JP2002166270A - 光化学反応装置 - Google Patents
光化学反応装置Info
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Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で効率の高いオゾン水供給装置を提供す
ること。 【解決手段】 紫外線透過可能な螺旋管3と、螺旋管3
の中央に配置された紫外線発生源としてのキセノンラン
プ2とを有し、外側を反射筒4で覆う。液体および気体
を螺旋管3の一端からそれぞれ別個に導入する供給口
5,6を設け、螺旋管3の他端には気体および液体をそ
れぞれ分離して排出する排出口7,8を設ける。螺旋管
3内に液体および気体が交互に配された層が形成される
よう、螺旋管3の管体の内径や液体および気体の供給量
を設定する。キセノンランプ2による紫外線の照射を受
け、気体中の酸素からオゾンが生成される。このオゾン
を含む空気は常に新鮮な液体に接触して効率良く液体中
にオゾンを溶解させる。オゾンが溶解された水は螺旋管
3内を移動し、排出口7から排出される。
ること。 【解決手段】 紫外線透過可能な螺旋管3と、螺旋管3
の中央に配置された紫外線発生源としてのキセノンラン
プ2とを有し、外側を反射筒4で覆う。液体および気体
を螺旋管3の一端からそれぞれ別個に導入する供給口
5,6を設け、螺旋管3の他端には気体および液体をそ
れぞれ分離して排出する排出口7,8を設ける。螺旋管
3内に液体および気体が交互に配された層が形成される
よう、螺旋管3の管体の内径や液体および気体の供給量
を設定する。キセノンランプ2による紫外線の照射を受
け、気体中の酸素からオゾンが生成される。このオゾン
を含む空気は常に新鮮な液体に接触して効率良く液体中
にオゾンを溶解させる。オゾンが溶解された水は螺旋管
3内を移動し、排出口7から排出される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光化学反応装置に
関し、特に、気体および/または液体に紫外線を照射し
てオゾン等の生成物を得るのに好適な光化学反応装置に
関する。
関し、特に、気体および/または液体に紫外線を照射し
てオゾン等の生成物を得るのに好適な光化学反応装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの製造量の拡大に伴う半導体ウェ
ハ表面の洗浄等、産業界における洗浄プロセスの重要性
は高まっており、洗浄能力が高いオゾン水洗浄の重要性
も高まっている。ところで、近年、ウェハのウェット洗
浄は、バッチ方式から、ウェハを1枚ずつ洗浄する枚葉
洗浄方式に移行しつつあり、この枚葉洗浄方式では、製
造プロセスチャンバに直結されるオゾン水洗浄装置の小
型化が望まれる。しかし、オゾンが溶解された洗浄水を
製造するためには、オゾン発生装置、オゾン溶解装置、
および予定量以上に発生した余剰オゾンを処理するため
のオゾン分解装置を設ける必要があり、オゾン水洗浄装
置の小型化が達成されていなかった。
ハ表面の洗浄等、産業界における洗浄プロセスの重要性
は高まっており、洗浄能力が高いオゾン水洗浄の重要性
も高まっている。ところで、近年、ウェハのウェット洗
浄は、バッチ方式から、ウェハを1枚ずつ洗浄する枚葉
洗浄方式に移行しつつあり、この枚葉洗浄方式では、製
造プロセスチャンバに直結されるオゾン水洗浄装置の小
型化が望まれる。しかし、オゾンが溶解された洗浄水を
製造するためには、オゾン発生装置、オゾン溶解装置、
および予定量以上に発生した余剰オゾンを処理するため
のオゾン分解装置を設ける必要があり、オゾン水洗浄装
置の小型化が達成されていなかった。
【0003】この要求に応えるため、図12に示すよう
な光化学式オゾン水供給装置が提案されている。このオ
ゾン水供給装置では、流水管100内にキセノンランプ
101とスペーサ102とを配置するとともに、これら
キセノンランプ101およびスペーサ102と流水管1
00との間に隔膜管103を配している。そして、上方
から隔膜管103とキセノンランプ101およびスペー
サ102との間に酸素含有ガスOGを導入する一方、下
方から隔膜管103と流水管100との間に純水Wを供
給する。
な光化学式オゾン水供給装置が提案されている。このオ
ゾン水供給装置では、流水管100内にキセノンランプ
101とスペーサ102とを配置するとともに、これら
キセノンランプ101およびスペーサ102と流水管1
00との間に隔膜管103を配している。そして、上方
から隔膜管103とキセノンランプ101およびスペー
サ102との間に酸素含有ガスOGを導入する一方、下
方から隔膜管103と流水管100との間に純水Wを供
給する。
【0004】動作時、酸素含有ガスはキセノンランプ1
01から照射される紫外線による光化学反応を起こして
オゾン含有ガスとなる。このオゾン含有ガスが隔膜管1
03を通じて純水に作用し、オゾンが純水に溶解してオ
ゾン水が生成される。オゾン水OWは流水管100の上
部開口から排出される。オゾン発生量はキセノンランプ
101の照射光量で制御されるので余剰オゾンを処理す
るオゾン分解装置は不要となり、小型のシステムにより
オゾン水を得ることができる。この光化学式オゾン水供
給装置は、特開2000−208464号公報に開示さ
れている。
01から照射される紫外線による光化学反応を起こして
オゾン含有ガスとなる。このオゾン含有ガスが隔膜管1
