する制御信号を発生するように構成することができる。
【００３３】
発明のさらに別の態様によれば、化学線反応器が提供される。化学線反応器は、容器と、容器における管の第１の配列とを含むことができる。管の第１の配列は、平行な管の第１のセットと、平行な管の第２のセットとを含むことができる。各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを含むことができ、第１のセットの平行な管のそれぞれは、第２のセットの管の長手方向軸線に対して直交する長手方向軸線を有するように配置されている。
【００３４】
そのうちのいずれかが発明の１つ以上の態様に関連していてよい１つ以上の実施の形態において、ここに開示されたシステムおよび技術は、システムの少なくとも１つのユニット操作部または構成要素の少なくとも１つの操作パラメータ、状態または条件、またはプロセス流の１つ以上の特性または物理的特性を調節または調整する１つ以上のサブシステムを利用してよい。このような調節および調整特徴を容易にするために、はつめいの１つ以上の実施の形態は、１つ以上の構成要素またはプロセスの現状、状態または条件を提供する制御装置および表示装置を利用してよい。たとえば、少なくとも１つのセンサが、たとえば供給源からの水、遊離基スカベンジングシステムに入るまたは遊離基スカベンジングシステムからである水、微粒子除去システムに入るまたは微粒子除去システムから出る水、化学線放射反応器または１つ以上のその他の下流のプロセスに入るまたは化学線放射反応器または１つ以上のその他の下流のプロセスから出る水、の強度特性または広範囲な特性の表示を提供するために利用されてよい。すなわち、特に有利な実施の形態によれば、発明のシステムおよび技術は、システムのユニット操作部のうちのいずれかに入るまたはシステムのユニットの操作部のうちのいずれかから出る水の状態、条件、特性または品質の表示をたとえば提供する、組成分析器、または導電率セルなどの、１つ以上のセンサまたはその他の表示装置を含んでよい。
【００３５】
図１は、発明の１つ以上の態様によるシステム１００を概略的に具体化したものである。システム１００は、超純水であると考えることができる水を含む水を提供する水処理または浄化システムの代表例であることができる。発明の幾つかの特に有利な実施の形態では、システム１００は、半導体製造設備において使用するのに適した超純水を提供するかまたは超純水品質を少なくとも維持する浄化システムに関するものであることができるまたはその代表例であることができる。発明のさらに別の態様は、１つ以上の半導体製造ユニット（図示せず）に、処理された超純水を提供するために、超純水を利用する際に考慮することができるシステムを含む。つまり、発明の幾つかの態様によれば、システム１００は、１つ以上の水源１１０からの補給水または入口水に存在することがある１つ以上の不純物または汚染物の濃度、含有率またはレベルを低減し、処理された水を、超純水を利用するシステムに提供する、水処理システムであることができる。
【００３６】
例示的に示したように、システム１００は、１つ以上の第２のもしくは副処理トレーンもしくはシステム１０２に結合された１つ以上の第１のもしくは主の処理トレーンまたはシステム１０１を含むことができる。システム１００は、少なくとも１つの副処理システムに、かつ幾つかのさらに有利な構成においては少なくとも１つの主処理システムに流体接続された、少なくとも１つの水分配システム１０３をさらに含んでよい。別の有利な実施の形態は、主処理システム、副処理システムおよび水分配システムのうちの少なくとも１つにおいて少なくとも１つの流れ方向制御装置を含む構成を有することができる。方向流れ制御装置の非制限的な例は、逆止め弁および堰を含む。
【００３７】
好適には、水源１１０は、低レベルの不純物から成る、低レベルの不純物から実質的に成るまたは低レベルの不純物を含む水を提供する。より好適には、水源１１０からの水は、尿素として、約２５ｐｐｂ未満またはさらには約２０ｐｐｂ未満の全有機炭素レベルもしくは値と、少なくとも約１５メグオーム・センチメートルまたはさらには少なくとも約１８メグオーム・センチメートルの抵抗とから成るグループから選択された少なくとも１つの特性を有する、超純水から成る、超純水から実質的に成るまたは超純水を含む。第１のもしくは主処理システム１０１は、さらに、反応器１２０に流体接続された、少なくとも１つの前駆物質処理化合物源１２２を含むことができる。
【００３８】
水源１１０からシステム１１０に導入される水は、通常、または好適には、低レベルの不純物を有することによって特徴付けられることができる。たとえば、発明の幾つかの実施の形態は、逆浸透、電気透析、電気脱イオン、蒸留、イオン交換、またはこのような操作の組合せを利用する処理トレーンのような１つ以上の処理トレーン（図示せず）によって前もって処理または浄化された純水、超純水またはそれらの組合せを利用する。前述のように、発明の湯売りな実施の形態は、通常、少なくとも約１５メグオーム・センチメートル、好適には少なくとも約１８メグオーム・センチメートルの低い導電率または高い抵抗、および／またはたとえば、通常は尿素またはその他の炭素化合物または代理としての、約５０ｐｐｂ未満、好適には約２５ｐｐｂ未満の低い全有機炭素レベルとを有する、水源１１０からの流入超純水を含む。幾つかの実施の形態では、入口水は、１ｐｐｂ程度に低くてよい。別の実施の形態では、流入水は、０．５ｐｐｂ程度に低くてよい。さらに別の実施の形態において、流入水の抵抗は、約１メグオーム・センチメートルであってよい。
【００３９】
発明の幾つかの特定の実施の形態において、第１の処理システム１０１は、少なくとも１つの遊離基スカベンジングシステムを特徴とするまたは含むことができる。遊離基スカベンジングシステム１００は、少なくとも１つの水源１１０に流体接続された、照射反応器などの、少なくとも１つの遊離基スカベンジャ反応器１２０を含むことができる。反応器１２０は、栓流反応器または連続的に撹拌されるタンク反応器、またはそれらの組合せであることができる。幾つかの実施の形態では、栓流反応器は、反応器内のランプによる照明の、短絡などのより低い照射強度のブラインディッドまたは領域の可能性を防止するために使用することができる。栓流反応器は、平行な、乱流でない流路を有する、反応器を通る流体の層流経路を促進する条件化で作動する反応器として形成することができる。反応器１２０は、通常、反応器において流れる水における遊離基種が、不純物、通常は有機炭素ベース不純物のうちの少なくとも１つを、不活性化合物、水から除去されてよい１つ以上の化合物、または少なくとも１つの不純物に対してより容易に除去されることができるものに除去、劣化またはその他の形式で変換することができるように十分な滞在時間を提供するように寸法決めされている。
【００４０】
加えて、反応器は、反応器における十分なまたは望ましい滞在時間を提供するために、システムの予測される流量に基づいて寸法決めすることができる。幾つかの実施の形態において、システムを通る水の流量は、システムの下流における処理された水の需要、またはシステムの上流において利用されている水の流量、またはそれら両方に基づくことができる。特定の例において、流量は、約４００ｇｐｍ〜約１３００ｇｐｍであることができる。別の特定の例において、流量は、約４００ｇｐｍ〜約１９００ｇｐｍであることができる。反応器、およびポンプおよび流れ弁などのシステムのその他のユニット操作部および機器は、約４００ｇｐｍ〜約１９００ｇｐｍの流量の変動もしくは変化を許容するように選択および寸法決めされることができる。
【００４１】
遊離基スカベンジングシステムにおいて、水における有機化合物は、１つ以上の遊離基種によって二酸化炭素に酸化させることができ、この二酸化炭素は、１つ以上の下流のユニット操作部において除去することができる。反応器１２０は、１つ以上の前駆物質を、１つ以上の遊離基スカベンジング種に変換する少なくとも１つの遊離基活性化装置を有することができる。たとえば、反応器１２０は、水に化学線放射を照射またはその他の形式で提供し、前駆物質化合物を、１つ以上の遊離基種に分割するために、１つ以上の反応質において１つ以上のランプを有することができる。
【００４２】
反応器は、チャンバの間の１つ以上のバッフルによって２つのチャンバに分割することができる。バッフルは、チャンバなどにおいて、反応器に混合または乱流を提供するか、混合を防止するか、反応器の内部を通る層状の平行な流路を促進するために使用することができる。幾つかの実施の形態において、反応器入口は、第１のチャンバと流体接続しており、反応器出口は、第２のチャンバと流体接続している。
【００４３】
幾つかの実施の形態において、約１８５ｎｍ、２２０ｎｍおよび／または２５４ｎｍの光、または約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍの範囲の光によって、様々なパワーレベルで、それぞれのチャンバ内の水を照射するように配置された少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）ランプを有する少なくとも３つの反応器チャンバは、反応器１２０において直列に配置されている。直列に配置された反応器のセットを、並列に配置することができる。たとえば、直列における反応器の第１のセットは、直列における反応器の第２のセットに対して並列に配置されてよく、それぞれのセットは、全部で６つの反応器のために、３つの反応器を有する。それぞれのセットにおける反応器のうちのいずれか１つ以上は、いかなる時も作動していてよい。幾つかの実施の形態では、全ての反応器が作動していてよく、別の実施の形態では、反応器の１つのセットのみが作動している。
【００４４】
遊離基スカベンジングシステムの構成要素としての化学線照射システムの市販されているものは、たとえば、AQUAFINE (R) UVシステムのような、イリノイ州ナパービルのQuantrol社からのもの、およびケンタッキー州アーランガーのAquionics Incorporatedからのものを含む。
【００４５】
