JP2024035532A - ガス溶解液供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ユースポイントに提供されるガス溶解液が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することのできるガス溶解液供給装置を提供する。【解決手段】 ガス溶解液供給装置１は、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解部４と、生成された第１ガス溶解液が溜められ、第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する第１気液分離器１０と、第１気液分離器１０で生成された第２ガス溶解液を減圧する減圧器１７と、減圧された第２ガス溶解液が溜められ、第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液を生成する第２気液分離器１２を備える。第３ガス溶解液がユースポイントに供給される。【選択図】 図１

Description

本発明は、ガス溶解液を供給するガス溶解液供給装置に関する。
近年、半導体デバイス工場や液晶などの電子部品製造工場における製品の洗浄は、製造プロセスの複雑化、回路パターンの微細化に伴なってますます高度化している。例えば、機能水に高純度ガスまたは高純度ガスと薬品を溶解した特殊な液体を使用して、シリコンウエハに付着した微粒子、金属、有機物などを除去している。
機能水としては、例えばオゾン水が用いられ、オゾン水は、オゾン水製造装置を用いて、原料液体である純水に原料ガスであるオゾンガス（オゾンと酸素の混合ガス）を溶解させることによって製造される（例えば、特許文献１参照）。超純水に溶解させたオゾンは、低い濃度（数ｐｐｍ）でも酸化力が非常に強いため、有機物や金属の除去を行うことが可能である。
特許第６８２６４３７号
上述のとおり、オゾンガスは、オゾンと酸素が混合されたガスであり、どのような生成方法を用いても最高オゾンガス濃度は２０ｖｏｌ％程度であり、残りの８０ｖｏｌ％は酸素である。そのため、オゾンガスを純水に溶解させたオゾン水では、オゾンより酸素のほうがより過飽和に溶解している。オゾン水の圧力が低下した場合には、過飽和に溶解したガスが気泡として発生する。例えば、オゾン水が供給されるユースポイント（洗浄装置）でウエハを洗浄する際、オゾン水がウエハ上に吐出されるときに、オゾン水の圧力が大気圧以下まで低下し、過飽和に溶解したガスの気泡が発生するという懸念がある。特に、オゾン水が高濃度である場合には、過飽和に溶解したガスの気泡が発生しやすい。そのため、ユースポイントでの使用時に気泡の発生を抑制する技術の開発が求められていた。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ユースポイントに提供されるガス溶解液が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することのできるガス溶解液供給装置を提供することを目的とする。
本発明のガス溶解液供給装置は、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解部と、生成された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する第１気液分離器と、前記第１気液分離器で生成された第２ガス溶解液を減圧する減圧器と、減圧された前記第２ガス溶解液が溜められ、前記第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液を生成する第２気液分離器と、を備え、前記第３ガス溶解液がユースポイントに供給される。
この構成によれば、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液が生成されると、生成された第１ガス溶解液が第１気液分離器に溜められて、第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液が生成される。そして、第２ガス溶解液が減圧器で減圧され、減圧された第２ガス溶解液が第２気液分離器に溜められて、第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液が生成され、ユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるガス溶解液（第３ガス溶解液）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
また、本発明のガス溶解液供給装置は、前記ガス溶解部に供給される前記原料液体を昇圧する第１昇圧器を備えてもよい。
この構成によれば、ガス溶解部に供給される原料液体の圧力を高くすることができるので、ガス溶解部で高濃度の第１ガス溶解液を生成することができ、その結果、高濃度の第３ガス溶解液を生成することができる。
また、本発明のガス溶解液供給装置は、前記ユースポイントに供給される前記第３ガス溶解液を昇圧する第２昇圧器を備えてもよい。
この構成によれば、ユースポイントに供給される第３ガス溶解液の圧力を、ユースポイントで必要とされる圧力まで上げることができる。