03を通じて純水に作用し、オゾンが純水に溶解してオ
ゾン水が生成される。オゾン水OWは流水管100の上
部開口から排出される。オゾン発生量はキセノンランプ
101の照射光量で制御されるので余剰オゾンを処理す
るオゾン分解装置は不要となり、小型のシステムにより
オゾン水を得ることができる。この光化学式オゾン水供
給装置は、特開2000−208464号公報に開示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の光化学式オゾン
水供給装置には依然として次のような問題点がある。第
まず、隔膜管103を通してオゾンが純水に溶解する構
成であるため、溶解に時間がかかる。したがって、オゾ
ンを溶解させるためのスペーサ部つまりスペーサ102
の長さを長くする必要がある。図12の例では紫外線照
射部つまりキセノンランプ101の長さと同等長さのス
ペーサ部が設けられている。その結果、オゾン水供給装
置全体が長尺化・大型化するおそれがある。
水供給装置には依然として次のような問題点がある。第
まず、隔膜管103を通してオゾンが純水に溶解する構
成であるため、溶解に時間がかかる。したがって、オゾ
ンを溶解させるためのスペーサ部つまりスペーサ102
の長さを長くする必要がある。図12の例では紫外線照
射部つまりキセノンランプ101の長さと同等長さのス
ペーサ部が設けられている。その結果、オゾン水供給装
置全体が長尺化・大型化するおそれがある。
【0006】また、オゾンが純水に溶解しやすくするた
め、酸素含有ガスと純水とを、ほぼ同等の圧力に維持す
るのがよいが、そのための圧力コントロールが必要であ
る。さらに、隔膜管の素材としては、化学的に安定で緻
密な多孔質材料、つまり光反応に耐え、オゾン耐性にも
優れている材料が好ましく、仮に、このような条件が充
分に満たされなければ、隔膜管は短時間で劣化すること
になり交換の煩わしさに耐えない。また、前記好条件を
有する隔膜管用材料は一般的に入手しにくいという問題
点もある。
め、酸素含有ガスと純水とを、ほぼ同等の圧力に維持す
るのがよいが、そのための圧力コントロールが必要であ
る。さらに、隔膜管の素材としては、化学的に安定で緻
密な多孔質材料、つまり光反応に耐え、オゾン耐性にも
優れている材料が好ましく、仮に、このような条件が充
分に満たされなければ、隔膜管は短時間で劣化すること
になり交換の煩わしさに耐えない。また、前記好条件を
有する隔膜管用材料は一般的に入手しにくいという問題
点もある。
【0007】本発明は、上記の問題点に鑑み、短波長領
域の紫外線を用いる光化学反応装置であって小型・高効
率の光化学反応装置を提供することを目的とする。
域の紫外線を用いる光化学反応装置であって小型・高効
率の光化学反応装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、紫外線透過可能な管体
と、管体に隣接配置された紫外線発生源と、前記管体内
に液体および気体が交互に配された層が形成されるよ
う、液体および気体を前記管体の一端からそれぞれ別個
に導入する供給口と、前記管体の他端に設けられ、気体
および液体をそれぞれ分離して該管体から排出する排出
口とを具備した点に第1の特徴がある。
的を達成するための本発明は、紫外線透過可能な管体
と、管体に隣接配置された紫外線発生源と、前記管体内
に液体および気体が交互に配された層が形成されるよ
う、液体および気体を前記管体の一端からそれぞれ別個
に導入する供給口と、前記管体の他端に設けられ、気体
および液体をそれぞれ分離して該管体から排出する排出
口とを具備した点に第1の特徴がある。
【0009】また、本発明は、前記気体が酸素含有気体
であり、前記紫外線発生源からの紫外線照射によって前
記酸素含有気体中にオゾンを生成させる点に第2の特徴
があり、前記酸素含有気体中に生成されたオゾンを前記
水の中に溶解させる点に第3の特徴がある。
であり、前記紫外線発生源からの紫外線照射によって前
記酸素含有気体中にオゾンを生成させる点に第2の特徴
があり、前記酸素含有気体中に生成されたオゾンを前記
水の中に溶解させる点に第3の特徴がある。
【0010】また、本発明は、前記気体が酸素含有気体
であり、前記液体が水または被浄化廃液である点に第4
の特徴がある。また、本発明は、前記気体が酸素含有気
体および該酸素含有気体から生成されるオゾンによって
浄化される廃気であり、前記液体が水である点に第5の
特徴がある。また、本発明は、前記気体が不純成分を有
するイナートガスであり、前記液体が水である点に第6
の特徴がある。
であり、前記液体が水または被浄化廃液である点に第4
の特徴がある。また、本発明は、前記気体が酸素含有気
体および該酸素含有気体から生成されるオゾンによって
浄化される廃気であり、前記液体が水である点に第5の
特徴がある。また、本発明は、前記気体が不純成分を有
するイナートガスであり、前記液体が水である点に第6
の特徴がある。
【0011】さらに、本発明は、前記管体が螺旋管であ
り、該螺旋管の中央に前記紫外線発生源が配された点に
第7の特徴があり、前記紫外線発生源が、200nm以
下の波長の紫外線を放出するエキシマ紫外線ランプであ
る点に第8の特徴がある。
り、該螺旋管の中央に前記紫外線発生源が配された点に
第7の特徴があり、前記紫外線発生源が、200nm以
下の波長の紫外線を放出するエキシマ紫外線ランプであ
る点に第8の特徴がある。
【0012】また、さらに、前記紫外線発光源からの光