上述のように、発明は、１つの前駆物質化合物に限定されず、複数の前駆物質化合物を利用してよい。幾つかの実施の形態では、前駆物質化合物は、望ましくない種を劣化させるために使用されてよい。別の実施の形態では、前駆物質化合物は、望ましくない化合物を、イオン化された種、または弱く帯電された種などの、除去可能な構成要素に変換するために使用されてよい。複数の前記物質化合物は、複数の遊離基種を発生するために利用されてよい。この補足的な配列は、第１の遊離基スカベンジング種が選択的に第１のタイプの望ましくない化合物を劣化させ、第２の遊離基種が選択的にその他の望ましくない化合物を劣化させるような条件において有利であろう。これに代えて、第１の変換された種または第１の遊離基種に容易に変換させることができる第１の前駆物質化合物が利用されてよい。次いで、第１の遊離基種は、第２の前駆物質化合物を、第２の変換された種または第２の遊離基種に変換することができる。この反応の連続するセットは、第１の遊離基種が第１のタイプの望ましくない化合物を劣化または変換し、かつ第２の遊離基種が選択的にその他の望ましくない化合物を劣化または変換させるような条件において、または第２の遊離基種への第２の前駆物質化合物の変換または活性化が、望ましくないことに高いエネルギレベルを要求するような場合にも、有利であろう。複数のスカベンジング種を提供するために複数の化合物が使用されてよい。
【００４６】
１つ以上の前駆物質化合物は、遊離基スカベンジング種に変換させることができるまたは遊離基スカベンジング種の変換を促進するあらゆる化合物であることができる。非制限的な例は、アルカリおよびアルカリ金属過硫酸塩および過硫酸アンモニウムまたは過硫酸アンモニウム、過酸化水素、アルカリおよびアルカリ金属過酸化物などの過酸化物塩、アルカリおよびアルカリ金属過ホウ酸塩などの過ホウ酸塩、アルカリおよびアルカリ金属ペルオキシジスルフェートおよびペルオキソ二硫酸アンモニウムなどのペルオキソ二硫酸塩、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ一硫酸またはカロー酸などの酸、オゾン、およびピラニア溶液などのそれらの組合せを含む。１つ以上の前駆物質化合物の量は、汚染物のタイプに応じて変化することができる。前駆物質化合物は、半導体製造作業において有利であろう過硫酸アンモニウムから成るまたは実質的に過硫酸アンモニウムから成ることができる。なぜならば、過硫酸アンモニウムは、このような作業の汚染物であると考えられない副産物を提供する傾向がある、または過硫酸アンモニウムは、容易に除去可能ではないナトリウム種を生成する恐れがあるおよび／または望ましくないことに半導体デバイスを汚染する恐れがある過硫酸ナトリウムを含有する前駆物質化合物とは対照的に、たとえばイオン交換システムによって容易に除去することができるからである。
【００４７】
幾つかの場合、システム１００は、少なくとも１つの脱気装置１６０と、選択的に、反応器１２０の下流における少なくとも１つの粒子フィルタとを有することができる。ある場合には、システム１００は、さらに、水から、あらゆるイオン種または帯電種の少なくとも一部分を除去する少なくとも１つの装置を有することができる。たとえば、スカベンジングシステム１０１または粒子除去システム１０２の一方または両方におけるシステム１００は、イオン交換媒体のベッド、または電気透析装置または電気脱イオン装置などの、電気的に駆動されるイオン浄化装置を有することができる。発明の特に有利な構成において、システム１００は、システム１００を通る水の流路に沿って互いに対してそれぞれ直列に配置された、イオン交換樹脂ベッドを有する第１の、主のまたは先行するイオン交換カラム１４０Ｌと、やはりイオン交換樹脂ベッドを有する、第２の、ラギングまたはポリシングイオン交換カラム１４０Ｐとを有することができる。イオン交換カラムは、アニオン交換媒体およびカチオン交換媒体の混合されたベッドを有してよい。しかしながら、その他の構成が利用されてよい。たとえば、先行するイオン交換カラム１４０Ｌは、直列に配置された層もしくはカラムを含んでよい。つまり、第１の層もしくはカラムは、主に、アニオン交換媒体を有することができ、第２のカラムは、主に、カチオン交換媒体を有することができる。同様に、ポリッシュカラム１４０Ｐは、アニオン交換媒体およびカチオン交換媒体の混合されたベッドを有することができ、ポリッシュカラム１４０Ｐは、１つのタイプの交換媒体のカラムの直列に配置された層を有してよい。つまり、第１のカラムは、主に、アニオン交換媒体を有することができ、第２のカラムは、主にカチオン交換媒体を有することができる。第１および第２の層又はカラムのうちのいずれかは、１４０Ｌまたは１４０Ｐを含む１つの容器内に配置され、カラム内に含まれた媒体の層状のベッドとして実施されてよい。イオン交換カラム１４０Ｌおよび１４０Ｐにおけるイオン交換媒体は、水源１１０からの水における硫酸塩種、二酸化炭素、およびアンモニアまたはアンモニウムおよびあらゆるその他の望ましくない種または汚染物を除去する樹脂を含む、または遊離基スカベンジングプロセスの副産物としての、あらゆる適切な樹脂であってよい。イオン交換カラムは、アニオン樹脂およびカチオン樹脂を含む、混合ベッドイオン交換カラムであることができる。
【００４８】
利用されてよい市販の媒体またはイオン交換樹脂は、ペンシルベニア州ウォーレンデールのSiemens Water Technologies Corp.からのNR30 MEG PPQ、USF TM MEG PPQおよびUSF TM NANO樹脂、およびミシガン州ミッドランドのThe Dow Chemical CompanyからのDOWEX (R)を含むが、これらに限定されない。
【００４９】
発明の幾つかの別の実施の形態では、第２の処理システム１０２は、特定の除去システムを含むことができるまたは特定の除去システムとして特徴付けられることができる。たとえば、システム１００は、さらに、少なくとも１つの粒子フィルタ１５０を有することができる。フィルタ１５０は、通常、少なくとも目標サイズの粒子を除去もしくは捕捉するフィルタリング膜を有する。たとえば、フィルタ１５０は、分配システム１０３に関連した使用箇所の保守要求に応じて、少なくとも約１０ミクロン、幾つかの場合、少なくとも約１ミクロン、さらに別の場合、少なくとも約０．０５ミクロン、さらに別の場合、少なくとも約０．０２ミクロンの平均直径を有する粒子の全てまたは少なくとも大部分を捕捉するフィルタリング媒体または１つ以上の膜を備えた構成することができる。フィルタ１５０は、約０．０１ミクロンよりも大きな粒子を保持する膜を備えたカートリッジフィルタを有することができる。
【００５０】
粒子フィルタ（図示せず）は、選択的に、供給源１２２からの１つ以上の前駆物質化合物とともに導入された粒子を除去するために利用されてよい。フィルタ１５０のようなこのフィルタは、０．０２ミクロンよりも大きな粒子を除去してもよい。
【００５１】
幾つかの場合、粒子除去システム１０２は、１つ以上の限外ろ過装置１７２および１７４を有することができ、それぞれの限外ろ過装置は、望ましくないサイズ特性を有する粒子が製品水とともに水分配システムに流入することを防止する膜を有する。好適には、少なくとも２つの限外ろ過装置は、たとえば約０．１ミクロンより大きい、幾つかの場合には０．０５ミクロンより大きい、さらに他の場合には０．０２ミクロンよりも大きな粒子を除去することを容易にするように直列に配置されている。たとえば、限外ろ過装置１７２および１７４は、０．０５ミクロンよりも大きな粒子の目標濃度もしくは所望の濃度を、使用時に製品水の１リットル当たり約１００個未満のレベルに減じるもしくは提供する膜を有してよい。限外ろ過装置１７２および１７４の構成および配列は、目標粒子濃度と、超純水製品における粒子のサイズとに依存する。発明の幾つかの実施の形態では、フィルタ１７２は、少なくとも、目標サイズの粒子の大部分を除去し、フィルタ１７４は、水分配システム１０３への粒子の濃度が、目標もしくは所望の粒子濃度よりも低いまたはそれに等しいレベルであることを保証するために、ポリッシュとして機能する。このような構成において、フィルタ１７２からの凝縮水流は、通常、捕捉された粒子の大部分を含み、排出または排気または他のプロセスにおいて使用することができる。しかしながら、好適には、凝縮水流の少なくとも一部分は、粒子の少なくとも一部分を捕捉する膜または媒体を有する粒子フィルタ１８０に導入される。そこからの透過流から粒子の実質的な部分が除去されるが、その透過流は、分配システム１０３からの戻るもしくは循環する未使用の超純水製品、遊離基スカベンジングシステム１０１に導入される、水源１１０からの流入水、反応器１２０、フィルタ１５０、脱気装置１６０、先行イオン交換カラム１４０Ｌまたはポリッシュイオン交換カラム１４０Ｐからの少なくとも部分的に処理された水、またはそれらの組合せのような、しかしながらそれらに限定されない、システム１００の上流ユニット操作部へ方向付けられかつこの上流ユニット操作部と混合することができる。フィルタ１５０のように、フィルタ１８０は、あるサイズの粒子材料のレベルを特定のもしくは目標レベルに除去もしくは低減するように構成することもできる。
【００５２】
脱気装置１６０は、水に溶解されたあらゆるガス、または前駆物質化合物のその他の機体副産物の濃度を低減する、膜コンタクタもいくはあらゆるユニット操作部を有することができる。好適には、脱気装置は、水における、溶解された酸素含有量、溶解された窒素含有量、および溶解された二酸化炭素含有量のいずれも低減する。通常、脱気装置１６０は、水からの溶解されたガスの除去を促進する、接触膜および真空源１６２を利用する。ここで利用されてよい脱気装置の非制限的な例は、ノースカロライナ州シャーロットのMembrana社からのLIQUI-CEL (R)として市販されているものを含む。
【００５３】
その他の補助的なユニット操作部は、使用時点に提供される水の少なくとも１つの集中的なまたは広範な特性を調節するために利用されてよく、半導体製造ユニットであることができる。たとえば、チラー１３０などの熱交換器が、少なくとも１つの半導体製造ユニットに供給可能な超純水の少なくとも一部の温度を低下させるために超純水分配システム１０３の上流に配置されていてよい。例示したように、チラー１３０は、反応器１２０の下流で、かつ脱気装置１６０の上流に配置されている。しかしながら、発明は、典型的な示された配列に限定されず、１つ以上の熱交換器がたとえば、粒子除去システム１０２の下流でかつ水分配システム１０３の上流において超純水製品と熱伝達していてよい。実際には、複数の熱交換器が利用されてよい。たとえば、ヒータなどの第１の熱交換器は、前駆物質化合物を１つ以上の遊離基スカベンジング種に開始または変換するのを助けるために、少なくとも１つの遊離基前駆物質化合物を有する水を加熱してよく、チラーなどの第２の熱交換器は、水分配システムを通じて供給する前に、処理された超純水を冷却してよい。