本発明のガス溶解液供給装置は、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解部と、生成された前記第１ガス溶解液を減圧する減圧器と、減圧された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する気液分離器と、を備え、前記第２ガス溶解液がユースポイントに供給される。
この構成によれば、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液が生成されると、生成された第１ガス溶解液が減圧器で減圧され、減圧された第１ガス溶解液が気液分離器に溜められて、第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液が生成され、ユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるガス溶解液（第２ガス溶解液）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
また、本発明のガス溶解液供給装置は、前記ガス溶解部に供給される前記原料液体を昇圧する第１昇圧器を備えてもよい。
この構成によれば、ガス溶解部に供給される原料液体の圧力を高くすることができるので、ガス溶解部で高濃度の第１ガス溶解液を生成することができ、その結果、高濃度の第２ガス溶解液を生成することができる。
また、本発明のガス溶解液供給装置は、前記ユースポイントに供給される前記第２ガス溶解液を昇圧する第２昇圧器を備えてもよい。
この構成によれば、ユースポイントに供給される第２ガス溶解液の圧力を、ユースポイントで必要とされる圧力まで上げることができる。
また、本発明のガス溶解液供給装置では、前記原料ガスは、第１原料ガスと第２原料ガスとが混合されたものであり、前記第１原料ガスの分圧より前記第２原料ガスの分圧のほうが高く、かつ、前記第１原料ガスの溶解度より前記第２原料ガスの溶解度のほうが高くてもよい。
この構成によれば、第１原料ガス（例えば、オゾン）の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．１５）より第２原料ガス（例えば、酸素）の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．８５）のほうが高く、かつ、第１原料ガスの溶解度（２０度において２０ｍｇ／Ｌ）より第２原料ガスの溶解度（２０度において４５ｍｇ／Ｌ）のほうが高いので、第１原料ガスより第２原料ガスのほうが原料液体中に過飽和に溶解しやすい。すなわち、第２原料ガスの気泡が発生しやすい。この場合、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体（第２原料ガス）が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
本発明の方法は、ガス溶解液供給装置を用いて実行される方法であって、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解ステップと、生成された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する第１気液分離ステップと、前記第１気液分離ステップで生成された第２ガス溶解液を減圧する減圧ステップと、減圧された前記第２ガス溶解液が溜められ、前記第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液を生成する第２気液分離ステップと、前記第２気液分離ステップで生成された前記第３ガス溶解液をユースポイントに供給する供給ステップと、を含んでいる。
この方法によっても、上記の装置と同様に、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液が生成されると、生成された第１ガス溶解液が第１気液分離器に溜められて、第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液が生成される。そして、第２ガス溶解液が減圧器で減圧され、減圧された第２ガス溶解液が第２気液分離器に溜められて、第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液が生成され、ユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるガス溶解液（第３ガス溶解液）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
本発明の方法は、ガス溶解液供給装置を用いて実行される方法であって、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解ステップと、生成された前記第１ガス溶解液を減圧する減圧ステップと、減圧された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する気液分離ステップと、前記気液分離ステップで生成された前記第２ガス溶解液をユースポイントに供給する供給ステップと、を含んでいる。