を前記管体に向けて反射させる紫外線反射手段を備えた
点に第9の特徴がある。
を前記管体に向けて反射させる紫外線反射手段を備えた
点に第9の特徴がある。
【0013】上記特徴によれば、供給される液体および
気体が管体内で交互に配された層をなして供給口から排
出口まで移動する。そして、その移動中に紫外線発生源
からの紫外線照射によって光化学反応する。例えば酸素
含有気体からオゾンが生成されるとともに、このオゾン
は液体に溶解してオゾン水を作る。また、廃水や廃気は
オゾンによって浄化され、イナートガスの不純成分は光
分解されて水に吸収される。さらに、気体に紫外線が照
射され、そのときの光化学反応によって生じた生成物が
液体に作用するので、液体に深く透過しない200nm
以下の波長の紫外線を放出するエキシマ紫外線ランプを
光源として簡便にオゾン水を作ることができる。
気体が管体内で交互に配された層をなして供給口から排
出口まで移動する。そして、その移動中に紫外線発生源
からの紫外線照射によって光化学反応する。例えば酸素
含有気体からオゾンが生成されるとともに、このオゾン
は液体に溶解してオゾン水を作る。また、廃水や廃気は
オゾンによって浄化され、イナートガスの不純成分は光
分解されて水に吸収される。さらに、気体に紫外線が照
射され、そのときの光化学反応によって生じた生成物が
液体に作用するので、液体に深く透過しない200nm
以下の波長の紫外線を放出するエキシマ紫外線ランプを
光源として簡便にオゾン水を作ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る光化
学反応装置の断面図である。同図において、光化学反応
装置としてのオゾン製造装置1は、紫外線源としての放
電灯2と、放電灯2を取り囲むよう配置された螺旋管3
(管を螺旋状に巻いて全体として筒状に形成されたも
の)とからなる。さらに、螺旋管3の外周には、放電灯
2からの光を螺旋管3に向けて反射させ、紫外光を有効
に作用させるための光反射筒4を設けることができる。
詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る光化
学反応装置の断面図である。同図において、光化学反応
装置としてのオゾン製造装置1は、紫外線源としての放
電灯2と、放電灯2を取り囲むよう配置された螺旋管3
(管を螺旋状に巻いて全体として筒状に形成されたも
の)とからなる。さらに、螺旋管3の外周には、放電灯
2からの光を螺旋管3に向けて反射させ、紫外光を有効
に作用させるための光反射筒4を設けることができる。
【0015】放電灯2として波長172nmの紫外線を
放出するキセノン(Xe)・エキシマランプが使用され、
螺旋管3として紫外線を透過可能な合成石英ガラスが使
用される。紫外線を放出する光源としては殺菌ランプ、
水銀ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプなどが知ら
れるが、これらは点灯から定常発光までの時間が長い。
そのため、任意のタイミングでオゾン発生装置を断続運
転するような用途には、短波長紫外線領域で、単波長
性、応答性の良好なキセノン・エキシマランプが好まし
い。一方、後述のように紫外線は短波長であるほど液相
を透過しないという短所があるが、本実施形態によれば
後述するようにこの短所は補われる。
放出するキセノン(Xe)・エキシマランプが使用され、
螺旋管3として紫外線を透過可能な合成石英ガラスが使
用される。紫外線を放出する光源としては殺菌ランプ、
水銀ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプなどが知ら
れるが、これらは点灯から定常発光までの時間が長い。
そのため、任意のタイミングでオゾン発生装置を断続運
転するような用途には、短波長紫外線領域で、単波長
性、応答性の良好なキセノン・エキシマランプが好まし
い。一方、後述のように紫外線は短波長であるほど液相
を透過しないという短所があるが、本実施形態によれば
後述するようにこの短所は補われる。
【0016】なお、キセノン・エキシマランプのほか、
波長175nmの紫外線を放出するArClエキシマラン
プ、波長191nmの紫外線を放出するKrI エキシマラ
ンプ、波長193nmの紫外線を放出するArF エキシマ
ランプ等、200nm以下の深紫外線(DUV)領域の
紫外線を発生するエキシマランプが放電灯2として使用
できる。以下の説明では、キセノン放電灯2で代表して
説明する。
波長175nmの紫外線を放出するArClエキシマラン
プ、波長191nmの紫外線を放出するKrI エキシマラ
ンプ、波長193nmの紫外線を放出するArF エキシマ
ランプ等、200nm以下の深紫外線(DUV)領域の
紫外線を発生するエキシマランプが放電灯2として使用
できる。以下の説明では、キセノン放電灯2で代表して
説明する。
【0017】螺旋管3の下端は、分岐され、非処理物と
しての液体を導入する液体供給口5と同気体を導入する
気体供給口6とからなる気液供給手段が形成される。一
方、螺旋管3の上端も同様に分岐され、液体排出口7と
気体排出口8とからなる気液分離手段を構成する。液体
供給口5からは非処理液体として純水が導入され、気体
供給口6から非処理気体として酸素含有気体である空気
が導入される。液体供給口5および気体供給口6から導
入される純水および空気の量は、これらを供給するため
の図示しないポンプの吐出量により予め設定される。
しての液体を導入する液体供給口5と同気体を導入する