【００５４】
さらに別の補助的なシステムは、たとえば、水をシステム１００に循環させるための動力を提供する１つ以上のポンプ１６６を有する。ポンプ１６６は、容量形ポンプまたは遠心ポンプであってよい。好適には、ポンプ１６６は、製品水の汚染特性に不都合に寄与しない構成部材を有する。
【００５５】
水分配システム１０３は、入口ポートと、１つ以上の半導体製造ユニットなどの、１つ以上の使用箇所（図示せず）に流体接続されておりかつ１つ以上の使用箇所に超純水性品を提供する少なくとも１つの出口ポートと、を有する。
【００５６】
幾つかの場合、たとえば、水分配システムは、遊離基スカベンジングシステム１０１、粒子除去システム１０２またはそれら両方に流体接続された入口ポートと、少なくとも１つの使用箇所に流体接続された少なくとも１つの製品出口と、未使用製品水を遊離基スカベンジングシステムおよび粒子除去システムのうちの一方または両方へまたはシステム１００内のいずれかの箇所へリサイクルするために１つ以上の循環システム１７８および１７９」に流体接続された少なくとも１つの戻し出口ポートと、を有するマニホルド１９０を備える。
【００５７】
図２は、発明の１つ以上の態様によるシステム２００を概略的に具体化している。システム２００は、超純水であると考えることができる水を含む水を提供する水処理または浄化システムの代表例であることができる。発明の幾つかの特に有利な実施の形態において、システム２００は、半導体製造設備に適した超純水を提供するまたは少なくとも超純水品質を維持する浄化システムに関するまたはその代表例であることができる。発明のさらに別の態様は、１つ以上の半導体製造ユニット（図示せず）に処理された超純水を提供するために、超純水を利用するものとして考えることができるシステム２００を含む。発明のさらに別の態様において、システム２００は、図１のシステム１００によって処理するのに適して超純水を提供する浄化システム、または超純水を提供することができるシステムの少なくとも一部に関するまたはその代表例であることができる。つまり、発明の幾つかの態様によれば、システム２００は、１つ以上の水源２１０からの補給水または流入水に存在することがある１つ以上の不純物または汚染物の濃度、含有量もしくはレベルを低減し、かつ超純水を利用数ルして有無に処理された水を提供する水処理システムであることができる。
【００５８】
システム１００のように、処理システム２００は、脱気システム、粒子除去システム、イオン捕捉、捕集または交換システムなどの、しかしながらこれらの限定されないあらゆる１つ以上の分離ユニット操作部において除去することができる種に、１つ以上の目標種の少なくとも一部を変換するもしくは成すサブシステムまたは構成部材を含むことができる。
【００５９】
例示的に示したように、システム２００は、一連のユニット操作部２１２，２１４および２１６を有することができる。水源２１０から処理される水は、選択的に、水流から粒子を除去するために逆浸透ユニットに導入することができる。前記物質化合物の供給源２１６からの前駆物質化合物を、逆浸透ユニット２１２からろ液に２１４に導入することができる。前駆物質化合物が加えられたろ液流を、遊離基スカベンジングシステム２１８に導入することができる。遊離基スカベンジングシステム２１８は、少なくとも１つの水源２１０に流体接続された少なくとも１つの遊離基スカベンジャ反応器もしくは化学線放射反応器を有することができる。
【００６０】
遊離基スカベンジングシステム２１８は、１つ以上の反応器もしくは容器を有することができ、反応器もしくは容器のそれぞれは、直列にまたは並列に配置することができる。ある実施の形態では、直列に配置された反応器の複数のセットを並列に配置することができる。たとえば、直列の反応器の第１のセットもしくはトレーンは、反応器の別のセットもしくはトレーンと並列に配置されても、直列に配置されてもよく、各セットは、遊離基スカベンジングシステム２１８における全部で６つの反応器の場合に、３つの反応器を有する。各セットにおける反応器のいずれか１つ以上は、あらゆる時点で作動していてよい。ある実施の形態では、全ての反応器が作動していてよいのに対し、別の実施の形態では、反応器の１つのセットのみが作動している。遊離基スカベンジングシステム２１８は、化学線主反応器であると考えることもできる。
【００６１】
反応器は、栓流反応器または連続的に撹拌されるタンク反応器、またはそれらの組合せであることができる。ある実施の形態では、栓流反応器は、反応器内のランプによる照明の、短絡などのより低い放射強度のブラインデッドまたは領域の可能性を防止または低減するために使用することができる。反応器は、不純物、通常は有機炭素ベースの不純物のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を、不活性のまたはイオン化された化合物、水から除去される１つ以上の化合物、または少なくとも１つの不純物に対して容易に除去することができる少なくとも１つ、にスカベンジ、劣化またはその他の形式で変換するために、反応器において流れる水における遊離基種を発生および／または許容するのに十分な滞在時間を提供するようにサイズ決めされている。加えて、反応器は、反応器における十分な滞在時間を提供するために、システムの予測される流量に基づいてサイズ決めすることができる。反応器は、システムを通る水の流量に基づいてサイズ決めすることもできる。ある実施の形態では、システムを通る水の流量は、システムの下流における処理された水の需要、またはシステムの上流において利用されている水の流量に基づくことができる。ある例では、流量は、約１ガロン毎分（ｇｐｍ）〜２０００ｇｐｍであることができる。特定の例において、流量は、約５００ｇｐｍ〜約１３００ｇｐｍであることができる。他の特定の例では、流量は、約１３００ｇｐｍ〜約１９００ｇｐｍであることができる。
【００６２】
遊離基スカベンジングシステムにおいて、水における有機化合物は、１つ以上の遊離基種によって二酸化炭素に酸化させることができ、この二酸化炭素は、１つ以上の下流にユニット操作部において除去することができる。反応器は、さらに、少なくとも１つの遊離基活性化装置を有することができ、この遊離基活性化装置は、１つ以上の前駆物質化合物を、１つ以上の遊離基スカベンジング種に変換する。たとえば、反応器は、１つ以上の反応チャンバにおいて１つ以上のランプを有することができ、ランプは、水に化学線を放射するまたはその他の形式で提供し、化学線は、１つ以上の前駆物質化合物を、１つ以上の遊離基種に変換または分割する。
【００６３】
つまり、反応器は、不純物、通常は有機炭素ベースの不純物のうちの少なくとも１つを、不活性の、イオン化されたまたはその他の除去可能な化合物、水から除去される１つ以上の化合物、または少なくとも１つの不純物に対してより容易に除去することができる少なくとも１つに、スカベンジ、劣化またはその他の形式で変換するために要求される紫外線ランプの数に基づいてサイズ決めすることができる。必要なランプの数は、ランプ強度、およびランプによって放射される紫外光のスペクトル波長を含むランプ性能特性に少なくとも部分的に基づくことができる。必要なランプの数は、流入水流における予測されるＴＯＣ濃度もしくは量および供給流または反応器に加えられる過硫酸塩の量のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づくことができる。
【００６４】
放射された水流２２０は、遊離基スカベンジングシステム２１８から出ることができ、選択的に、１つ以上の化学線反応器２２１を含むことができる副照射システムに導入されることができる。化学線副反応器２２１は、それぞれが１つ以上の紫外線ランプを含む１つ以上の容器を有することができる。システム２１８のように、各容器は、直列または並列に配置することができる。ある実施の形態では、直列に配置された副反応器の複数のセットを、並列に配置することができる。たとえば、直列に配置された副反応器の２つ以上のセットが並列に配置されてよく、直列に配置された副反応器の各セットは、２つ以上の反応器を有する。各セットにおける副反応器のいずれか１つ以上は、あらゆる時点において作動していてよい。有る実施の形態では、全ての副反応器が作動していてよく、他の実施の形態では、副反応器のうちの１つのセットのみが作動していてよい。ある実施の形態では、紫外線ランプは、約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍの範囲の波長の紫外光を放射してよい。
【００６５】
システム２００は、還元剤源２２４を有することができ、この還元剤源２２４は、二酸化硫黄などの１つ以上の中和剤または還元剤を、たとえば付加箇所２３０において、別の照射された水流２２２に導入することができる。中和剤または還元剤は、照射された水流２２２における残留前駆物質化合物またはその誘導体のいずれかを、所望のレベルに還元または中和することができるあらゆる化合物または種であることができる。
【００６６】
流れ２２６を、１つ以上の下流のプロセス２２８に導入することができるか、または半導体製造プロセスにおけるような所要の用途における超純水として利用することができる。
【００６７】
ある有利な実施の形態では、システム２００は、さらに、微粒子フィルタのような、あらゆる溶解されていない材料をさらに除去する１つ以上のユニット操作部を含むことができる。限外ろ過装置などの微粒子フィルタが、化学線主反応器２１８の下流に配置されていてよい。
【００６８】
別の有利な実施の形態は、システムにおける少なくとも１つの流れ方向制御装置を含む構成を含むことができる。方向流れ制御装置の非制限的な例は、逆止め弁および堰を含む。
【００６９】
いずれの供給源１１０および２１０も、低レベルの不純物から成る、低レベルの不純物から実質的に成る、または低レベルの不純物を含む水を提供することができる。より好適には、供給源１１０または２１０からの水は、尿素として、約２５ｐｐｂ未満またはさらには約２０ｐｐｂ未満の全有機炭素レベルまたは値と、少なくとも約１５メグオーム・センチメートルまたはさらには少なくとも約１８メグオーム・センチメートルの抵抗率とから成るグループから選択された少なくとも１つの特性を有する超純水から成る、実質的に成る、または、を含む。遊離基スカベンジングシステム１０１は、さらに、反応器１２０に流体接続された少なくとも１つの前駆物質化合物源１２２を有することができる。
【００７０】