この方法によっても、上記の装置と同様に、原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液が生成されると、生成された第１ガス溶解液が減圧器で減圧され、減圧された第１ガス溶解液が気液分離器に溜められて、第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液が生成され、ユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるガス溶解液（第２ガス溶解液）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
本発明によれば、ユースポイントに提供されるガス溶解液が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
本発明の第１の実施の形態におけるガス溶解液供給装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における第２気液分離器の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態におけるガス溶解液供給装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態におけるガス溶解液供給装置の構成を示す図である。 本発明のガス溶解液供給装置の変形例１の構成を示す図である。 本発明のガス溶解液供給装置の変形例２の構成を示す図である。 本発明のガス溶解液供給装置の変形例３の構成を示す図である。 第２気液分離器の他の例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態のガス溶解液供給装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、ウエハの洗浄装置にオゾン水を供給するオゾン水供給装置の場合を例示する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のオゾン水供給装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のオゾン水供給装置の構成を示す図である。図１に示すように、オゾン水供給装置１は、オゾン水の原料となるオゾンガスが供給される原料ガス供給ライン２と、オゾン水の原料となる純水（ＤＩＷ）が供給される原料液体供給ライン３を備えている。
オゾンガスは、オゾンと酸素とが混合されたものであり、本実施の形態では、オゾンの分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．１５）より酸素の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．８５）のほうが高く、かつ、オゾンの溶解度（２０度において２０ｍｇ／Ｌ）より酸素の溶解度（２０度において４５ｍｇ／Ｌ）ののほうが高い。
図１に示すように、原料ガス供給ライン２と原料液体供給ライン３は、純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水（ここでは「第１オゾン水」ともいう）を生成するガス溶解ノズル４に接続されている。ガス溶解ノズル４では、高圧力の純水に高圧力のオゾンガスを溶解させることにより、高濃度のオゾン水を生成することができる。なお、ガス溶解ノズル４は、本発明のガス溶解部に相当する。
また、原料液体供給ライン３には、純水の供給をオン・オフするための第１バルブ５と、供給される純水の圧力（国や地域によって異なる。供給される純水の圧力が非常に高い場合がある）を所定の基準以下に減圧する第１減圧弁６と、ガス溶解ノズル４に供給される純水を昇圧する第１ポンプ７と、昇圧後の純水の流量を測定する第１流量計８と、昇圧後の純水の供給をオン・オフするための第２バルブ９が設けられている。なお、第１ポンプ７は、本発明の第１昇圧器に相当する。また、減圧弁は、供給される純水の圧力がもともと基準以下である場合には、不要である。
オゾン水供給装置１は、ガス溶解ノズル４で生成された第１オゾン水を第１気液分離タンク１０に供給する第１オゾン水供給ライン１１を備えている。第１気液分離タンク１０には、ガス溶解ノズル４で生成された第１オゾン水が溜められ、第１オゾン水から気液分離されたオゾン水（ここでは「第２オゾン水」ともいう）が生成される。本実施の形態では、ガス溶解ノズル４に供給される純水の圧力が第１ポンプ７によって昇圧されることで、第１気液分離タンク１０内の圧力が、高い圧力（例えば０．３０ＭＰａ）に保たれている。なお、第１気液分離タンク１０は、本発明の第１気液分離器に相当する。
また、オゾン水供給装置１は、第１気液分離タンク１０で生成された第２オゾン水を第２気液分離タンク１２に供給する第２オゾン水供給ライン１３と、第１気液分離タンク１０で気液分離された気体を第２気液分離タンク１２に送出する気体送出ライン１４を備えている。第２オゾン水供給ライン１３には、第２オゾン水の流量を測定する第２流量計１５と、第２オゾン水の圧力を測定する第１圧力計１６と、第１気液分離タンク１０で生成された第２オゾン水を減圧する第２減圧弁１７が設けられている。気体送出ライン１４には、第２気液分離タンク１２に送出する気体の圧力を調整する第１圧力調整弁１８が設けられている。なお、第２気液分離タンク１２は、本発明の第２気液分離器に相当し、第２減圧弁１７は、本発明の減圧器に相当する。
