JP2010064059A - 循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発生するオゾン水濃度が常に高濃度で安定であり、且つエネルギーコストを安価にすることが可能である。
【解決手段】循環ポンプ４にてオゾン水１を循環させ、その途中にオゾンガス７、及び純水３を注入する循環式オゾン水生成であり、排オゾンガス１１、及び純水３をオゾンガス接触機構１０に供給し、オゾンガス接触機構１０を介して供給オゾン水１１となって循環するオゾン水１に供給することで、オゾン水濃度が安定し、オゾンガス生成を抑制することが可能になった。
【選択図】図２

Description

この発明は、ポンプを使った循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置に関し、より詳細には、オゾン水濃度をより安定にし、また、オゾン水濃度を高濃度にし、しかも安価な循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置に関する。

オゾンガスを溶液と接触させ、溶液を処理するオゾン処理は、古くは下水道の水処理をはじめ、いろいろな溶液の処理に使用されていた。また、近年では、中水道、上水道にいたるまで幅広く用いられるようになってきた。また、最近では、オゾンを純水に溶解したオゾン水が半導体や液晶の湿式洗浄にも広く利用されるようになってきている。

しかしながら、半導体や液晶では、オゾン水濃度を常に安定にし、また常に高濃度に保つことがしばしば要求されることがあり、それにはまだまだ不十分で、安定なオゾン水濃度の水を長期にわたって生成することは困難であった。

また、オゾン水の作り方等によっても、その後のオゾン水濃度の減衰が大きく変わってくることより、実際の洗浄槽でのオゾン水濃度の変動は大変大きかった。

そのため、装置より供給されるオゾン水濃度は、実際に必要な濃度よりはるかに高い濃度で供給することにより余裕を見て半導体等の洗浄に使用しているのが現状であった。

また、実際に使用されている現場からも、オゾン水濃度は余裕を見るのが当然であると思われており、オゾン水濃度が高くても現状での半導体等の洗浄では問題が無いと思われてきた。

しかしながら、これでは被洗浄品の表面の洗浄程度が一定になるわけはなく、また、保護酸化膜の形成に使用されるときなどでは、オゾン水濃度の違いによる酸化膜の厚みの違いが生じてしまうこともあった。

さらに、オゾン水の利用が進んだ今日では、有機物を分解するだけではなく、基板上の金属を除去する工程、保護酸化膜を生成する工程、更にはパターンを組んだ後の洗浄にも使用されるようになってくるに従い、オゾン水濃度の範囲の限定が厳しくなってきている。

最近では半導体の配線ピッチが狭くなるに従い、そこに使用される純水の水質が問題となり、非常に綺麗な純水が要求されるようになってきた。このような純水の水質は、比抵抗は１８．２４ＭΩｃｍに極限に近づき、ＴＯＣや一般の金属コンタミネーションは検出下限までの純度が要求されるようになってきた。

上記のように純水の純度が高くなるにつれ、その純水を用いたオゾン水生成は、純水の水質に依存すると思われるオゾン水濃度の変動が顕著になってきた。一般的には純水の純度が高くなるにつれ、オゾン水濃度が減少する傾向があった。

このため、最近ではオゾン水を生成するときに、純水に炭酸ガスを添加して炭酸添加純水にした上でオゾンガスを添加して炭酸添加オゾン水を生成したり、純水に炭酸ガス添加オゾンガスを注入して炭酸添加オゾン水を生成する方法が取られるようになってきた。

炭酸が添加されているオゾン水は、純水中のＴＯＣに影響を受けないで、非常に高い濃度のオゾン水を容易に得ることができ、また、生成されたオゾン水の濃度も減衰が非常に少なく、洗浄槽までの距離による減衰が少ないので、洗浄槽において高濃度のオゾン水を得ることができるようになってきた（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１４５１８１号公報