供給源１１０および供給源２１０からシステム１００および／またはシステム２００に導入される水は、通常、またはさらには好適には、低レベルの不純物を有するものとして特徴付けることができる。たとえば、発明の幾つかの実施の形態は、逆浸透、電気透析、電気イオン消失、蒸留、イオン交換、またはこのような操作の組合せを利用するものなどの１つ以上の処理トレーン（図示せず）によって前もって処理または浄化された純水または超純水またはその混合物を利用する。前述のように、発明の有利な実施の形態は、たとえば供給源１１０および／または供給源２１０からの流入超純水を利用し、この流入超純水は、少なくとも約１５メグオーム・センチメートル、好適には少なくとも約１８メグオーム・センチメートルの低い導電率もしくは高い比抵抗を有する、および／またはたとえば、通常尿素として、約５０ｐｐｂ未満、好適には約２５ｐｐｂ未満の低い全有機炭素レベルまたはその他の炭素化合物またはその代理物のような、低レベルの汚染物を有する。
【００７１】
反応器に収容された流体を照明もしくは照射するために、反応器において１つ以上のランプを利用することができる。発明の特定の実施の形態は、複数のランプを有する反応器を用いることができ、各ランプは、有利には、１つまたは複数の照明時間の間、１つ以上の照明強度で流体を照射するように配置もしくは位置決めされている。発明の別の態様は、複数の同時照明強度を提供または促進する構成において反応器のうちのいずれかにおいて１つ以上のランプを利用することができる。
【００７２】
所望のように水に化学線を照射またはその他の形式で提供するために、有利には、紫外線ランプを、遊離基スカベンジングシステムの１つ以上の反応器内に位置決めもしくは分配することができる。ある実施の形態では、反応器において化学線を均一に分配するために、ランプを１つ以上の反応器内に分配することが望ましい。反応２１８および２２１のいずれにおいても、遊離基スカベンジングシステムの紫外線ランプは、様々な強度または様々なパワーレベルで照明を提供するように調節することができる。たとえば、暗いモード、定格モードおよび増強モード、たとえば低いモード、中間モードまたは互いモードなどの、複数の照明モードで作動するように調節することができる紫外線ランプを使用することができる。
【００７３】
反応器内の１つ以上のスリーブもしくは管内に配置されることによって１つ以上の化学線反応器内に１つ以上のランプを位置決めすることができる。管は、ランプを所定の位置に保持することができ、ランプを反応器内の水から保護することができる。管は、放射が材料を透過できるようにしつつ、反応器内の化学線および水または水の構成要素によって実質的に劣化させられないあらゆる材料から形成することができる。管は、円形の横断面領域を有することができる。有る実施の形態では、管は、円筒状であることができ、管の構成材料は石英であることができる。各管は、１つ以上の他の管と同じまたは異なる形状またはサイズであることができる。管は、様々な構成で反応器内に配置することができ、たとえば、スリーブは、反応器の全長または幅またはその一部にわたって延びていてよい。管は、反応器の内部体積にわたって延びていることもできる。
【００７４】
市販の紫外線ランプおよび／または石英スリーブは、ニュージャージー州フェアフィールドのHanovia Specialty Lighting、ウィスコンシン州ビーバーダムのEngineered Treatment Systems, LLC、およびドイツ国ハナウのHeraeus Noblelight GmbHから入手されよう。選択された石英材料は、少なくとも部分的に、特定の波長、またはプロセスにおいて使用される波長に基づくことができる。石英材料は、１つ以上の波長における紫外線ランプのエネルギ要求を最小限にするように選択されてよい。石英の組成は、反応器における水への紫外光の所望のまたは適切な透過率を提供するようにおよび／または水への紫外光の透過率の所望のまたは十分なレベルを維持するように選択することができる。ある実施の形態では、透過率は、所定の時間の間、少なくとも約５０％であることができる。たとえば、透過率は、所定の時間の間、約８０％以上であることができる。ある実施の形態では、透過率は、約６ヶ月から約１年の間、約８０％〜９０％の範囲であることができる。ある実施の形態において、透過率は、約２年までの間、約８０％〜９０％の範囲であることができる。
【００７５】
反応器の内容物がスリーブもしくは管に入り込まないよう、管を各端部において封止することができる。反応器の使用中ずっと管が所定の位置にとどまるように管を反応器内に固定することができる。有る実施の形態では、管は反応器の壁部に固定されている。適切な機械的技術、または対象物を互いに固定するためのその他の慣用の技術の使用により管を壁部に固定することができる。管の固定において用いられる材料は好適には不活性であり、反応器の作動を妨害しないもしくは水の純度に不利な影響を与えない、または汚染物を水へ解放しない。
【００７６】
互いに平行になるように反応器内にランプを配置することができる。互いに様々な角度で反応器内にランプを配置することもできる。たとえば、ある実施の形態では、互いにほぼ直交するまたは垂直となるように約９０°の角度を形成した経路もしくは有効領域を照明するように、ランプを配置することができる。ランプは、鉛直軸線または水平軸線、またはこれらの間のあらゆる軸線において約９０°の角度を形成するように、このような形式で配置することができる。
【００７７】
ある実施の形態では、反応器は、平行な管の第１のセットおよび平行な管の第２のセットを有する反応器もしくは容器において管の配列を有することができる。各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを有してよく、第１のセットの平行な管のそれぞれは、平行な管の第２のセットに対して所望の角度を成すように配置することができる。角度は、有る実施の形態において約９０°であってよい。第１の配列および第２の配列のうちのいずれ一方または両方の管は、反応器の内部体積を横切って延びていてよい。第１のセットおよび第２のセットの管を、反応器内のほぼ同じ高さに配置することができる。
【００７８】
別の構成は、反応器におけるそれぞれの占有領域もしくは有効領域における均一なレベルの強度を提供するように配置された管および／またはランプを有することができる。別の構成は、内部に１つ以上のランプを備えた、等間隔で配置された管を有することができる。
【００７９】
反応器は、反応器もしくは容器内に配置された１つ以上の管配列を有してよい。管の第２の配列は、平行な管の第３のセットと、平行な管の第３のセットに対して直交する、平行な管の第４のセットとを有することができ、各管は、少なくとも１つの紫外線ランプを有する。平行な管の第４のセットは、平行な管の第２のセットおよび平行な管の第１のセットのうちの少なくとも一方に対して直交していることもできる。
【００８０】
ある実施の形態では、反応器もしくは容器内の各配列を、反応器内の別の配列から所定の距離もしくは高さに位置決めすることができる。２つのアレイのセットの間の所定の距離は、同じであっても、異なっていてもよい。
【００８１】
図３は、システム１００またはシステム２００またはそれら両方において使用することができる反応器容器３００の断面図を示す。反応器容器３００は、通常、入口３１０と、出口３２０と、反応器容器３００を上側チャンバ３２５と下側チャンバ３３０とに分割するバッフル３１５とを有する。反応器容器３００は、入口３１０を通じて導入された水を容器全体に分配するように構成することができるマニホルド３０５を有することもできる。ある実施の形態では、マニホルド３０５は、水を容器全体に均一に分配するように構成することができる。たとえば、マニホルド３０５は、反応器が栓流反応器として作動するように、水を容器全体に均一に分配するように構成することができる。
【００８２】
ある実施の形態では、反応器容器は、反応器容器を３つ以上のチャンバに分割するように、２つ以上のバッフル３１５を有してよい。バッフル３１５は、反応器に混合もしくは乱流を提供するために用いることができる。ある実施の形態では、図３に示したように、反応器入口３１０は下側チャンバ３３０と流体接続しており、反応器出口３２０は上側チャンバ３２５と流体接続している。
【００８３】
ある実施の形態では、反応器１２０において少なくとも３つの反応器チャンバが直列に配置されており、各反応器チャンバは、所望のもしくは様々なパワーレベルで、約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍの範囲、および／または２５４ｎｍの光によってそれぞれのチャンバ内の水を照射するように配置された少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）ランプを有する。
【００８４】
反応器容器は、管、たとえば管３３５ａ〜３３５ｃおよび３４０ａ〜３４０ｃ内に位置決めされた複数の紫外線ランプを有することもできる。発明の１つの実施の形態では、図３に示したように、反応器容器３００は、平行な管の第１のセットと、管３３５ａ〜３３５ｃと、平行な管の第２のセット（図示せず）とを有する。第１のセットの平行な管の各セットは、第２のセットに対してほぼ直交しており、第１の配列３４５を形成している。管３３５ａ〜３３５ｃと、平行な管の第２のセットとは、互いに反応器容器３００内のほぼ同じ高さに配置されている。
【００８５】
さらに、反応器容器は、平行な管の第３のセットおよび平行な管の第４のセットを有することができる。第１のセットの平行な管の各セットは、第２のセットに対してほぼ直交しており、たとえば第２の配列３５０を形成している。例示的に示したように、管３４０ａ〜３４０ｃと、平行な管の第２のセットとは、互いに反応器容器３００内のほぼ同じ高さに配置されている。図３に示したように、第１の配列３４５は、第２の配列３５０から所定の距離に位置決めすることができる。加えて、容器３００は、第３の配列３３５および第４の配列３６０を有することができ、各配列は、選択的に、第１の配列３４０および第２の配列３４５と同様の構成を有する。
【００８６】
別の実施の形態では、第１の配列を形成するために第１の管３３５ｂを第２の管３４０ｂに対して直角に配置することができる。加えて、第２の配列を形成するために管のセット、管３６５ａおよび管３６５ｂを、管の別のセット、管３７０ａおよび管３７０ｂに対して直角に配置することができる。ランプ４１４，４２０，４２２および４２４を含む第２のアレイのランプの位置が図４Ａに示されている。第１の配列のランプ４２６および４２８と第２の配列のランプ４１４，４２０，４２２および４２４とを含む、第１の配列および第２の配列におけるランプの位置が図４Ｂに示されている。