第２気液分離タンク１２には、第２減圧弁１７で減圧された第２オゾン水が溜められ、第２オゾン水から気液分離されたオゾン水（ここでは「第３オゾン水」ともいう）が生成される。本実施の形態では、第２気液分離タンク１２に供給される第２オゾン水の圧力が第２減圧弁１７によって減圧されることで、第２気液分離タンク１２内の圧力が、低い圧力（例えば０．１０ＭＰａ）に保たれている。なお、第２気液分離タンク１２は、本発明の第２気液分離器に相当する。
また、オゾン水供給装置１は、第２気液分離タンク１２で気液分離された気体を排気するための排気ライン１９を備えている。排気ライン１９には、オゾンガスを分解して無害化するオゾンガス分解触媒２０と、第２気液分離タンク１２の圧力を調整する第２圧力調整弁２１が設けられている。
また、オゾン水供給装置１は、第２気液分離タンク１２で生成された第３オゾン水を洗浄装置ＵＰ（ユースポイント）に供給する第３オゾン水供給ライン２２を備えている。第３オゾン水供給ライン２２には、洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水を昇圧する第２ポンプ２３と、洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水の流量を測定する第３流量計２４と、洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水の圧力を測定する第２圧力計２５と、洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水の供給をオン・オフするための第３バルブ２６が設けられている。
また、オゾン水供給装置１は、原料液体供給ライン３と第３オゾン水供給ライン２２からそれぞれ分岐して、ガス溶解ノズル４に供給される純水と洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水をドレンから排水するための排水ライン２７を備えている。排水ライン２７には、原料液体供給ライン３と第３オゾン水供給ライン２２に接続される切替えバルブ２８と、ドレンから排水する液体のオゾン濃度を測定する濃度計２９と、ドレンから排水する液体の流量を測定する第４流量計３０が設けられている。この場合、切替えバルブ２８を切り替えることによって、ガス溶解ノズル４に供給される純水と洗浄装置ＵＰに供給される第３オゾン水のいずれか一方をドレンから排水することができる。
ここで、図２を参照して、第２気液分離タンク１２の構成について説明する。但し、第２気液分離タンク１２の構成は、これに限られるものではなく、例えば、第１気液分離タンク１０と同様の構成であってもよい。
図２は、第２気液分離タンク１２の構成を示す図である。図２に示すように、第２気液分離タンク１２は、第２オゾン水供給ライン１３から供給された第２オゾン水が溜められるタンク本体１００と、タンク本体１００の下部に配置され第２オゾン水供給ライン１３から供給される第２オゾン水が流入する流入口１０１と、タンク本体１００の下部に配置され第２気液分離タンク１２で生成された第３オゾン水が送出される送出口１０２を備えている。流入口１０１には、タンク本体１００の上下方向に延びる細長い筒状の導入菅１０３が接続されており、導入菅１０３の先端（上端）には、タンク本体１００の液面より少し下の位置で横向き（水平方向）に開口する開口１０４が設けられている。
第２オゾン水が第２減圧弁１７で減圧されて第２気液分離タンク１２に供給されると、第２オゾン水の中に過飽和に溶解していた気体（酸素）が気泡として発生する。このとき、気泡が開口１０４から横向き（水平方向）に出されるため、気泡がタンク本体１００の下部から（液面よりかなり下の位置から）上向きに出される場合に比べて、静かに気泡を発生させることができる。
図８は、第２気液分離タンクの他の例の構成を示す図である。図８の第２気液分離タンク１２０は、タンク本体１００の下部に配置される（第２オゾン水供給ライン１３から供給される第２オゾン水が流入する）流入口１０１と、タンク本体１００の下部に配置される（第２気液分離タンク１２で生成された第３オゾン水が送出される）送出口１０２と、流入口１０１と送出口１０２との間にタンク本体１００内を仕切るように液面より少し下の位置まで配置される仕切り板１２１が設けられている。この場合、流入口１０１側の仕切られた領域で、第２オゾン水から気泡が発生し液面に向け上昇していくため、送出口１０２から送出される第３オゾン水に気泡が混ざることを抑制することができる。
このような第１の実施の形態のオゾン水供給装置１によれば、ガス溶解ノズル４で純水にオゾンガスを溶解させて第１オゾン水が生成されると、生成された第１オゾン水が第１気液分離タンク１０に溜められて、第１オゾン水から気液分離された第２オゾン水が生成される。そして、第１気液分離タンク１０で生成された第２オゾン水が第２減圧弁１７で減圧され、減圧された第２オゾン水が第２気液分離タンク１２に溜められる。このとき、過飽和に溶解していた気体（オゾン）が気泡として発生して除去される。そして、第２オゾン水から気液分離された第３オゾン水がユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるオゾン水（第３オゾン水）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