しかしながら、炭酸が添加されているオゾン水を生成する方法は、いずれも純水に炭酸ガスを添加する工程が必要であり、生成コストが嵩むなどの問題があった。

この発明は、前述の従来技術の問題点を解消し、生成したオゾンガスを有効に利用することができ、オゾン水濃度をより安定にし、また、オゾン水濃度を高濃度にし、しかも安価な循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、ポンプにてオゾン水を循環させ、その途中にオゾンガス、及び純水を注入する循環式オゾン水生成方法において、
前記純水をオゾンガス接触機構に供給し、
前記オゾンガス接触機構を介してオゾン水となって前記循環するオゾン水に供給されることを特徴とする循環式オゾン水生成方法である。

請求項２に記載の発明は、前記オゾンガス接触機構に供給されるオゾンガスは、一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項１に記載の循環式オゾン水生成方法である。

請求項３に記載の発明は、前記オゾンガス接触機構を介して前記純水が前記オゾン水となる構造は、フッ素樹脂で形成された膜を有し、一方に前記純水を、他方に前記オゾンガスを導入して前記膜を介して前記オゾンガスが前記純水に溶け込み、前記純水を前記オゾン水にする構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の循環式オゾン水生成方法である。

請求項４に記載の発明は、前記一度使用されたオゾンガスのオゾンガス濃度を測定することにより、演算をして前記循環するオゾン水に注入される前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の循環式オゾン水生成方法である。

請求項５に記載の発明は、前記オゾンガス接触機構によりオゾン水になったオゾン水濃度を測定することにより、演算をして前記循環するオゾン水に注入される前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の循環式オゾン水生成方法である。

請求項６に記載の発明は、ポンプにてオゾン水を循環するオゾン水循環ラインを有し、その途中にオゾンガス、及び純水を注入する注入ラインを有する循環式オゾン水製造装置において、
前記純水をオゾンガス接触機構に供給し、
前記オゾンガス接触機構を介してオゾン水となって前記注入ラインから前記オゾン水循環ラインに供給されることを特徴とする循環式オゾン水製造装置である。

請求項７に記載の発明は、前記オゾンガスは一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項６に記載の循環式オゾン水製造装置である。

請求項８に記載の発明は、前記オゾンガス接触機構を介して前記純水が前記オゾン水となる構造は、
フッ素樹脂で形成された膜を有し、
一方に前記純水を、他方に前記オゾンガスを導入して前記膜を介して前記オゾンガスが 前記純水に溶け込み、前記純水を前記オゾン水にする構造であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の循環式オゾン水製造装置である。

請求項９に記載の発明は、前記オゾンガス接触機構により前記オゾン水になったオゾン水濃度を測定するオゾン水濃度測定手段と、
前記測定したオゾン水濃度に基づき演算をして前記オゾン水循環ラインに注入されるオゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする制御手段と、
を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の循環式オゾン水製造装置である。

請求項１０に記載の発明は、前記一度使用されたオゾンガスのオゾンガス濃度を測定するオゾンガス濃度測定手段と、
前記測定したオゾンガス濃度に基づき演算をして前記オゾン水循環ラインに注入される 前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする制御手段と、
を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の循環式オゾン水製造装置である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１及び請求項６に記載の発明では、純水がオゾンガス接触機構を介してオゾン水となって循環するオゾン水に供給されることで、常に安定な濃度のオゾン水を得ることができ、また、安全であり、省エネルギーの高濃度のオゾン水が常に生成できる。更には、長期にわたり安定な濃度のオゾン水を発生する装置を得ることが可能である。

請求項２及び請求項７に記載の発明では、オゾンガス接触機構に供給されるオゾンガスは、一度使用されたオゾンガスであり、生成したオゾンガスを有効に利用することができ、省エネルギーである。

請求項３及び請求項８に記載の発明では、フッ素樹脂で形成された膜を用いる簡単な構造で、オゾンガスが純水に溶け込み、純水をオゾン水にすることができる。

請求項４及び請求項１０に記載の発明では、一度使用されたオゾンガスのオゾンガス濃度に基づき、循環するオゾン水に注入されるオゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることで、常に安定な濃度のオゾン水を得ることができ、またオゾンガス処理部における異常発生を防止することができ安全対策にもなる。