【００８７】
ランプは、寸法、強度、およびランプに提供されるパワーを含むランプの様々な特性に応じて、パターンを形成することができる。ランプによって形成される光パターンは、ランプが光を放射するスペースの全体の体積である。ある実施の形態では、光パターンもしくは照明体積は、ランプが化学線を照射またはその他の形式で提供することができかつ１つ以上の遊離基種への前駆物質化合物の分割もしくは変換を許容する空間の、面積または体積として定義される。
【００８８】
反応器４００の典型的な断面図を示す図４Ａおよび図４Ｂに示したように、管の第１のセット４１０ａ〜４１０ｃは互いに平行に配置されており、管の第２のセット４１２ａ〜４１２ｃは互いに平行に配置されている。図示したように、管の第１のセット４１０ａ〜４１０ｃは、管４１２ａ〜４１２ｃの第２のセットに対して直角に配置されている。ランプ４１４などのランプは、管４１０ａ〜４１０ｃおよび４１２ａ〜４１２ｃ内に分散されており、照明された場合、光パターン４１６を生じることができる。
【００８９】
１つ以上の紫外線ランプ、もしくはランプのセットは、照明ベクトルに対して平行な化学線を投射することを特徴とすることができる。照明ベクトルは、１つ以上のランプが化学線を放射する方向として規定することができる。典型的な実施の形態では、図４Ａに示したように、ランプ４２０および４２２を含むランプの第１のセットは、照明ベクトル４１８に対して平行な化学線を投射するように配置されている。
【００９０】
それぞれが、第１の照明ベクトルに平行な化学線を投射するように配置されている紫外線ランプの第１のセットを、励起させることができる。それぞれが、第２の照明ベクトルに平行な化学線を投射するように配置されている紫外線ランプの第２のセットも、励起させることができる。照明の方向と、紫外線ランプの第１のセットおよび紫外線ランプの第２のセットのうちの少なくとも一方の強度とのうちの少なくとも一方を調節することができる。紫外線ランプの各セットは、１つ以上の紫外線ランプを含むことができる。
【００９１】
利用されるまたは励起されるランプの数および使用されるランプの構成は、システムの特定の作動条件または要求に基づいて選択することができる。たとえば、特定のプロセスのために使用されるランプの数は、システムの特性または測定されたまたは計算されたパラメータに基づいて選択および制御することができる。たとえば、流入水または処理された水の測定されたパラメータは、ＴＯＣ濃度、温度および流量のうちのいずれ１つ以上を含むことができる。励起されるランプの数は、システムに加えられる過硫酸塩の濃度または量に基づいて選択および制御することもできる。たとえば、処理される水の流量が、あるしきい値、たとえば１３００ｇｐｍなどの公称または設計流量以下である場合に、特定の構成の１２個のランプを使用することができる野に対し、処理される水の流量がしきい値よりも高くなった場合には、より多くのランプを使用することができる。たとえば、流量が１３００ｇｐｍから選択されたより高いしきい値に増大すると、追加のランプを励起することができる。たとえば、処理される水の流量が１９００ｇｐｍに達した場合に、２４個のランプが使用されてよい。つまり、水の流量は、各反応器におけるどのランプが使用されるかおよび／または励起されるランプの数を決定する。
【００９２】
ある実施の形態では、紫外線ランプを１つ以上の照明強度レベルで作動させることができる。たとえば、使用される１つ以上のランプは、暗いモード、定格モードおよび増強モードのような複数の照明モード、たとえば低いモード、中間モードまたは高いモードで作動するように調節することができる。１つ以上のランプの照明強度は、ＴＯＣ濃度、温度および流量を含む、流入水または処理された水の測定されたパラメータのような、システムの特性または測定されたまたは計算されたパラメータに基づいて調節および制御することができる。１つ以上のランプの照明強度は、システムに加えられる過硫酸塩の濃度または量に基づいて調節および制御することもできる。たとえば、１つ以上のランプは、第１のＴＯＣ濃度のようなシステムの測定されたパラメータの所定のしきい値まで、暗いモードで使用することができる。測定されたまたは計算されたＴＯＣ濃度が、しきい値より高い第２のＴＯＣ濃度に達するかもしくはそれよりも高くなると、１つ以上のランプを定格モードに調節することができる。測定されたまたは計算されたＴＯＣ濃度が第２のしきい値に達するかまたはそれよりも高くなると、１つ以上のランプをさらに増強モードに調節することができる。
【００９３】
ランプおよびランプの照明強度を、調節のためのしきい値として同じまたは異なる測定されたパラメータおよび値を使用して、一緒にまたは別個に制御することができる。
【００９４】
ある実施の形態では、反応器は、第１のランプ構成および第１のランプ強度を意味する第１のモードで作動することができる。反応器は、特定の範囲にわたってまたはシステムの１つ以上のパラメータの選択されたまたは所望の値まで第１のモードで作動することができる。たとえば、反応器は、ＴＯＣ濃度、過硫酸塩の付加の量および／または割合、流入水の流量もしくは反応器を通過する水の流量のうちの１つ以上の、特定の範囲にわたってまたは第１のしきい値のような選択されたまたは所望の値まで、第１のモードで作動することができる。パラメータのうちの１つ以上の選択されたまたは所望の値、もしくは第１のしきい値以上では、反応器は、第２のランプ構成および第２のランプ強度のうちの少なくとも１つを意味する第２のモードで作動することができる。第２のしきい値以上では、反応器は、第３のランプおよび第３のランプ強度のうちの少なくとも１つを意味する第３のモードで作動することができる。
【００９５】
システムは、１つ以上の選択されたまたは所望のしきい値に基づいて、第３のモードから第２のモードへの、または第２のモードから第１のモードへの調節を可能にするように作動させることができる。システムは、１つ以上のしきい値レベルが選択されるまたはシステムに入力されるように作動させられることができ、システムは、１つ以上の作動モードで作動させることができる。
【００９６】
ある特定の実施の形態では、たとえば、第１のモードは、システムの設計流量能力の３０％未満、または流入水の目標ＴＯＣ濃度の３０％未満、または反応器に加えることができる過硫酸塩の付加の最大量もしくは割合の３０％未満で作動するシステムを意味してよい。第２のモードは、システムの設計流量能力の３０％〜１００％、または流入水の目標ＴＯＣ濃度の３０％〜１００％、または反応器に加えることができる過硫酸塩の付加の最大量もしくは割合の３０％〜１００％で作動するシステムを意味してよい。第３のモードは、システムの設計流量能力の１００％超、または流入水の目標ＴＯＣ濃度の１００％超、または反応器に加えることができる過硫酸塩の付加の最大量または割合の１００％超で作動するシステムを意味してよい。
【００９７】
ＴＯＣ測定は、システム、たとえばシステム１００またはシステム２００を通る水の流路に沿った１つ以上の箇所において行うことができる。ＴＯＣ測定は、化学線反応器または水流に前駆物質化合物を加える前に行うことができる。ある実施の形態において、ＴＯＣ測定は、ＴＯＣ測定を妨げる恐れがある水サンプルからイオン嵌合部を除去するために、混床式イオン交換塔を通じて処理された水試料において行われる。混床式イオン交換塔は、水から樹脂へのイオン種の転移を許容し、これにより、水からこれらの種の少なくとも一部を除去する、アニオン樹脂およびカチオン樹脂を有することができる。水からイオン種を除去することにより、ＴＯＣ測定をより正確に行うことができる。特定の例において、混床式イオン交換塔は、逆浸透ユニットの下流かつ化学線反応器の上流に配置されていてよい。混床式イオン交換塔は、ペンシルベニア州ウォーレンデールのSiemens Water Technologies Corp.から市販されているUSF TM NANO樹脂を利用してよい。
【００９８】
ＴＯＣ測定は、化学線主反応器２１８の下流または化学線副反応器２２１の下流において行うこともできる。
【００９９】
発明のある態様では、処理されるまたは処理されている水における化合物の測定を行うことができる。これは、水の特定を測定することを含むことができる。測定は、水における第１の種を目標種に変換すること、または水の特性を変化させること、および水の特性を再測定することを含むこともできる。ある例では、目標種は硫酸イオンであることができる。化合物の測定は、たとえば１ｐｐｍのレベルまで行うことができる。幾つかの例において、化合物の測定は、たとえば１００ｐｐｂ未満、１ｐｐｂ未満または０．５ｐｐｂ未満のレベルまで行うことができる。
【０１００】
ある実施の形態では、水における化合物の測定は、水または液体流の第１の導電率を測定すること、水または液体流の少なくとも一部を照射すること、照射後の水または液体流の第２の導電率を測定すること、および第１の導電率測定および第２の導電率測定に少なくとも部分的に基づいて化合物の濃度を計算することを含むことができる。測定された化合物は、過硫酸塩であることができる。水または液体流を照射することは、過硫酸塩を含む化合物の少なくとも一部を硫酸イオンに変換することを含むことができる。測定される化合物は、二酸化硫黄などの還元剤であることもできる。水または液体流を照射することは、二酸化硫黄を含む化合物の少なくとも一部を硫酸イオンに変換することを含むことができる。水における化合物の測定は、たとえばシステム１００またはシステム２００において、処理される水流に行うことができるか、またはシステム１００またはシステム２００において処理されている水の副流において行うことができる。
【０１０１】
図２に示したように、センサ２０７を使用して、水または液体流における化合物の量の測定を、たとえば濃度または導電率測定によって提供することができる。発明のある実施の形態では、容器２００の水流出口の第１の導電率を測定することができる。この水流は、紫外光によって照射されることができ、水流の第２の導電率を測定することができる。第１の導電率測定と第２の導電率測定とを比較することにより、水流における過硫酸塩の濃度または量を決定することができる。幾つかの実施の形態において、紫外光を利用する代わりに触媒が使用されてよい。
【０１０２】
