JP2001291694A - オゾン溶解水供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オゾン溶解水を、使用場所の直近にオゾン溶解
水製造装置を設置できないような状況においても、使用
濃度より格段に高い濃度のオゾン溶解水を製造する必要
がなく、溶存オゾン濃度の管理が容易な、オゾン利用効
率の高いオゾン溶解水供給装置を提供する。 【解決手段】オゾンガスと被溶解水とを接触させるオゾ
ンガス溶解器を備え、オゾン溶解水と未溶解ガスとを気
液混合流体として排出する第１ユニットと、オゾン溶解
水と未溶解ガスとが気液混合流体として流入し、オゾン
溶解水と未溶解ガスとを分離する気液分離装置を備えた
第２ユニットを有するオゾン溶解水供給装置であって、
第１ユニットが、オゾン溶解水を使用する場所から離間
した場所に設置され、第２ユニットが、オゾン溶解水を
使用する場所に設置され、第１ユニットと第２ユニット
が、オゾン溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体を導く
導管により接続されてなることを特徴とするオゾン溶解
水供給装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン溶解水供給
装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、電子材料の
洗浄や表面処理などに使用されるオゾン溶解水を、使用
場所の直近にオゾン溶解水製造装置を設置できないよう
な状況においても、使用濃度より格段に高い濃度のオゾ
ン溶解水を製造する必要がなく、溶存オゾン濃度の管理
が容易な、オゾン利用効率の高いオゾン溶解水供給装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン溶解水は、非常に高い酸化力を有
し、被洗浄物の表面に付着した有機物や金属汚染物など
を、酸化分解して除去する機能を有する。また、清浄な
オゾン溶解水は、清浄なケミカル酸化膜をシリコンウェ
ーハ上に形成することができる。このように、さまざま
な機能が認められるようになったオゾン溶解水を活用す
るために、種々のオゾン溶解水製造装置が開発され、実
用化されている。オゾン溶解水製造装置のオゾン溶解部
としては、耐オゾン性に優れた溶解膜を内蔵したモジュ
−ルが広く使用されている。これに対し、本発明者ら
は、装置の簡素化と溶存オゾン濃度の応答性を改善する
ものとして、エジェクターなどを用いた気液直接接触溶
解方式の装置を開発した。気液直接接触溶解方式の装置
は、膜溶解方式と異なり、オゾン溶解水中にオゾンガス
の気泡が混在するので、オゾンガス溶解部下流側に設置
した気液分離装置で余剰のガスを分離したオゾン溶解水
が洗浄機などに導かれる。いずれの方式においても、オ
ゾン溶解水中の溶存オゾンは、自己分解によって酸素ガ
スに変換していく。このために、オゾン溶解水製造装置
からユースポイントである洗浄機などまでの配管距離が
長くなるほど、溶存オゾン濃度が低下する点が、オゾン
溶解水利用において避けられない問題であった。それゆ
えに、オゾン溶解水製造装置は、洗浄機などのできるだ
け近くに設置して、配管距離を短くし、濃度低下の影響
をできるだけ小さくするか、あるいは、配管中での濃度
の低下分を見越して、濃度を高めに設定したオゾン溶解
水を製造することが必要となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子材料の
洗浄や表面処理などに使用されるオゾン溶解水を、使用
場所の直近にオゾン溶解水製造装置を設置できないよう
な状況においても、使用濃度より格段に高い濃度のオゾ
ン溶解水を製造する必要がなく、溶存オゾン濃度の管理
が容易な、オゾン利用効率の高いオゾン溶解水供給装置
を提供することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、オゾン溶解水供給
装置を、オゾンガス溶解器を有する第１ユニットと、気
液分離装置を有する第２ユニットに分割し、両ユニット
を導管で接続することにより、使用場所におけるオゾン
溶解水供給装置の占める空間を削減し、しかも安定して
効率的にオゾン溶解水を供給し得ることを見いだし、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、（１）オゾンガスと被溶解水とを接触さ
せるオゾンガス溶解器を備え、オゾン溶解水と未溶解ガ
スとを気液混合流体として送出する第１ユニットと、オ
ゾン溶解水と未溶解ガスとが気液混合流体として流入
し、オゾン溶解水と未溶解ガスとを分離する気液分離装
置を備えた第２ユニットを有するオゾン溶解水供給装置
であって、第１ユニットが、オゾン溶解水を使用する場
所から離間した場所に設置され、第２ユニットが、オゾ
ン溶解水を使用する場所に設置され、第１ユニットと第
２ユニットが、オゾン溶解水と未溶解ガスとの気液混合
流体を導く導管により接続されてなることを特徴とする
オゾン溶解水供給装置、（２）第１ユニットに、オゾン
ガス溶解器、被溶解水導入管、オゾンガス供給管及び気
液混合流体送出管とともに、被溶解水供給ポンプ、脱気
装置、触媒反応塔、ろ過装置、オゾン発生器、薬剤貯
槽、薬剤供給ポンプ、薬剤注入口、水質計測機器、排オ
ゾン溶解水処理装置、排オゾンガス処理装置からなる周
辺機器群のうち１又は２以上の機器が付設された第１項
記載のオゾン溶解水供給装置、（３）第２ユニットに、
気液分離装置、気液混合流体の入口配管、オゾン溶解水
の出口配管及び分離されたガス排出用のガス導管ととも
に、薬剤注入口及び／又は水質計測機器が付設された第
１項記載のオゾン溶解水供給装置、及び、（４）第１ユ
ニットと第２ユニットが、別個の筐体又は架台に収納さ
れた第１項記載のオゾン溶解水供給装置、を提供するも
のである。さらに、本発明の好ましい態様として、
（５）第１ユニットのオゾン溶解器が、オゾンガスと被
溶解水とを直接接触させる装置である第１項記載のオゾ
ン溶解水供給装置、（６）オゾンガスと被溶解水を直接
接触させる装置が、オゾンガスを被溶解水中へ吸い込む
エジェクター又はガス溶解ポンプである第５項記載のオ
ゾン溶解水供給装置、（７）水質計測機器が、pH計又は
電気伝導度計である第２項又は第３項記載のオゾン溶解
水供給装置、（８）水質計測機器が、気液分離装置の下
流側に設けられた溶存オゾン濃度計又は酸化還元電位計
である第３項記載のオゾン溶解水供給装置、及び、
（９）第２ユニットが、洗浄機の直近又は洗浄機の内部
に設置された第１項記載のオゾン溶解水供給装置、を挙
げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のオゾン溶解水供給装置
は、オゾンガスと被溶解水とを接触させるオゾンガス溶
解器を備え、オゾン溶解水と未溶解ガスとを気液混合流
体として送出する第１ユニットと、オゾン溶解水と未溶
解ガスとが気液混合流体として流入し、オゾン溶解水と
未溶解ガスとを分離する気液分離装置を備えた第２ユニ
ットを有するオゾン溶解水供給装置であって、第１ユニ
ットが、オゾン溶解水を使用する場所から離間した場所
に設置され、第２ユニットが、オゾン溶解水を使用する
場所に設置され、第１ユニットと第２ユニットが、オゾ
ン溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体を導く導管によ
り接続される。本発明装置において、第１ユニットに
は、さらに、オゾンガス溶解器へ被溶解水を導入するた
めの被溶解水導入管、オゾンガス溶解器へオゾンガスを
供給するためのオゾンガス供給管及びオゾン溶解水と未
溶解ガスとを気液混合流体として送出するための気液混
合流体送出管を備えることが好ましい。オゾンガスを溶
解してオゾン溶解水となる被溶解水は、通常は超純水が
使用される。本発明装置において、オゾンガスと被溶解
水を接触させるオゾンガス溶解器に特に制限はなく、例
えば、エジェクター、吸引型のガス溶解ポンプ、バブリ
ング装置、気体透過膜装置などを挙げることができる。
これらの中で、エジェクターと吸引型のガス溶解ポンプ
は、オゾンガスを加圧して供給する必要がなく、オゾン
ガスの供給が容易であり、オゾン溶解水と未溶解ガスと
の気液混合流体を直接得ることができるので、好適に用
いることができる。エジェクターは、耐オゾン性に優れ
た部材による簡素な装置構成が可能なので、特に好適に
用いることができる。