気体供給口6とからなる気液供給手段が形成される。一
方、螺旋管3の上端も同様に分岐され、液体排出口7と
気体排出口8とからなる気液分離手段を構成する。液体
供給口5からは非処理液体として純水が導入され、気体
供給口6から非処理気体として酸素含有気体である空気
が導入される。液体供給口5および気体供給口6から導
入される純水および空気の量は、これらを供給するため
の図示しないポンプの吐出量により予め設定される。
【0018】なお、螺旋管3は図1のように隙間なく巻
いたものであってもよいし、各巻き間に隙間を設けて、
キセノン放電灯2から放出された紫外線が光反射筒4で
反射される量を多くしてもよい。こうすることにより、
螺旋管3の内側および外側から照射される紫外線照射量
の均一化が図られ、光化学反応の効率が向上する。螺旋
管3を構成する管体の寸法(内径)および螺旋のリード
は、前記空気および純水の供給量を考慮し、管体に対す
る空気および水の濡れ性の程度によって後述する複数の
セルからなる層が維持されるよう決定される。
いたものであってもよいし、各巻き間に隙間を設けて、
キセノン放電灯2から放出された紫外線が光反射筒4で
反射される量を多くしてもよい。こうすることにより、
螺旋管3の内側および外側から照射される紫外線照射量
の均一化が図られ、光化学反応の効率が向上する。螺旋
管3を構成する管体の寸法(内径)および螺旋のリード
は、前記空気および純水の供給量を考慮し、管体に対す
る空気および水の濡れ性の程度によって後述する複数の
セルからなる層が維持されるよう決定される。
【0019】キセノン放電灯2が発生する熱の影響から
オゾン製造装置1を保護する冷却手段を設けることがで
きる。冷却手段はオゾン製造装置1全体を冷却するもの
でもよいし、光反射筒4内にイナートガスを供給してキ
セノン放電灯2を冷却するのでもよい。
オゾン製造装置1を保護する冷却手段を設けることがで
きる。冷却手段はオゾン製造装置1全体を冷却するもの
でもよいし、光反射筒4内にイナートガスを供給してキ
セノン放電灯2を冷却するのでもよい。
【0020】螺旋管3に導入された純水および空気は螺
旋管3内で次のように反応する。図2は螺旋管3内へ導
入される液体および気体の反応を説明するための模式図
である。同図において、螺旋管3の下方から導入される
液体(純水)および気体(空気)はそれぞれの供給量に
応じた厚さ(螺旋管3の長さ方向寸法)のセルL,Gを
なし、これらのセルL,Gが交互に並んで層を形成す
る。この層は徐々に前記排出口7,8方向に移動し、移
動しながらキセノン放電灯2による紫外線の照射を受
け、反応が進行する。すなわち、空気のセルGは紫外線
を受けて光化学反応し、その反応は純水のセルLに波及
する。セルLとセルGとの境界において純水は螺旋管3
の移動により絶えず攪乱されており、空気に接触する純
水の面(部分)は常に入れ替わっているので、セルGの
反応は直ちにセルLに影響を及ぼす。
旋管3内で次のように反応する。図2は螺旋管3内へ導
入される液体および気体の反応を説明するための模式図
である。同図において、螺旋管3の下方から導入される
液体(純水)および気体(空気)はそれぞれの供給量に
応じた厚さ(螺旋管3の長さ方向寸法)のセルL,Gを
なし、これらのセルL,Gが交互に並んで層を形成す
る。この層は徐々に前記排出口7,8方向に移動し、移
動しながらキセノン放電灯2による紫外線の照射を受
け、反応が進行する。すなわち、空気のセルGは紫外線
を受けて光化学反応し、その反応は純水のセルLに波及
する。セルLとセルGとの境界において純水は螺旋管3
の移動により絶えず攪乱されており、空気に接触する純
水の面(部分)は常に入れ替わっているので、セルGの
反応は直ちにセルLに影響を及ぼす。
【0021】空気中の酸素は紫外線照射による光化学反
応でオゾンに転換され、空気のセルGにはオゾンが含ま
れるようになる。このオゾンを含む空気のセルGは図1
2に示した従来装置と異なり、隔膜などを介さず直接的
にセルLに接触しているので、セルG中のオゾンが極め
て効率良くセルL中に溶解される。
応でオゾンに転換され、空気のセルGにはオゾンが含ま
れるようになる。このオゾンを含む空気のセルGは図1
2に示した従来装置と異なり、隔膜などを介さず直接的
にセルLに接触しているので、セルG中のオゾンが極め
て効率良くセルL中に溶解される。
【0022】再び、図1を参照する。上述のようにオゾ
ンが溶解された純水のセルおよび空気は螺旋管3内を移
動し、純水中のオゾン濃度を増しつつ螺旋管3の上部に
至る。オゾン濃度は、空気および純水の供給量、もしく
は空気と純水との割合、またはキセノン放電灯2の光
量、あるいはこれらの組み合わせによって調整される。
螺旋管3内を上昇した空気および純水は分岐部で分離
し、空気は気体排出口8から流出し、純水は液体排出口
7から流出する。例えば、液体排出口7を半導体ウェハ
洗浄装置に接続することにより、オゾン水がウェハの洗
浄用に供給可能になる。
ンが溶解された純水のセルおよび空気は螺旋管3内を移
動し、純水中のオゾン濃度を増しつつ螺旋管3の上部に
至る。オゾン濃度は、空気および純水の供給量、もしく
は空気と純水との割合、またはキセノン放電灯2の光
量、あるいはこれらの組み合わせによって調整される。
螺旋管3内を上昇した空気および純水は分岐部で分離
し、空気は気体排出口8から流出し、純水は液体排出口
7から流出する。例えば、液体排出口7を半導体ウェハ
洗浄装置に接続することにより、オゾン水がウェハの洗