また、本実施の形態では、第１ポンプ７によって、ガス溶解ノズル４に供給される純水の圧力を高くすることができるので、ガス溶解ノズル４で高濃度の第１オゾン水を生成することができ、その結果、高濃度の第３オゾン水を生成することができる。
また、本実施の形態では、第２ポンプ２３によって、ユースポイントに供給される第３オゾン水の圧力を、ユースポイントで必要とされる圧力まで上げることができる。
また、本実施の形態では、オゾンの分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．１５）より、酸素の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．８５）のほうが高く、かつ、オゾンの溶解度（２０度において２０ｍｇ／Ｌ）より酸素の溶解度（２０度において４５ｍｇ／Ｌ）のほうが高いので、オゾンより酸素のほうが純水中に過飽和に溶解しやすい。すなわち、酸素の気泡が発生しやすい。この場合、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体（酸素）が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のオゾン水供給装置について説明する。ここでは、第２の実施の形態のオゾン水供給装置が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
図３は、本実施の形態のオゾン水供給装置の構成を示す図である。図３に示すように、本実施の形態のオゾン水供給装置２００は、第１の気液分離タンクを備えていない。この場合、第２気液分離タンク１２が、本発明の気液分離器に相当する。また、本実施の形態では、原料液体供給ライン３に、供給される純水の流量を測定する第５流量計２０１が設けられている。
また、本実施の形態のオゾン水供給装置２００は、ガス溶解ノズル４で生成された第１オゾン水を第２気液分離タンク１２に供給する第４オゾン水供給ライン２０２を備えている。そして、第４オゾン水供給ライン２０２には、ガス溶解ノズル４で生成された第１オゾン水の圧力を圧力損失によって低下させるガス溶解ノズル２０３が設けられている。この場合、圧力損失によって圧力を低下させるガス溶解ノズル２０３が、本発明の減圧器に相当する。
このような第２の実施の形態のオゾン水供給装置２００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
すなわち、ガス溶解ノズル４で純水にオゾンガスを溶解させて第１オゾン水が生成されると、生成された第１オゾン水がガス溶解ノズル２０３で減圧され、減圧された第１オゾン水が第２気液分離タンク１２に溜められる。このとき、過飽和に溶解していた気体（オゾン）が気泡として発生して除去される。そして、第１オゾン水から気液分離されたオゾン水（ここでは「第４オゾン水」ともいう。第１の実施の形態の第３オゾン水に相当する）がユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるオゾン水（第４オゾン水）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
また、本実施の形態では、第１ポンプ７によって、ガス溶解ノズル４に供給される純水の圧力を高くすることができるので、ガス溶解ノズル４で高濃度の第１オゾン水を生成することができ、その結果、高濃度の第４オゾン水を生成することができる。
また、本実施の形態では、第２ポンプ２３によって、ユースポイントに供給される第４オゾン水の圧力を、ユースポイントで必要とされる圧力まで上げることができる。
また、本実施の形態では、オゾンの分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．１５）より酸素の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．８５）のほうが高く、かつ、オゾンの溶解度（２０度において２０ｍｇ／Ｌ）より酸素の溶解度（２０度において４５ｍｇ／Ｌ）のほうが高いので、オゾンより酸素のほうが純水中に過飽和に溶解しやすい。すなわち、酸素の気泡が発生しやすい。この場合、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体（酸素）が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態のオゾン水供給装置について説明する。ここでは、第３の実施の形態のオゾン水供給装置が、第２の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第２の実施の形態と同様である。