【０００６】第１ユニットのオゾンガス溶解器から送出
されるオゾン溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体は、
第１ユニットと第２ユニットを接続する導管を経由し
て、第２ユニットに導かれる。オゾン溶解水と未溶解ガ
スとの気液混合流体の状態に特に制限はなく、例えば、
オゾン溶解水中に未溶解ガスが気泡となって分散した状
態とすることができ、あるいは、オゾン溶解水の水相と
未溶解ガスの気相が巨視的に２相となった状態とするこ
ともできる。本発明装置においては、第１ユニットに、
被溶解水供給ポンプ、脱気装置、触媒反応器、ろ過装
置、オゾン発生器、薬剤貯槽、薬剤供給ポンプ、薬剤注
入口、水質計測機器、排オゾン溶解水処理装置、排オゾ
ンガス処理装置からなる周辺機器群のうち１又は２以上
の機器を付設することができる。被溶解水供給ポンプに
特に制限はなく、例えば、ピストンポンプ、プランジャ
ーポンプ、ブースターポンプ、タービンポンプ、ボリュ
ートポンプなどを挙げることができる。これらの中で、
ブースターポンプを好適に用いることができる。オゾン
溶解水を製造するためには、被溶解水を加圧することが
好ましく、エジェクターを用いてオゾンガスを被溶解水
配管中に引き込む場合には、被溶解水の水圧を高めてお
くことか特にに好ましい。脱気装置に特に制限はなく、
例えば、真空脱気装置、減圧膜脱気装置などを挙げるこ
とができる。被溶解水をあらかじめ脱気して溶存気体の
飽和度を低下させ、ガス溶解キャパシティーに空きをつ
くったのちオゾンガスを溶解することにより、短時間で
高濃度にオゾンガスを溶解することができる。