浄用に供給可能になる。
【0023】なお、上述のように、キセノン放電灯2の
光量、空気および水の供給量によって余剰オゾンが発生
しないようにできるが、さらに、螺旋管3内で空気を循
環させれば、余剰オゾンの発生は防止できる。すなわ
ち、気体排出口8を気体供給口6に接続するとともに、
これらの間に空気循環用のポンプを設ければよい。
光量、空気および水の供給量によって余剰オゾンが発生
しないようにできるが、さらに、螺旋管3内で空気を循
環させれば、余剰オゾンの発生は防止できる。すなわ
ち、気体排出口8を気体供給口6に接続するとともに、
これらの間に空気循環用のポンプを設ければよい。
【0024】図3はオゾン製造装置1の要部諸元の例を
示す図であり、キセノン放電灯2が1灯の例(装置A)
と、3灯の例(装置)とを示す。図4は装置Aおよび装
置Bにそれぞれ用いられるキセノン放電灯2の性能を示
す図である。3灯式の場合、相互遮蔽を極力回避して、
螺旋管3に達する紫外線光量が最大となるよう各灯火を
配置する。本実施形態では、相互遮蔽を極力抑えて、
2.5灯相当の紫外線光量が得られるように設定した装
置が使用される。
示す図であり、キセノン放電灯2が1灯の例(装置A)
と、3灯の例(装置)とを示す。図4は装置Aおよび装
置Bにそれぞれ用いられるキセノン放電灯2の性能を示
す図である。3灯式の場合、相互遮蔽を極力回避して、
螺旋管3に達する紫外線光量が最大となるよう各灯火を
配置する。本実施形態では、相互遮蔽を極力抑えて、
2.5灯相当の紫外線光量が得られるように設定した装
置が使用される。
【0025】図5は、上記各装置A,Bによるオゾン水
発生(排出)量の例を示す図である。空気流量は気体供
給口6からの毎分の供給量(リットル)であり、水流量
は液体供給口5からの毎分の供給量(リットル)であ
る。空気流量と水流量との比は1:1とした。滞留時間
は螺旋管3内での空気および水の滞留時間、つまり空気
および水がそれぞれ螺旋管3内を通過する時間である。
オゾン発生量は空気内の酸素からオゾンへの転換量であ
り、オゾン水濃度は、螺旋管3から排出されるオゾン含
有水のオゾン濃度である。
発生(排出)量の例を示す図である。空気流量は気体供
給口6からの毎分の供給量(リットル)であり、水流量
は液体供給口5からの毎分の供給量(リットル)であ
る。空気流量と水流量との比は1:1とした。滞留時間
は螺旋管3内での空気および水の滞留時間、つまり空気
および水がそれぞれ螺旋管3内を通過する時間である。
オゾン発生量は空気内の酸素からオゾンへの転換量であ
り、オゾン水濃度は、螺旋管3から排出されるオゾン含
有水のオゾン濃度である。
【0026】図6は、本発明者等の実験により得られた
水の吸収断面積を紫外線の波長毎に示した図である。こ
の吸収断面積は水に対する紫外線の透過性の程度を示
し、吸収断面積が大きいほど紫外線が透過する水の深さ
(厚さ)が浅いことを意味する。図のように、波長が2
00nm以下になると透過性が低下し、波長が185n
mの場合には、水中10mmで透過光量が50%に減衰
し(透過距離L50% )、さらに波長が172nmになる
と紫外線は水中をほとんど透過しない。本実施形態で
は、瞬間応答性の観点から波長191nmの紫外線を放
出するKrI エキシマランプや波長172nmのキセノン
・エキシマランプを使用する。本実施形態では、紫外線
で気体を反応させ、さらにこの気体を液体に作用させる
ので、このような水中の紫外線透過性が低い短波長のラ
ンプを使用した場合であっても、良好にオゾンを製造す
ることができる。
水の吸収断面積を紫外線の波長毎に示した図である。こ
の吸収断面積は水に対する紫外線の透過性の程度を示
し、吸収断面積が大きいほど紫外線が透過する水の深さ
(厚さ)が浅いことを意味する。図のように、波長が2
00nm以下になると透過性が低下し、波長が185n
mの場合には、水中10mmで透過光量が50%に減衰
し(透過距離L50% )、さらに波長が172nmになる
と紫外線は水中をほとんど透過しない。本実施形態で
は、瞬間応答性の観点から波長191nmの紫外線を放
出するKrI エキシマランプや波長172nmのキセノン
・エキシマランプを使用する。本実施形態では、紫外線
で気体を反応させ、さらにこの気体を液体に作用させる
ので、このような水中の紫外線透過性が低い短波長のラ
ンプを使用した場合であっても、良好にオゾンを製造す
ることができる。
【0027】上述のように、本実施形態によれば、空気
のセルGに紫外線を作用させてオゾンを発生させ、この
オゾンを隔膜等を透過させることなく直接水に溶解させ
ることができるので、オゾン発生装置とオゾン溶解装置
とが一体化された小型のオゾン水供給装置が実現され
る。特に、螺旋管3を使用したので、空気および水の滞
留時間を長くしながら、装置自体の大型化を防止するこ
とができる。
のセルGに紫外線を作用させてオゾンを発生させ、この
オゾンを隔膜等を透過させることなく直接水に溶解させ
ることができるので、オゾン発生装置とオゾン溶解装置
とが一体化された小型のオゾン水供給装置が実現され
る。特に、螺旋管3を使用したので、空気および水の滞
留時間を長くしながら、装置自体の大型化を防止するこ
とができる。
【0028】上記実施形態ではオゾン水を外部に供給す
るようにしたが、さらに、同装置によってオゾン含有気
体を出力することができる。液体排出口7を液体供給口
5に接続して螺旋管3内に水を循環させ、オゾン含有空