同様に、センサ２０８を使用して、水または液体流における還元剤の量の測定を提供することができる。還元剤源２２４からの還元剤の付加箇所２３３より下流における水流の第１の導電率を、センサ２０８を使用して測定することができる。この水流は、紫外光によって照射されることができ、次いで、水流の第２の導電率を特定することができる。第１の導電率測定と第２の導電率測定とを比較することによって、水流における還元剤の濃度もしくは量を決定することができる。ある実施の形態では、紫外光を利用する代わりに触媒が使用されてよい。
【０１０３】
センサ２０７およびセンサ２０８を利用する発明の１つの実施の形態が、図５に示されている。化学線主反応器または副放射反応器からの出力であってよい水流５２０は、センサ５０７によって測定されてよい。センサ５０７は、水流５２０の第１の導電率を測定することができる。次いで、この水流は、紫外光によって照射されることができ、水流５２０の第２の導電率を測定することができる。制御装置５３２を使用して、水流における過硫酸塩の濃度または量を、第１の導電率測定と第２の導電率測定とを比較することによって決定することができる。
【０１０４】
同様に、センサ５０８を使用して、水または液体流５２６における二酸化硫黄などの還元剤の量の測定を提供することができる。還元剤の付加箇所５３０の下流における水流５２６の第１の導電率を、センサ５０８を使用して測定することができる。センサは、紫外光で水流５２６を照射することができ、次いで、水流５２６の第２の導電率を測定することができる。制御装置５３２を使用して、水流における還元剤の濃度または量を、第１の導電率測定と第２の導電率測定とを比較することによって決定することができる。次いで、センサ５０８の出力水流５２８は、システムを通過し続けてよい。
【０１０５】
水流５２０および水流５２６における、過硫酸塩の計算された濃度もしくは量および還元剤の計算された濃度もしくは量の少なくとも一方を、水流５２２に加えられる還元剤の割合または量を制御するために制御装置５３２によって利用することができる。発明の１つ実施の形態において、センサ５０７を使用して測定された過硫酸塩の計算された濃度に基づいて還元剤の最小限の量を提供するために、還元剤の割合または量が制御される。センサ５０８を使用して測定された化現在の計算された濃度に基づいて還元試合の最小限の量を提供するために、還元剤の割合または量を制御することもできる。
【０１０６】
ある実施の形態において、たとえば流れ２２２または５２２における過硫酸塩（Ｓ2Ｏ8）濃度は、以下の式に基づいて計算することができる：
Ｓ2Ｏ8（ｐｐｂ）＝［導電率セル２（μＳ）−導電率セル１（μＳ）］×γ
ここで、γは、たとえば硫酸塩の伝導度および過硫酸塩の伝導度に基づいて決定される定数である。
【０１０７】
図５は、２つの導電率セル（電気伝導率セル）を有するセンサ５０７および５０８のそれぞれを備えて示されているが、各センサ５０７および５０８は、水試料の第１の伝導度が測定され、水試料の照射が行われ、かつ水試料の第２の伝導度が測定される１つの導電率セルを有することができる。上記の式を、過硫酸塩濃度を決定するために使用することができ、この場合、「導電率セル２」は、水の第２の測定された伝導度を表し、「導電率セル１」は、水の第１の測定された伝導度を表す。
【０１０８】
ある実施の形態において、化学線反応器から出る照射された水における残留過硫酸塩を目標レベルに還元もしくは中和することが望ましい。これは、化学線主反応器の下流における付加的な紫外線ランプまたは化学線ランプを有することによって達せられてよく、これは、残留過硫酸塩を還元しかつＴＯＣを還元することを助けることができる。たとえば、図２は、残留過硫酸塩を還元しかつ水におけるＴＯＣを還元することを助けるために加えることができる化学線副反応器２２０を有する。
【０１０９】
触媒または還元剤を利用するなどの技術は、水流における残留過硫酸塩を還元または中和するために使用することができる。還元剤は、重亜硫酸塩および二酸化硫黄を含んでよい。還元剤は、過硫酸塩および還元剤の測定、またはシステムのその他の特徴または特性に基づいて水流に加えることができる。付加の割合は、システム変化の必要に応じてプロセス中に調節することができる。
【０１１０】
システム１００および２００は、さらに、１つ以上の制御システムまたは制御装置１０５および２３２を有することができる。制御システム１０５および２３２は、通常、処理システム１００および２００のプロセス流、構成要素またはサブシステムのうちの少なくとも１つの、少なくとも１つの特性、特徴、状態または条件を示すまたは表すように構成および配置された１つ以上のセンサまたは入力装置に接続されている。たとえば、制御システム１０５は、供給源１１０およびセンサ１０６，１０７および１０８のうちのいずれか１つ以上からの入力信号を受け取るように作用的に接続することができる。制御システム２３２は、供給源２１０およびセンサ２０６，２０７，２０８および２０９のうちのいずれか１つ以上からの入力信号を受け取るように作用的に接続することができる。入力信号は、供給源１１０からの水またはシステムにおける水流のあらゆる示強性またはあらゆる示量性を表すことができる。たとえば、入力信号は、図１のイオン交換塔１４０Ｌおよびイオン交換塔１４０Ｐからの処理された超純水のあらゆる示強性またはあらゆる示量性を表すことができる。入力信号は、入力信号は、逆浸透ユニット２１２からの、化学線副反応器２２０からの、または還元剤２３０の付加箇所の後の、処理された超純水のあらゆる示強性またはあらゆる示量性を表すこともできる。たとえば、供給源１１０または供給源２１０からの１つ以上の入力信号は、流入水または補給水の、抵抗率または導電率、流量、ＴＯＣ値、温度、圧力、金属の濃度、細菌のレベルまたは量、溶存酸素含有率および／または溶存窒素含有率を示すことができる。入力装置またはセンサ１０６，１０７および１０８、ならびに２０６，２０７，２０８および２０９は、同様に、入力装置またはセンサ１０６，１０７および１０８、ならびに２０６，２０７，２０８および２０９は同様に、システム１００またはシステム２００を通る少なくとも部分的に処理された水のあらゆる１つ以上のこのような表示を提供してよい。特に、センサのうちのいずれか１つは、少なくとも部分的に処理された水または超純水における温度、導電率、または特定の化合物または種の濃度を示すことができる。センサ１０６，１０７および１０８ならびに２０６，２０７，２０８および２０９のみが特に示されているが、たとえばセンサ１００および２００における１つ以上の温度センサ、導電率センサまたは抵抗センサを含む付加的なセンサが利用されてよい。
【０１１１】
制御システム１０５および２３２は、あらゆる１つ以上の入力信号を受け取り、処理システム１００および２００のあらゆる１つ以上のユニット操作部またはサブシステムへの１つ以上の駆動信号、出力信号および制御信号を生成するように構成することができる。例示したように、制御システム１０５および２３２は、たとえば、供給源１１０および／または２１０からのまたはシステムの別の位置からの水の流量、ＴＯＣレベル、またはそれら両方の表示を受け取ることができる。次いで、制御システム１０５および２３２は、必要であれば、反応器１２０または反応器２１８に真有する水流に導入される前駆物質化合物の付加の割合を調節するために、駆動信号を発生し、この駆動信号を前駆物質化合物の供給源１２２または供給源２１６に送信することができる。１つの実施の形態では、制御システム２３２は、たとえば、センサ２０７およびセンサ２０８からの水における特定の化合物もしくは種の濃度の指示を受け取ることができる。次いで、制御システム２３２は、必要で貼れば、付加箇所２３０において水流に導入された還元剤の付加の割合を調節するために、駆動信号を発生し、この駆動信号を還元剤の供給源２２４に送信することができる。駆動信号は、通常、１つ以上の入力信号、および目標のまたは所定の値または設定値に基づく。たとえば、供給源１１０または供給源２１０からの流入水のＴＯＣ値の指示を提供する入力信号が、目標ＴＯＣまたは許容ＴＯＣ値の範囲、すなわち公差範囲よりも高い場合、供給源１２２または供給源２１６からの前駆物質化合物の付加の量または割合を増大するために、駆動信号を生成することができる。特定の目標値は、通常は、フィールド選択され、設備ごとに異なる場合があり、下流の使用箇所要求に依存する。この構成は、本発明によれば、汚染物の除去を事前に行うことによって、望ましくない特性を有する水を提供することを回避し、また、システムの滞留時間または遅れ応答時間を保証することを回避し、これは、システムを流過する水および／または分析のために必要な時間の結果であることができる。
【０１１２】
ある実施の形態では、制御システム１０５および２３２は、たとえば、流量、ＴＯＣ濃度またはレベル、および／または過硫酸塩量または付加の割合の指示を受け取ることができ、駆動信号を発生し、この駆動信号を反応器１２０または反応器２１８または２２０、またはより特に、反応器のランプへ送信し、これにより、作動中の１つ以上のランプのうちの少なくとも１つおよびランプの強度を調節または変更する。駆動信号は、１つ以上の入力信号および目標のまたは所定の値または設定値、またはしきい値に基づくことができる。たとえば、供給源１１０または供給源２１０からの流入水のＴＯＣ値の指示を提供する入力信号が、目標ＴＯＣ値またはしきい値、または許容可能なＴＯＣ値の範囲、すなわち公差範囲よりも高い場合、駆動信号は、ランプ構成およびランプ強度のうちの少なくとも１つを調節することによって反応器の作動モードを調節するために駆動信号を生成することができる。
【０１１３】
制御システム１０５および２３２は、さらに、付加的な信号を発生し、この付加的な信号を、たとえば、反応器１２０，２１８または２２０における少なくとも１つの放射源によって放射される出力放射の強度またはパワーを励起または調節するために、送信してよい。つまり、前駆物質化合物の付加の量または割合、または反応器に進入する水流におけるＴＯＣのレベルに依存して、制御信号は、適切に、増分的にまたは比例的に増減されてよい。この特徴は、１つ以上の放射源の寿命を延長させ、エネルギ消費を減じるように機能する。
【０１１４】
制御システム１０５および２３２は、フィードバック配列において構成されてもよく、１つ以上の制御信号を生成し、この制御信号を、前駆物質化合物源１２２および２１３、および反応器１２０，２１８、および２２０、および還元剤源２２４のうちのあらゆる１つまたは両方に送信する。たとえば、分配システム１０３における超純水製品の、またはセンサ１０７および１０８からの、ＴＯＣ値または抵抗率またはそれら両方は、供給源１２２および反応器１２０のいずれかに制御信号を生成するように利用されてよい。