【０００７】付設する触媒反応器は、酸化還元触媒を充
填した触媒反応器であることが好ましく、パラジウム担
持触媒を充填した触媒反応器であることがより好まし
い。被溶解水が、紫外線照射処理された超純水である
と、水中にオゾンの分解を促進する微量物質が存在する
が、被溶解水を酸化還元触媒と接触させることにより、
水中のオゾン分解促進物質を除去して、オゾン溶解水の
オゾン濃度の低下を抑制することができる。ろ過装置に
使用するろ過膜に特に制限はなく、例えば、限外ろ過
膜、精密ろ過膜、逆浸透膜などを挙げることができる。
ろ過装置を用いて被溶解水をろ過することにより、被溶
解水供給ポンプ、酸化還元触媒などに由来する微粒子を
除去して、被溶解水の純度を維持することができる。付
設するオゾン発生器に特に制限はなく、例えば、水を電
気分解してオゾンガスと酸素ガスの混合ガスを生成する
装置、酸素ガスを原料として無声放電や沿面放電などに
よりオゾンガスと酸素ガスの混合ガスを生成する装置な
どを挙げることができる。薬剤貯槽には、例えば、pH調
整剤、洗浄促進剤などを貯留することができる。pH調整
剤としては、例えば、塩酸、炭酸、炭酸ガスなどの酸
や、アンモニア水、アンモニアガス、テトラアルキルア
ンモニウムハイドロオキサイドなどのアルカリなどを挙
げることができる。薬剤供給ポンプを付設することによ
り、これらの薬剤をオゾンガス溶解前の被溶解水又はオ
ゾンガス溶解後のオゾン溶解水に、第１ユニット又は第
２ユニットに設けた薬剤注入口を介して添加することが
できる。炭酸ガスは、オゾンガスに混入してオゾンガス
溶解器で添加することもできる。オゾン溶解水を洗浄に
用いる場合、これらの薬剤を添加することにより、洗浄
力を高めることができる。水質計測機器を付設すること
により、溶解オゾン濃度、pH、電気伝導度などを計測
し、必要に応じて、オゾンガス供給量や薬剤供給量など
を制御することができる。

【０００８】第１ユニットに排オゾン溶解水処理装置を
付設することにより、使用されなかったオゾン溶解水及
び水質測定用の試料水として採取されたオゾン溶解水中
のオゾンを分解し、被溶解水として再使用し、あるい
は、前工程に返送して被溶解水製造のための原水とする
ことができる。排オゾン溶解水処理装置としては、例え
ば、オゾン分解触媒や活性炭を充填した容器や、紫外線
照射装置などを挙げることができる。また、排オゾンガ
ス処理装置を付設することにより、第２ユニットの気液
分離装置で分離したオゾン含有気体を移送し、オゾンガ
スを分解することにより無害化して大気中に放出するこ
とができる。排オゾンガス処理装置としては、例えば、
オゾン分解触媒、活性炭、活性炭混練不活性担体などを
充填した容器や、紫外線照射装置などを挙げることがで
きる。さらに、第１ユニットには、上記の周辺機器群に
関連する配管、弁、制御器、電気配線などを付設するこ
とができる。本発明のオゾン溶解水供給装置において、
第２ユニットに備える気液分離装置に特に制限はなく、
例えば、水とガスの比重差を利用した容器状の気液分離
装置、ガスの通過を妨げる機構を内蔵した気液分離装置
などを挙げることができる。気液分離装置は小容量であ
って、溶存オゾン濃度の応答性が良好で、かつ第２ユニ
ットを洗浄機などのオゾン溶解水使用場所の直近又は内
部に設置し得るものであることが好ましい。