気だけを気体排出口8から取り出すようにすればよい。
図7は、水を循環させる一方、空気のみを新たに導入し
たときのオゾン含有空気の発生(排出)量の例を示す図
である。
るようにしたが、さらに、同装置によってオゾン含有気
体を出力することができる。液体排出口7を液体供給口
5に接続して螺旋管3内に水を循環させ、オゾン含有空
気だけを気体排出口8から取り出すようにすればよい。
図7は、水を循環させる一方、空気のみを新たに導入し
たときのオゾン含有空気の発生(排出)量の例を示す図
である。
【0029】次に、本発明の第2実施形態として、図1
の光化学反応装置を浄化装置として使用する例を説明す
る。まず、廃液浄化装置の例を説明する。前記液体供給
口5から廃液を導入し、気体供給口6から酸素含有気体
(例えば、空気)を導入する。こうして、螺旋管3内に
廃液のセルと空気のセルを形成する。空気のセルには上
述の例と同様紫外線が照射され、この空気のセル内にオ
ゾンが発生する。このオゾンは廃液のセルに溶解し、有
機成分、有機溶媒、過酸化水素などの分解、殺菌および
滅菌作用を及ぼす。
の光化学反応装置を浄化装置として使用する例を説明す
る。まず、廃液浄化装置の例を説明する。前記液体供給
口5から廃液を導入し、気体供給口6から酸素含有気体
(例えば、空気)を導入する。こうして、螺旋管3内に
廃液のセルと空気のセルを形成する。空気のセルには上
述の例と同様紫外線が照射され、この空気のセル内にオ
ゾンが発生する。このオゾンは廃液のセルに溶解し、有
機成分、有機溶媒、過酸化水素などの分解、殺菌および
滅菌作用を及ぼす。
【0030】例えば、前記装置Aを用い、空気および水
(自然水)をそれぞれ毎分5リットル供給し、螺旋管3
内に2秒間滞留させた結果、排出された処理後の水に細
菌は検出されなかった(図8参照)。
(自然水)をそれぞれ毎分5リットル供給し、螺旋管3
内に2秒間滞留させた結果、排出された処理後の水に細
菌は検出されなかった(図8参照)。
【0031】また、例えば、前記装置Bを用い、空気お
よび廃水(TOC濃度20mg/リットル)をそれぞれ
毎分1リットル供給し、螺旋管3内に37秒間滞留させ
た結果、排出された処理後の水(浄化水)のTOC濃度
は10mg/リットル以下であった(図9参照)。
よび廃水(TOC濃度20mg/リットル)をそれぞれ
毎分1リットル供給し、螺旋管3内に37秒間滞留させ
た結果、排出された処理後の水(浄化水)のTOC濃度
は10mg/リットル以下であった(図9参照)。
【0032】さらに、例えば、前記装置Bを用い、空気
および過酸化水素廃水(H2 O2 濃度25mg/リット
ル)をそれぞれ毎分1リットル供給し、螺旋管3内に3
0秒間滞留させた結果、排出された処理後の水にH2 O
2 は検出されなかった(図10参照)。
および過酸化水素廃水(H2 O2 濃度25mg/リット
ル)をそれぞれ毎分1リットル供給し、螺旋管3内に3
0秒間滞留させた結果、排出された処理後の水にH2 O
2 は検出されなかった(図10参照)。
【0033】次に、図1の光化学反応装置を気体の浄化
装置として使用する例を説明する。前記気体供給口6か
ら不純物を含有した気体および酸素含有気体(非処理気
体)を導入し、液体供給口5から水を導入する。こうし
て、螺旋管3内に水のセルと非処理気体のセルを形成す
る。非処理気体のセルに紫外線が照射されると、廃棄成
分つまり不純物が酸化分解し、水のセルに溶解して除去
される。
装置として使用する例を説明する。前記気体供給口6か
ら不純物を含有した気体および酸素含有気体(非処理気
体)を導入し、液体供給口5から水を導入する。こうし
て、螺旋管3内に水のセルと非処理気体のセルを形成す
る。非処理気体のセルに紫外線が照射されると、廃棄成
分つまり不純物が酸化分解し、水のセルに溶解して除去
される。
【0034】同様に、図1の光化学反応装置はイナート
ガスの浄化装置として使用できる。例えば、前記装置A
を用い、精製を要する窒素ガス(処理前の有機成分濃度
10mg/m3 )および水をそれぞれ毎分1リットル供
給し、螺旋管3内に2秒間滞留させた結果、排出された
処理後の気体の有機成分濃度は0.01mg/m3 以下
であった(図11参照)。
ガスの浄化装置として使用できる。例えば、前記装置A
を用い、精製を要する窒素ガス(処理前の有機成分濃度
10mg/m3 )および水をそれぞれ毎分1リットル供
給し、螺旋管3内に2秒間滞留させた結果、排出された
処理後の気体の有機成分濃度は0.01mg/m3 以下
であった(図11参照)。
【0035】上記廃水や廃気、イナートガスの浄化、な
らびにラジカル反応用の光源としては、波長200nm
以上のランプ、例えば、KrBrエキシマランプ(波長20
7nm)、KrClエキシマランプ(波長222nm)など
のエキシマランプ、ならびに殺菌ランプ、水銀ランプ、
重水素ランプ、ハロゲンランプなどを用いることができ
る。
らびにラジカル反応用の光源としては、波長200nm
以上のランプ、例えば、KrBrエキシマランプ(波長20
7nm)、KrClエキシマランプ(波長222nm)など
のエキシマランプ、ならびに殺菌ランプ、水銀ランプ、
重水素ランプ、ハロゲンランプなどを用いることができ
る。
【0036】以上、本発明を好ましい実施形態に従って
説明したが、上記光化学反応装置1は、この実施形態に
限定されない。例えば、螺旋管3は縦型に限らず、傾斜
させるとか、横に寝かした状態で使用するものであって
もよい。また、気体および液体は下方から導入して、上