請求項５及び請求項９に記載の発明では、オゾンガス接触機構によりオゾン水になったオゾン水濃度に基づき、循環するオゾン水に注入されるオゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることで、常に安定な濃度のオゾン水を得ることができ、またオゾンガス処理部における異常発生を防止することができ安全対策にもなる。

以下、この発明の循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
図１は、一般的なポンプによる循環式オゾン水生成の概念図であり、図２は、この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾンガス接触機構が組み込まれた概念図である。図３は、この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾン水接触機構、及びオゾンガス濃度測定手段、制御手段が組み込まれた概念図である。又、図４は、この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾン水接触機構、及びオゾン水濃度測定手段、制御手段が組み込まれた概念図である。

図１において、循環式オゾン水生成では、オゾン水１を循環するオゾン水循環ラインＲ１を有し、オゾン水１は循環ポンプ４によって循環される。循環ポンプ４の入り口側には、純水３、オゾンガス７、及びオゾンガス混合機構５が存在し、オゾン水循環ラインＲ１の途中にオゾンガス７、及び純水３を注入する注入ラインＲ２，Ｒ３を有する。循環されるオゾン水１は、純水３によって希釈されたのち、オゾンガス混合機構５によってオゾンガス７と混合され、循環ポンプ４によって、さらに混合しオゾン水１となった上でガス分離タンク６に導かれる。

ガス分離タンク６では、オゾン水とオゾンガスに分離され、オゾン水１は循環ポンプ４にてオゾン水循環ラインＲ１に循環されるもののほか、ガス分離タンク６から吐出され、吐出オゾン水２として供給される。ガス分離タンク６でオゾン水とならなかったオゾンガスは、排オゾンガス１Ａとして導管８を経由してオゾンガス処理部９にて処理される。

吐出オゾン水２のオゾン水濃度を決定する大きな因子は、オゾンガス量、及びオゾンガス濃度であることは当然であるが、純水の水質が大きく関係している。ここで純水とは、通常の水道水の比抵抗が１／１００〜１／２００ＭΩｃｍであるのに対し、その中のメタルコンタミネーションを除去することで１ＭΩｃｍ以上の純度にしたものをいう。

図２において、排オゾンガス１Ａの導管８の途中にオゾンガス接触機構１０を設け、このオゾンガス接触機構１０は注入ラインＲ３に配置されており、純水３と接触したのち、排オゾンガス１Ａはオゾンガス処理部９にて処理され、また、純水３はオゾンガス接触機構１０により供給オゾン水１１となる。

このようにして、排オゾンガス１Ａ、及び純水３を注入ラインＲ３のオゾンガス接触機構１０に供給し、オゾンガス接触機構１０を介して供給オゾン水１１となって注入ラインＲ３からオゾン水循環ラインＲ１に供給される。このオゾンガス接触機構１０に供給される排オゾンガス１Ａは、一度使用されたオゾンガスである。この実施の形態では、ガス分離タンク６により分離された排オゾンガス１Ａを用いているが、一度使用されたオゾンガスであればガス分離タンク６により分離されたものに限定されない。

このオゾンガス接触機構１０を介して純水３が供給オゾン水１１となる構造は、オゾンガス接触機構１０がフッ素樹脂で形成された膜１０ａを有し、この膜１０ａによって区画された一方の室１０ｂに純水３を、他方の室１０ｃに供給オゾン水１１を導入して膜１０ａを介して排オゾンガス１Ａが純水３に溶け込み、純水３を供給オゾン水１１にする構造である。

このようにして、排オゾンガス１Ａ、及び純水３をオゾンガス接触機構１０を介して供給オゾン水１１となって注入ラインＲ３からオゾン水循環ラインＲ１を循環するオゾン水１に供給されることで、ガス分離タンク６から吐出される吐出オゾン水２は、常に安定な濃度のオゾン水であり、また、安全であり、省エネルギーの高濃度のオゾン水が常に生成できる。更には、長期にわたり安定な濃度のオゾン水を発生する装置を得ることが可能である。