【０００９】本発明装置においては、第２ユニットに、
気液分離装置、気液混合流体の入口配管、オゾン溶解水
の出口配管及び分離されたガス排出用のガス導管ととも
に、薬剤注入口及び／又は水質計測機器を付設すること
が好ましい。気液分離装置において分離されたガスは、
ガス排出用のガス導管を経由して第１ユニットに付設さ
れた排オゾンガス処理装置に移送し、処理することがで
きる。第２ユニットに設けた薬剤注入口からは、pH調整
剤、洗浄促進剤などを注入することができる。薬剤の注
入は、第１ユニット内であってもかまわない。気液分離
後のオゾン溶解水に薬剤を注入する場合は、オゾン溶解
水出口配管に薬剤注入口を設けることができる。第１ユ
ニットに付設した薬剤貯槽から、薬剤配管を第２ユニッ
トまで配設し、第２ユニットに付設した薬剤注入口より
薬剤を注入することができる。水質計測機器としては、
例えば、溶存オゾン濃度計、酸化還元電位計、pH計、電
気伝導度計などを挙げることができる。水質計測機器
は、オゾン溶解水出口配管を通るオゾン溶解水と接触す
るようにセンサーを設置し、あるいは、オゾン溶解水出
口配管に、水質測定用のサンプリング口を設けることが
できる。これらの水質計測機器を用いて計測することに
より、オゾンガス供給量や薬剤供給量などを制御して、
オゾン溶解水の水質を調整することができる。pH計と電
気伝導率計は、薬剤注入口の下流側に設置することが好
ましく、溶存オゾン濃度計と酸化還元電位計は気液分離
部の下流側に設置することが好ましい。

【００１０】本発明装置によりオゾン溶解水を洗浄水と
して供給する場合、第２ユニットは、洗浄機の直近又は
洗浄機の内部に設置することが好ましい。本発明装置
は、オゾンガス溶解器を備えた第１ユニットと、気液分
離装置を備えた第２ユニットに分割し、１つのシステム
として使用する。第１ユニットは、洗浄機などのオゾン
溶解水を使用する場所に近接させる必要がなく、例え
ば、洗浄機が設置されているクリーンルームの外に設置
することもできる。第２ユニットは、可能な限り小型化
して、オゾン溶解水が使用される場所、例えば、洗浄機
の直近、洗浄機の内部などに設置する。第２ユニットに
おいて、気液分離により得られたオゾン溶解水は、第２
ユニット近傍の一つのユースポイントに送って使用する
ことができ、あるいは、近傍にある複数のユースポイン
トに送って使用することもできる。しかし、第２ユニッ
トからオゾン溶解水が送られるユースポイントは、第２
ユニットから数ｍ以内の距離にあることが好ましい。第
２ユニットとユースポイントの距離が離れすぎると、気
液分離後のオゾン溶解水であるために、溶解しているオ
ゾンが自己分解してもオゾンの補給がなく、溶存オゾン
濃度が低下するおそれれがある。本発明装置において、
第１ユニット及び第２ユニットは、それぞれ別個の筐体
内に各機器を収容して形成することが好ましい。あるい
は、筺体の代わりに、各機器を架台に載置してユニット
化することもできる。本発明装置において、第２ユニッ
トは可能な限り小型化することが好ましいが、オゾン溶
解水を使用する場所に許容スペースがある場合は、第１
ユニットの任意収容機器の一部を第２ユニットに収容す
ることもできる。