【０１１５】
高い初期ＴＯＣ変動の間、フィードフォワード制御を、機器遅れを補償するために利用することができる。この先取アプローチは、通常は汚染物の量に関する余剰において、前駆物質化合物を噴射する。安定ＴＯＣレベルの間、フィードバックアプローチが、フィードフォワード制御と共にまたはフィードフォワード制御なしで利用されてよい。
【０１１６】
制御システム１０５は、さらに、たとえばセンサ１０７または１０８、またはそれら両方からの入力信号に基づいてチラー１３０における熱伝達の大きさを調節する制御信号を生成し、送信してよい。制御信号は、所望のまたは所定の温度で分配システム１０３に処理された水を提供するために、チラー１３０に導入される冷却水の流量および／または温度を増減してよい。
【０１１７】
制御システム１０５は、さらに、ポンプ１６６を励起する制御信号を生成しかつ送信するか、またはポンプを流過する少なくとも部分的に処理された水の流量を調節する。ポンプが可変周波数ドライブを利用している場合、制御信号を生成することができ、これにより、ポンプモータ作動レベルを適切に調節して、目標流量値を達成する。これに代えて、作動信号は弁を作動させてよく、この弁は、ポンプ１６６からの少なくとも部分的に処理された流れの流量を調節する。
【０１１８】
本発明の制御システム１０５および２３２は、図６に概略的に示された１つ以上のプロセッサを用いて構成されていてよい。制御システム１０５は、たとえば、インテルPENTIUM(R) タイププロセッサ、モトローラPowerPC(R) プロセッサ、サンウルトラSPARC(R) プロセッサ、ヒューレットパッカードPA-RISC(R) プロセッサ、またはあらゆるその他のタイプのプロセッサまたはそれらの組合せなどの汎用コンピュータであってよい。これに代えて、制御システムは、特別にプログラムされた特殊用途ハードウェア、たとえば、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）または分析システム用の制御装置を含んでよい。
【０１１９】
制御システム１０５および２３２は、通常１つ以上のメモリデバイス６５０に接続された１つ以上のプロセッサ６０５を有することができ、メモリデバイス６５０は、たとえば、ディスクドライブメモリ、フラッシュメモリデバイス、ＲＡＭメモリデバイス、またはデータを記憶するためのそのたのデバイスのうちのいずれか１つ以上を含むことができる。メモリデバイス６５０は、通常、システム１００および２００および／または制御システム１０５および２３２の作動中にプログラムおよびデータ記憶するために使用される。たとえば、メモリデバイス６５０は、ある時間にわたるパラメータに関する履歴データ、およびオペレーティングデータを記憶するために使用されてよい。発明の実施の形態を実行するプログラミングコードを含むソフトウェアは、コンピュータ読取可能および／または書込可能な不揮発性記録媒体に記憶することができ、次いで、通常、メモリデバイス６５０に複製され、このメモリデバイスにおいてプロセッサ６０５によって実行することができる。このようなプログラミングコードは、複数のプログラミング言語、たとえばJava、Visual Basic、C、C#、またはC++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL、または様々なそれらの組合せのいずれかで書かれていてよい。
【０１２０】
制御システム１０５および２３２の構成部材は、たとえば同じデバイス内に集積された構成要素の間の１つ以上のバス、および／またはたとえば別個のデバイスに存在する構成要素の間のネットワークを含んでよい、相互接続機構６１０によって接続されていてよい。相互接続機構は、通常、システムの構成要素の間で通信、たとえばデータ、命令が交換されることを可能にする。
【０１２１】
制御システム１０５および２３２は、たとえばキーボード、マウス、トラックボール、マイクロフォン、タッチスクリーンからの１つ以上の入力信号i1,i2,i3,...,inを受け取る１つ以上の入力デバイス６２０、およびたとえば印刷デバイス、ディスクプレイスクリーンまたはスクリーンへ１つ以上の出力、駆動または制御信号s1,s2,s3,...,snを生成および送信する１つ以上の出力デバイス６３０をも有することができる。加えて、制御システム１０５および２３２は、１つ以上のインタフェース６６０を有してよく、このインタフェース６６０は、制御システム１０５または２３２を、システムの構成要素のうちの１つ以上によって形成されるネットワークに加えてまたはその代わりに、通信ネットワーク（図示せず）に接続することができる。
【０１２２】
発明の１つ以上の実施の形態によれば、１つ以上の入力デバイス６２０は、システム１００および２００の１つ以上の構成要素またはプロセス流の１つ以上の条件、パラメータまたは特性の測定、指示または表示を通常提供する、弁、ポンプおよびセンサ１０６，１０７および１０８ならびに２０６，２０７，２０８および２０９のような、しかしながらこれらに限定されない構成部材を含んでよい。これに代えて、センサ、調量弁および／またはポンプ、または全てのこれらの構成部材は、制御システム１０５および２３２に作用的に接続された通信ネットワークに接続されていてよい。たとえば、センサ１０６，１０７および１０８ならびに２０６，２０７，２０８および２０９は、制御システム１０５および２３２に直接に接続された入力装置として構成されていてよく、サブシステム１２２および１２４の調量弁および／またはポンプは、制御システム１０５に接続された出力装置として構成されていてよく、上記のうちの１つ以上のいずれも、通信網において制御システム１０５および２３２と通信するために、コンピュータシステムまたは自動化されたシステムに接続されていてよい。このような構成は、依然としてそれらの間にデータを提供しながら、１つのセンサが別のセンサから有意な距離に配置されるか、またはあらゆるセンサがあらゆるサブシステムおよび／または制御装置から有意な距離に配置されることを可能にする。
【０１２３】
制御システム１０５および２３２は、コンピュータ読取可能および／または書込可能な不揮発性記録媒体などの１つ以上の記憶媒体を有することができ、この記憶媒体に、たとえば１つ以上のプロセッサ６０５によって実行されるプログラムまたはその部分を形成する信号を記憶することができる。１つ以上の記憶媒体は、たとえば、ディスクドライブまたはフラッシュメモリであってよいまたはディスクドライブまたはフラッシュメモリを含んでよい。典型的な作動において、プロセッサ６０５が、本発明の１つ以上の実施の形態を実施するコードなどのデータを、１つ以上の記憶媒体から、たとえばメモリデバイス６４０に読み込ませることができ、このメモリデバイス６４０は、１つ以上の媒体よりも、１つ以上のプロセッサによる情報へのより迅速なアクセスを可能にする。メモリデバイス６４０は、通常、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）またはスタティックメモリ（ＳＲＡＭ）またはプロセッサ６０５へのおよびプロセッサ６０５からの情報伝達を容易にするその他の適切なデバイスのような、揮発性ランダムアクセスメモリである。
【０１２４】
制御システム１０５および２３２は、発明の様々な態様が実施されてよいコンピュータシステムの１つのタイプを例として示されているが、発明は、ソフトウェアにおいて、または例示的に示されたコンピュータシステムにおいて実施されることに限定されないことが認められるべきである。実際、たとえば汎用コンピュータシステムにおいて実施される以外に、制御システム、またはその構成要素またはサブシステムは、専用のシステムまたはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）としてまたは分散制御系において実施されてよい。さらに、発明の１つ以上の特徴または態様は、ソフトウェア、ハードウェアまたはファームウェア、またはそれらのあらゆる組合せにおいて実施されてよいことが認められるべきである。たとえば、プロセッサ６０５によって実行可能なアルゴリズムのうちの１つ以上のセグメントを、別個のコンピュータにおいて実行することができ、それらのコンピュータのそれぞれは１つ以上のネットワークを通じて通信することができる。
【０１２５】
システム１００は、さらに、ろ過装置１７２および１７４の膜の表面に保持されたあらゆる残留物、粒子またはその他の材料を浄化および／または除去するためのサブシステム１７６を有することができる。サブシステム１７６は、装置１７２および１７４の膜の温度サイクルを可能にする１つ以上の熱交換器およびポンプを有することができる。温度サイクルは、装置１７２および１７４のいずれかに高温水および低温水を交互に提供することによって制御システム１０５によって制御することができ、これにより、装置の構成部材の膨張および収縮を生ぜしめ、あらゆる保持された材料の除去を促進する。例示されていないが、サブシステム１７６はシステム１００のあらゆるユニット操作部に接続されてもよく、このようなユニット操作部のクリーニングおよび高温水浄化をも促進する。
【実施例】
【０１２６】
発明のこれらの実施の形態およびその他の実施の形態の機能および利点は、以下の実施例からさらに理解することができ、この実施例は、発明の１つ以上のシステムおよび技術の利益および／または利点を例示するが、発明の全範囲を例示するものではない。
【０１２７】
実施例１
この実施例は、図１の概略的な例示において実質的に示されたような発明の技術を利用するシステムを説明する。
【０１２８】
システム１００は、流入水源１１０に流体接続されており、表１に列挙されたそれぞれの品質および特徴を有する半導体製造ユニットに超純水を提供するように設計されている。
【０１２９】
前駆物質化合物源１２２は、過硫酸アンモニウムを提供するためにポンプを利用する。
【０１３０】
反応器１２０は、約２５４ｎｍでＵＶ放射を提供する、３つの直列に接続されたＵＶランプ（ＳＣＤ−１２０）を有する。
【０１３１】
チラー１３０は、水温を３℃低下させるように設計されたプレートおよびフレーム型熱交換器である。
【０１３２】
先行イオン交換塔１４０Ｌは、USF (TM) MEG PPQイオン交換樹脂の平行床を有する。
【０１３３】