また、オゾンガス接触機構１０に供給されるオゾンガスは、ガス分離タンク６でオゾン水とならなかった排オゾンガス１Ａで一度使用されたオゾンガスであり、生成したオゾンガスを有効に利用することができ、省エネルギーである。

また、オゾンガス接触機構１０は、フッ素樹脂で形成された膜１０ａを用いる簡単な構造で、排オゾンガス１Ａが純水３に溶け込み、純水３を供給オゾン水１１にすることができる。

図３において、排オゾンガスの導管８の途中にオゾンガス接触機構１０を設け、純水３と接触したのち、排オゾンガス１Ａはオゾンガス処理部９にて処理される。また、純水３はオゾンガス接触機構１０により供給オゾン水１１となる。

また、排オゾンガス１Ａの導管８にはオゾンガス濃度を測定するオゾンガス濃度測定手段１２が取り付けられ、オゾンガス濃度の測定情報を制御手段２０に送る。制御手段２０では、測定したオゾンガス濃度に基づき演算をしてオゾンガス７のオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする。

このように、排オゾンガス１Ａのオゾンガス濃度に基づき演算をしてオゾン水循環ラインＲ１に注入されるオゾンガス７のオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることで、ガス分離タンク６から吐出される吐出オゾン水２は、常に安定な濃度のオゾン水であり、また排オゾンガス１Ａも安定な濃度であり、オゾンガス処理部９における異常発生を防止することができ安全対策にもなる。

図４において、排オゾンガス１Ａの導管８の途中にオゾンガス接触機構１０を設け、純水３と接触したのち、排オゾンガス１Ａはオゾンガス処理部９にて処理される。また、オゾンガス接触機構１０は、図３の実施の形態と同様に構成され、純水３はオゾンガス接触機構１０により供給オゾン水１１となる。

また、注入ラインＲ３には、オゾンガス接触機構１０により供給オゾン水１１になったオゾン水濃度を測定するオゾン水濃度測定手段１３が取り付けられ、オゾン水濃度測定の測定情報を制御手段３０に送る。制御手段３０は、測定したオゾン水濃度に基づき演算をしてオゾン水循環ラインＲ１に注入されるオゾンガス７のオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする。

このように、供給オゾン水１１になったオゾン水濃度に基づき演算をしてオゾン水循環ラインＲ１に注入されるオゾンガス７のオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることで、ガス分離タンク６から吐出される吐出オゾン水２は、常に安定な濃度のオゾン水であり、また排オゾンガス１Ａも安定な濃度であり、オゾンガス処理部９における異常発生を防止することができ安全対策にもなる。

次に、この発明に係わる循環式オゾン水製造装置の実施例を記載するが、この実施例はこの発明を限定するものではない。

（実施例１）
１０Ｌ／ｍｉｎの純水を供給して、オゾン水生成を行った。供給するオゾンガス量は３Ｌ／ｍｉｎ、オゾンガス濃度を２５０ｍｇ／Ｌとした。

供給純水と同量のオゾン水量を取り出したところ、オゾン水濃度は３３ｍｇ／Ｌであった。

（比較例１）
供給される純水にオゾンガス接触機構を設け、排オゾンガスを導いたこと以外は実施例１と同一条件にてオゾン水生成を行った。

オゾン水濃度は４５ｐｐｍで実施例１に比べてオゾン水濃度は１．３倍に上昇した。

（実施例２）
実施例１と同様の条件でオゾン水生成を行った。オゾン水濃度は同様に３３ｍｇ／Ｌであった。

（比較例２）
比較例１と同様の条件で、排オゾンガスの導管にオゾンガス測定機構を取り付け、オゾン水濃度が実施例２と同じになるように供給されるオゾンガス量を調整した。オゾンガス量は２Ｌ／ｍｉｎになり、供給するオゾンガス量を２／３にすることができた。