【００１１】図１は、本発明のオゾン溶解水供給装置の
構成の一態様の概念図である。本態様においては、第１
ユニット１がオゾンガスと被溶解水とを接触させるオゾ
ンガス溶解器としてエジェクター２を備え、第１ユニッ
ト内に付設されたオゾン発生器３で製造されるオゾンガ
スが、エジェクターに供給される。エジェクターから送
出されるオゾン溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体
は、導管４を経由して、洗浄機５の直近に設置された第
２ユニット６内に備えられた気液分離装置７に導かれ
る。気液分離装置において未溶解ガスが分離、除去され
たオゾン溶解水は、洗浄機内のユースポイント８におい
て使用される。図２は、本発明装置の構成の他の態様の
概念図である。本態様においては、第１ユニット１がオ
ゾンガスと被溶解水とを接触させるオゾンガス溶解器と
してエジェクター２を備え、第１ユニット内に付設され
たオゾン発生器３で製造されるオゾンガスが、エジェク
ターに供給される。エジェクターから送出されるオゾン
溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体は、導管４を経由
して、洗浄機５の内部に設置された第２ユニット６内に
備えられた気液分離装置７に導かれる。気液分離装置に
おいて未溶解ガスが分離、除去されたオゾン溶解水は、
洗浄機内のユースポイント８において使用される。本発
明装置を用いることにより、洗浄機などの近傍にオゾン
発生器を設置するスペ−スがない場合にも、洗浄機など
の直近まで気液混合状態のオゾン水を送ることができる
ので、オゾンガス溶解器出口と溶存オゾン濃度にほとん
ど差のないオゾン溶解水を洗浄機などの直近まで送るこ
とができる。これにより、従来のオゾン溶解水製造装置
を洗浄機に隣接させる場合と同等の溶存オゾン濃度管理
が可能となり、送水中の溶存オゾン濃度の低下を最小限
にとどめることができる。第２ユニットを洗浄機の内部
に設置する場合には、気液分離後のオゾン溶解水の送水
距離を最短にすることができるので、オゾンの自己分解
による溶存オゾン濃度の変動を最小限にとどめることが
できる。本発明装置は、オゾン溶解水供給に必要な装置
及び機器を、あらかじめ効率よく配置し、収容してユニ
ット化しておくことにより、オゾン溶解水を使用する現
場で容易に設置することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明装置を用いることにより、洗浄機
などの近傍にオゾン溶解水製造装置を設置するスペース
がない場合であっても、洗浄機などの直近までの送水配
管中における溶存オゾン濃度の低下を抑制することがで
きる。このために、濃度低下分を見越して高濃度に設定
したオゾン溶解水を製造する必要がなく、使用オゾン量
を低減し、オゾン発生器を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明装置の構成の一態様の概念図で
ある。

【図２】図２は、本発明装置の構成の他の態様の概念図
である。

【符号の説明】

１ 第１ユニット ２ エジェクター ３ オゾン発生器 ４ 導管 ５ 洗浄機 ６ 第２ユニット ７ 気液分離装置 ８ ユースポイント

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オゾンガスと被溶解水とを接触させるオゾ
   ンガス溶解器を備え、オゾン溶解水と未溶解ガスとを気
   液混合流体として送出する第１ユニットと、オゾン溶解
   水と未溶解ガスとが気液混合流体として流入し、オゾン
   溶解水と未溶解ガスとを分離する気液分離装置を備えた
   第２ユニットを有するオゾン溶解水供給装置であって、
   第１ユニットが、オゾン溶解水を使用する場所から離間
   した場所に設置され、第２ユニットが、オゾン溶解水を
   使用する場所に設置され、第１ユニットと第２ユニット
   が、オゾン溶解水と未溶解ガスとの気液混合流体を導く
   導管により接続されてなることを特徴とするオゾン溶解
   水供給装置。
2. 【請求項２】第１ユニットに、オゾンガス溶解器、被溶
   解水導入管、オゾンガス供給管及び気液混合流体送出管
   とともに、被溶解水供給ポンプ、脱気装置、触媒反応
   塔、ろ過装置、オゾン発生器、薬剤貯槽、薬剤供給ポン
   プ、薬剤注入口、水質計測機器、排オゾン溶解水処理装
   置、排オゾンガス処理装置からなる周辺機器群のうち１
   又は２以上の機器が付設された請求項１記載のオゾン溶
   解水供給装置。
3. 【請求項３】第２ユニットに、気液分離装置、気液混合
   流体の入口配管、オゾン溶解水の出口配管及び分離され
   たガス排出用のガス導管とともに、薬剤注入口及び／又
   は水質計測機器が付設された請求項１記載のオゾン溶解
   水供給装置。
4. 【請求項４】第１ユニットと第２ユニットが、別個の筐
   体又は架台に収納された請求項１記載のオゾン溶解水供
   給装置。