方に排出するものに限らず、その逆(上下を反対)にし
てもよい。
説明したが、上記光化学反応装置1は、この実施形態に
限定されない。例えば、螺旋管3は縦型に限らず、傾斜
させるとか、横に寝かした状態で使用するものであって
もよい。また、気体および液体は下方から導入して、上
方に排出するものに限らず、その逆(上下を反対)にし
てもよい。
【0037】また、螺旋管3に代えて、直管を使用して
もよい。直管の場合、内径が小さい管体を使って前記セ
ルの層を形成しなければならないが、このような内径の
管体を選択すると1本の管体では大きい処理量が得られ
ないことがある。したがって、大きい処理量に対応する
ためには複数本の管体を組み合わせるのがよい。例え
ば、複数本の管体を直立させた状態で環状に配置して略
円筒を構成し、各管体の上下端をそれぞれ連結して液体
および気体の供給口と排出口を形成する。そして、その
円筒の中心に紫外線光源を配置して紫外線を各管体内の
液体および気体のセルに作用させれば、大量の非処理物
を光化学反応させることができる。なお、前記直管は直
立させるのに限らず、前記螺旋管のリードと同程度の勾
配をつけて配設するのでもよい。
もよい。直管の場合、内径が小さい管体を使って前記セ
ルの層を形成しなければならないが、このような内径の
管体を選択すると1本の管体では大きい処理量が得られ
ないことがある。したがって、大きい処理量に対応する
ためには複数本の管体を組み合わせるのがよい。例え
ば、複数本の管体を直立させた状態で環状に配置して略
円筒を構成し、各管体の上下端をそれぞれ連結して液体
および気体の供給口と排出口を形成する。そして、その
円筒の中心に紫外線光源を配置して紫外線を各管体内の
液体および気体のセルに作用させれば、大量の非処理物
を光化学反応させることができる。なお、前記直管は直
立させるのに限らず、前記螺旋管のリードと同程度の勾
配をつけて配設するのでもよい。
【0038】また、液体供給口5および気体供給口6に
はそれぞれ純水および空気の導入を制御する開閉弁を設
けてもよい。これら開閉弁の開閉制御によって、液体と
気体とを交互に導入して前記各セルG,Lの長さを調節
することができる。すなわち、液体および気体の供給圧
力を予め設定した値に固定し、前記開閉弁の“開”時間
によって純水および空気の供給量を制御することができ
る。
はそれぞれ純水および空気の導入を制御する開閉弁を設
けてもよい。これら開閉弁の開閉制御によって、液体と
気体とを交互に導入して前記各セルG,Lの長さを調節
することができる。すなわち、液体および気体の供給圧
力を予め設定した値に固定し、前記開閉弁の“開”時間
によって純水および空気の供給量を制御することができ
る。
【0039】さらに、本発明は、上記半導体ウェハのオ
ゾン洗浄、廃水、廃気浄化プロセスを含む、各種洗浄分
野、浄水分野、廃水処理分野、医療分野、環境技術分
野、廃ガス処理分野、ガス精製分野等、紫外線光化学反
応を用いる分野に広く適用することができる。
ゾン洗浄、廃水、廃気浄化プロセスを含む、各種洗浄分
野、浄水分野、廃水処理分野、医療分野、環境技術分
野、廃ガス処理分野、ガス精製分野等、紫外線光化学反
応を用いる分野に広く適用することができる。
【0040】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1〜9の発明によれば、光化学反応によって気体から生
じたオゾン等の生成物を液体に直接接触させて溶解させ
ることができるので、効率的にオゾン水やオゾンガスを
製造したり、廃液、廃気を浄化することができる。
1〜9の発明によれば、光化学反応によって気体から生
じたオゾン等の生成物を液体に直接接触させて溶解させ
ることができるので、効率的にオゾン水やオゾンガスを
製造したり、廃液、廃気を浄化することができる。
【0041】特に、液体の透過性は悪いが照射エネルギ
が高い200nm以下の紫外光を使用することで、オゾ
ンを発生させる効率がさらに向上する。また、気体の光
化学反応部としてのオゾン発生装置と生成されたオゾン
を液体に溶解させる装置とを一体にできるうえ、紫外光
照射強度の調節、ならびに液体および気体の流量調節に
より反応量を容易に制御できる、小型のオゾン水、オゾ
ンガスなどの供給装置の実現が可能となる。
が高い200nm以下の紫外光を使用することで、オゾ
ンを発生させる効率がさらに向上する。また、気体の光
化学反応部としてのオゾン発生装置と生成されたオゾン
を液体に溶解させる装置とを一体にできるうえ、紫外光
照射強度の調節、ならびに液体および気体の流量調節に
より反応量を容易に制御できる、小型のオゾン水、オゾ
ンガスなどの供給装置の実現が可能となる。
【図1】 本発明の一実施形態に係る光化学反応装置
(オゾン製造装置)の断面図である。
(オゾン製造装置)の断面図である。
【図2】 管体内に形成される気体と液体との層を示す
模式図である。
模式図である。
【図3】 オゾン製造装置の要部諸元の例を示す図であ
る。
る。
【図4】 キセノン放電灯の性能を示す図である。
【図5】 オゾン水発生(排出)量の例を示す図であ
る。
る。
【図6】 水の紫外線吸収断面積を紫外線の波長毎に示
した図である。
した図である。
【図7】 オゾン含有空気の発生(排出)量の例を示す
図である。
図である。
【図8】 滅菌処理結果の例を示す図である。
【図9】 廃水浄化処理結果の例を示す図である。
【図10】 廃気浄化処理結果の例を示す図である。
【図11】 イナートガス精製処理結果の例を示す図で