前記したように、この発明では、常に安定な濃度のオゾン水を得ることができた。また、安全であり、省エネルギーの高濃度のオゾン水が常に生成できる。更には、長期にわたり安定な濃度のオゾン水を発生する装置を得ることが可能となった。

この発明は、ポンプを使った循環式オゾン水生成方法及び循環式オゾン水製造装置に適用でき、生成したオゾンガスを有効に利用することができ、オゾン水濃度をより安定にし、また、オゾン水濃度を高濃度にし、しかも安価である。

一般的なポンプによる循環式オゾン水生成の概念図である。 この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾンガス接触機構が組み込まれた概念図である。 この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾン水接触機構、及びオゾンガス濃度測定手段、制御手段が組み込まれた概念図である。 この発明の実施の形態に係わる循環式オゾン水生成で供給純水にオゾン水接触機構、及びオゾン水濃度測定手段、制御手段が組み込まれた概念図である。

符号の説明

１ オゾン水
２ 吐出オゾン水
３ 純水
４ 循環ポンプ
５ オゾンガス混合機構
６ ガス分離タンク
７ オゾンガス
８ 導管
９ オゾンガス処理部
１０ オゾンガス接触機構
１１ 供給オゾン水
１２ オゾンガス濃度測定手段
１３ オゾン水濃度測定手段
２０，３０ 制御手段

Claims (10)

1. ポンプにてオゾン水を循環させ、その途中にオゾンガス、及び純水を注入する循環式オゾン水生成方法において、
   前記純水をオゾンガス接触機構に供給し、
   前記オゾンガス接触機構を介してオゾン水となって前記循環するオゾン水に供給されることを特徴とする循環式オゾン水生成方法。
2. 前記オゾンガス接触機構に供給されるオゾンガスは、一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項１に記載の循環式オゾン水生成方法。
3. 前記オゾンガス接触機構を介して前記純水が前記オゾン水となる構造は、フッ素樹脂で形成された膜を有し、一方に前記純水を、他方に前記オゾンガスを導入して前記膜を介して前記オゾンガスが前記純水に溶け込み、前記純水を前記オゾン水にする構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の循環式オゾン水生成方法。
4. 前記一度使用されたオゾンガスのオゾンガス濃度を測定することにより、演算をして前記循環するオゾン水に注入される前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の循環式オゾン水生成方法。
5. 前記オゾンガス接触機構によりオゾン水になったオゾン水濃度を測定することにより、演算をして前記循環するオゾン水に注入される前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の循環式オゾン水生成方法。
6. ポンプにてオゾン水を循環するオゾン水循環ラインを有し、その途中にオゾンガス、及び純水を注入する注入ラインを有する循環式オゾン水製造装置において、
   前記純水をオゾンガス接触機構に供給し、
   前記オゾンガス接触機構を介してオゾン水となって前記注入ラインから前記オゾン水循環ラインに供給されることを特徴とする循環式オゾン水製造装置。
7. 前記オゾンガスは一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項６に記載の循環式オゾン水製造装置。
8. 前記オゾンガス接触機構を介して前記純水が前記オゾン水となる構造は、
   フッ素樹脂で形成された膜を有し、
   一方に前記純水を、他方に前記オゾンガスを導入して前記膜を介して前記オゾンガスが前記純水に溶け込み、前記純水を前記オゾン水にする構造であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の循環式オゾン水製造装置。
9. 前記オゾンガス接触機構により前記オゾン水になったオゾン水濃度を測定するオゾン水濃度測定手段と、
   前記測定したオゾン水濃度に基づき演算をして前記オゾン水循環ラインに注入されるオゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の循環式オゾン水製造装置。
10. 前記一度使用されたオゾンガスのオゾンガス濃度を測定するオゾンガス濃度測定手段と、
    前記測定したオゾンガス濃度に基づき演算をして前記オゾン水循環ラインに注入される 前記オゾンガスのオゾンガス量、及び／またはオゾンガス濃度をコントロールする制御手段と、
    を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の循環式オゾン水製造装置。