微粒子フィルタ１５０は、０．０５ミクロンより大きな粒子を保持するように定格されている。
【０１３４】
脱気装置１６０は、３０ｍｍＨｇで真空源１６２に並列に接続された２つの膜コンタクタを有する。
【０１３５】
ポンプ１６６は、１００ｐｓｉｇで３５ｇｐｍを提供するように定格された変速ドライブを利用する。
【０１３６】
ポリッシュイオン交換塔１４０Ｐは、USF(TM) MEG PPQイオン交換樹脂の直列に接続された床を有する。
【０１３７】
限外ろ過装置は、Asahi Chemical Companyから市販されているOLT-5026G限外ろ過膜を利用する。
【０１３８】
利用されるオンラインセンサは、表２に列挙されている。
【０１３９】
【表１】
2014508033.tif 000003
【０１４０】
【表２】
2014508033.tif 000004
【０１４１】
超純水製品の品質を示す図７は、所望の特性を有する水は、本発明のシステムおよび技術（「LUPW」で示されている）によって処理され、既存の給水システム（「polish」で示されている）および代替的な装置（「Entegris」）で示されている）と比較されることができることを示している。図７に示したように、本発明のシステムは、流入水品質の変動の間にさえも、低いＴＯＣレベルを維持することができる。
【０１４２】
実施例２
この実施例は、図２の概略図に実質的に示された発明の技術を利用するシステムを説明する。この実施例では、化学線副反応器は利用されず、還元剤源２２４は利用されなかった。
【０１４３】
システム２００は、流入水源２１０に流体接続可能であり、半導体製造ユニットに超純水を提供するように設計されている。
【０１４４】
前駆物質化合物源２１６は、水流２１４に過硫酸アンモニウムを提供する。
【０１４５】
主反応器２１８は、３つの直列に接続された化学線反応器の第１のセットを有し、これらの化学線反応器は、３つの直列に接続された化学線反応器の第２のセットと並列に位置決めされている。各反応器は、約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍの範囲のＵＶ放射を提供する。
【０１４６】
図８は、時間に対する全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のプロットを示しており、図８において、反応器２１８の上流の流入水品質は、符号◆によって表されており、処理された水の品質は、符号＊によって表されたデータポイントによって示されている。図８は、全有機炭素（ＴＯＣ）レベルを約１ｐｐｂ以下に減じることができることを示している。
【０１４７】
図８に示された流入水ＴＯＣにおいて観察されたノイズにより、超純水樹脂（ペンシルベニア州ウォーレンデールのSiemens Water Technologies Corp.のUSF(TM) NANO樹脂）を含んでいた混合床塔が、不規則な測定の原因となる場合があったイオン成分を除去するために、流入水ＴＯＣ濃度センサの上流かつ逆浸透膜の下流に付加された。
【０１４８】
時間に対する全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のプロットを示す図９は、流入水ＴＯＣ測定を、ＴＯＣ濃度センサの上流における混合床塔の使用により安定化させることができることを示している。図９に示したように、ＴＯＣレベルは、発明のシステムおよび技術を利用することによって約１ｐｐｂ以下に減じることができ、流入水品質の変動の間も低いＴＯＣレベルを維持することができる。再び、反応器２１８の上流の流入水品質は、符号◆によって表されたデータポイントによって示されており、反応器２１８の下流の処理された水の品質は、符号＊によって表されたデータポイントによって示されている。図９は、高レベルの制御を、流入ＴＯＣの高い変動の場合にも達成することができることを実証している。 たとえば、処理された水の品質は、第１日の約２０時１０分〜２１時３５分、および第２日の約５時２４分〜８時００分のＴＯＣの大きな変動の間、１ｐｐｂのＴＯＣ以下にとどまっていた。
【０１４９】
実施例３
この実施例は、図２の概略図に実質的に示され、かつ実施例２において説明された発明の技術を利用するシステムを説明する。
【０１５０】
時間に対する全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のプロットを示す図１０および図１１は、流入水ＴＯＣレベルを、本発明のシステムおよび技術を利用することにより、約３ｐｐｂ以下、ほとんど全ての例において１ｐｐｂ未満に減じることができることを示している。 図１０は、尿素を含有する流入水に関するデータを示しており、図１１は、イソプロピルアルコールを含有する流入水に関するデータを示している。図１０において、ＴＯＣ濃度は、示された時間を通じて変動している。 本発明のシステムおよび技術は、尿素を含有する水を処理することができ、一貫して、処理された水を低いＴＯＣ濃度で提供することができることが明らかである。図１１において、ＴＯＣ濃度は、第３日に著しく急増している。 本発明のシステムおよび技術は、低いＴＯＣ濃度で水を提供するために、イソプロピルアルコールを含有する水を処理することができ、処理された水におけるＴＯＣ濃度を３ｐｐｂ以下に維持するために、ＴＯＣ濃度急増を管理する能力を有する。この特定の実施例において、システムの変更によって、たとえば過硫酸塩ポンプのポンピング能力を増大させることによって、処理された水のより低いＴＯＣ濃度、たとえば１ｐｐｂ未満を達成することが可能である。
【０１５１】
実施例４
この実施例は、図２の概略図に実質的に示され、かつ実施例２および３において説明された発明の技術を利用するシステムを説明する。
【０１５２】
過硫酸塩濃度測定が、水流の第１の導電率を測定し、水流に紫外光を提供し、かつ水流の第２の導電率を測定するセンサ２０７を用いて行われた。過硫酸塩濃度は、以下の式に基づいて計算された。
Ｓ2Ｏ8（ｐｐｂ）＝［導電率セル２（μＳ）−導電率セル１（μＳ）］×γ
ここで、γは、硫酸塩の導電率および過硫酸塩の導電率に基づいて計算された定数である。
【０１５３】
図１２は、時間に対する残留過硫酸塩のプロットを示している。図１２に示したように、測定可能な量の過硫酸塩が、処理された水において検出された。処理された水流における残留過硫酸塩の量を減じ、かつ付加的なＴＯＣ還元を可能にするために、化学線主反応器の下流に化学線副反応器が付加された。副反応器２２１は、２つの直列に接続された化学線反応器の第１のセットを有し、これらの化学線反応器は、２つの直列に接続された化学線反応器の３つの付加的なセットと並列に位置決めされている。各反応器は、約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍのＵＶ放射を提供する。
【０１５４】
加えて、処理された水流における残留過硫酸塩を還元または中和するために、二酸化硫黄が水流に加えられた。図５に示したように、システムに加えられる二酸化硫黄の量を測定および制御するために、二酸化硫黄濃度センサもシステムに加えられた。二酸化硫黄測定は、図１３に示されたプロットを利用して計算することができ、第１の導電率測定と第２の導電率測定との間の導電率の変化に対する二酸化硫黄濃度を、水流における二酸化硫黄の量を決定するために利用することができる。
【０１５５】
ここでは発明の幾つかの実施の形態を説明してきたが、前記のことは単に例示的であって、限定するものではなく、例としてのみ示されていることは当業者に明白であるべきである。多くの変更およびその他の実施の形態は、当業者の考える範囲のものであり、発明の範囲に含まれると考えられる。特に、ここに示された実施例の多くは、方法行為およびシステム要素の特定の組合せを含むが、それらの行為およびそれらの要素は、同じ目的を達成するためにそのたの形式で組み合わされてよいことが理解されるべきである。
【０１５６】
ここに説明されたパラメータおよび構成は例示的であり、実際のパラメータおよび／または構成は、発明のシステムおよび技術が使用される特定の用途に依存するということを当業者は認めるべきである。当業者は、日常的な実験の範囲で、発明の特定の実施の形態の均等物をも認識するまたは確認することができるべきである。したがって、ここに説明された実施の形態は、例としてのみ示されており、添付の請求の範囲およびその均等物の範囲で、発明は、具体的に説明されたもの以外の形式で実施されてよいことが理解されるであろう。
【０１５７】
さらに、発明は、ここに説明された各特徴、システム、サブシステムまたは技術、および２つ以上の特徴、システム、サブシステムまたは技術のあらゆる組合せに向けられており、２つ以上の特徴、システム、サブシステムおよび／または方法のあらゆる組合せは、このような特徴、システム、サブシステムおよび技術が相互に矛盾していないならば、請求項において具体化されているような発明の範囲に含まれると考えられることも認められるべきである。さらに、１つの実施の形態だけに関連して説明された行為、要素および特徴は、他の実施の形態における同様の役割から排除されることが意図されていない。
【０１５８】
ここで使用される場合、「複数」とは、２つ以上のアイテムもしくは構成要素をいう。「含む」や「有する」などの用語は、記載された説明におけるものであるか、請求の範囲および同様のものにおけるものであるかに拘わらず、範囲の決まっていない用語である、すなわち、「含むが、それに限定されない」という意味である。つまり、このような用語の使用は、以後に挙げるアイテムおよびその均等物、ならびに付加的なアイテムを包含することを意味する。「から成る」および「から実質的に成る」という接続語句のみが、請求項に関して、それぞれ、範囲を限定したまたは範囲を限定したことに準ずる語句である。請求項の要素を修正するための、請求項における「第１」、「第２」、「第３」などの順序づける用語の使用は、それ自体、別の請求項要素に対するある１つの請求項要素のいかなる優先度、先行または順序、または方法の行為が行われる一時的な順序を意味するものではなく、請求項要素を区別するために、単に、ある名称を持つ１つの請求項要素を、同じ名称を持つ別の要素と区別するための（しかし順序を示す用語の使用のために）ラベルとして使用されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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