ある。
ある。
【図12】 従来の光化学式オゾン水供給装置の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【符号の説明】 1…オゾン水製造装置、 2…キセノン放電灯、 3…
螺旋管、 4…反射筒、 5…液体供給口、 6…気体
供給口、 7…液体排出口、 8…気体排出口
螺旋管、 4…反射筒、 5…液体供給口、 6…気体
供給口、 7…液体排出口、 8…気体排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/78 C02F 1/78 H01L 21/304 648 H01L 21/304 648Z Fターム(参考) 4D037 AA11 AB02 AB03 BA18 BB01 BB05 CA12 4D050 AA13 AB12 BB02 CA07 CA09 4G042 CA03 CC23 CE01 CE02 CE04 4G075 AA07 AA37 BA06 BB03 BD13 CA05 CA33 EB25 EB33
Claims (9)
- 【請求項1】 紫外線透過可能な管体と、 前記管体に隣接配置された紫外線発生源と、 前記管体内に液体および気体が交互に配された層が形成
されるよう、液体および気体を前記管体の一端からそれ
ぞれ別個に導入する供給口と、 前記管体の他端に設けられ、気体および液体をそれぞれ
分離して該管体から排出する排出口とを具備したことを
特徴とする光化学反応装置。 - 【請求項2】 前記気体が酸素含有気体であり、前記紫
外線発生源からの紫外線照射によって前記酸素含有気体
中にオゾンを生成させることを特徴とする請求項1記載
の光化学反応装置。 - 【請求項3】 前記気体が酸素含有気体であり、前記液
体が水であって、前記紫外線発生源からの紫外線照射に
よって前記酸素含有気体中に生成されたオゾンを前記水
の中に溶解させることを特徴とする請求項1記載の光化
学反応装置。 - 【請求項4】 前記気体が酸素含有気体であり、前記液
体が前記酸素含有気体から生成されるオゾンによって浄
化される廃液であることを特徴とする請求項1記載の光
化学反応装置。 - 【請求項5】 前記気体が酸素含有気体および該酸素含
有気体から生成されるオゾンによって浄化される廃気で
あり、前記液体が水であることを特徴とする請求項1記
載の光化学反応装置。 - 【請求項6】 前記気体が不純成分を有するイナートガ
スであり、前記液体が水であることを特徴とする請求項
1記載の光化学反応装置。 - 【請求項7】 前記管体が螺旋管であり、該螺旋管の中
央に前記紫外線発生源が配されたことを特徴とする請求
項1〜6のいずれかに記載の光化学反応装置。 - 【請求項8】 前記紫外線発生源が、200nm以下の
波長の紫外線を放出するエキシマ紫外線ランプであるこ
とを特徴とする請求項7記載の光化学反応装置。 - 【請求項9】 前記紫外線発光源からの光を前記管体に
向けて反射させる紫外線反射手段を備えたことを特徴と
する請求項1から8のいずれかに記載の光化学反応装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367628A JP2002166270A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 光化学反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367628A JP2002166270A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 光化学反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002166270A true JP2002166270A (ja) | 2002-06-11 |
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ID=18838018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367628A Pending JP2002166270A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 光化学反応装置 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006121031A (ja) * | 2004-05-19 | 2006-05-11 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理装置 |
| JP2007503975A (ja) * | 2003-08-28 | 2007-03-01 | タエ ヒョン キム | 浄化殺菌装置 |
| JP2007139568A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Techno Morioka Kk | Uvチャンバ及びtoc監視装置 |
| JP2009219947A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Wako Pure Chem Ind Ltd | フロー反応装置及び方法 |
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