図４は、本実施の形態のオゾン水供給装置の構成を示す図である。図４に示すように、本実施の形態のオゾン水供給装置３００では、純水にオゾンガスを溶解させて第１オゾン水を生成するために、ガス溶解ノズル４の代わりに、溶解膜３０１が用いられる。この場合、溶解膜３０１が、本発明のガス溶解部に相当する。また、本実施の形態では、原料液体供給ライン３に、供給される純水の圧力を測定する第３圧力計３０２が設けられている。
また、本実施の形態のオゾン水供給装置３００は、溶解膜３０１で生成された第１オゾン水を第２気液分離タンク１２に供給する第５オゾン水供給ライン３０３を備えている。そして、第５オゾン水供給ライン３０３には、溶解膜３０１で生成された第１オゾン水を減圧する第３減圧弁３０４が設けられている。この場合、第３減圧弁３０４が、本発明の減圧器に相当する。
このような第３の実施の形態のオゾン水供給装置３００によっても、第２の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
すなわち、溶解膜３０１で純水にオゾンガスを溶解させて第１オゾン水が生成されると、生成された第１オゾン水が第３減圧弁３０４で減圧され、減圧された第１オゾン水が第２気液分離タンク１２に溜められる。このとき、過飽和に溶解していた気体（オゾン）が気泡として発生して除去される。そして、第１オゾン水から気液分離されたオゾン水（ここでは「第５オゾン水」ともいう。第１の実施の形態の第３オゾン水に相当する）がユースポイントに供給される。このように、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントに供給されるオゾン水（第５オゾン水）が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
また、本実施の形態では、第１ポンプ７によって、溶解膜３０１に供給される純水の圧力を高くすることができるので、溶解膜３０１で高濃度の第１オゾン水を生成することができ、その結果、高濃度の第５オゾン水を生成することができる。
また、本実施の形態では、第２ポンプ２３によって、ユースポイントに供給される第５オゾン水の圧力を、ユースポイントで必要とされる圧力まで上げることができる。
また、本実施の形態では、オゾンの分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．１５）より酸素の分圧（例えば、全ガス圧Ｐ×０．８５）のほうが高く、かつ、オゾンの溶解度（２０度において２０ｍｇ／Ｌ）より酸素の溶解度（２０度において４５ｍｇ／Ｌ）のほうが高いので、オゾンより酸素のほうが純水中に過飽和に溶解しやすい。すなわち、酸素の気泡が発生しやすい。この場合、減圧後の気液分離により、過飽和に溶解していた気体（酸素）が気泡として発生して除去されるので、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができる。
以上では、オゾン水供給装置が、ユースポイントまでオゾン水を供給するだけのワンウェイ式である場合について説明したが、オゾン水供給装置は、ユースポイントまで供給したオゾン水が循環して戻される循環式であってもよい。以下、循環式のオゾン水供給装置の例（変形例）を説明する。
（変形例１）
図５は、循環式のオゾン水供給装置の変形例１の構成を示す図である。図５に示すように、この変形例１のオゾン水供給装置４００は、ユースポイントの洗浄装置ＵＰからオゾン水供給装置４００へ未使用のオゾン水を循環して戻すための第１循環ライン４０１と、第１循環ライン４０１に接続される第３気液分離タンク４０２を備えている。なお、この変形例１では、第１ポンプ７および第２ポンプ２３として、空気駆動式のポンプが用いられる。
第１循環ライン４０１には、第３気液分離タンク４０２へ戻されるオゾン水の供給をオン・オフするための第４バルブ４０３と、第３気液分離タンク４０２へ戻されるオゾン水を減圧するための第４減圧弁４０４が設けられている。
第３気液分離タンク４０２で気液分離されたオゾン水は、第６オゾン水供給ライン４０５を介して、原料液体供給ライン３に供給される。第６オゾン水供給ライン４０５には、原料液体供給ライン３に戻されるオゾン水の供給をオン・オフするための第５バルブ４０６が設けられている。また、原料液体供給ライン３には、第１ポンプ７への純水の供給をオン・オフするための第６バルブ４０７が設けられている。
また、この変形例１では、第２気液分離タンク１２からの排気ライン１９が第１循環ライン４０１に接続されており、排気ライン１９には、第１循環ライン４０１に排出する気体の圧力を調整する第３圧力調整弁４０８が設けられている。
さらに、この変形例１のオゾン水供給装置４００は、第３気液分離タンク４０２で気液分離された気体を排気するための第２排気ライン４０９を備えている。第２排気ライン４０９には、オゾンガスを分解して無害化する第２オゾンガス分解触媒４１０と、無害化された気体の圧力を大気圧と同程度の圧力に調整する第４圧力調整弁４１１が設けられている。
（変形例２）
図６は、循環式のオゾン水供給装置の変形例２の構成を示す図である。図６に示すように、この変形例２のオゾン水供給装置５００は、ユースポイントの洗浄装置ＵＰからオゾン水供給装置５００へ未使用のオゾン水を循環して戻すための第２循環ライン５０１を備えている。なお、この変形例２では、第１ポンプ７として、遠心ポンプが用いられ、第２ポンプ２３として、空気駆動式のポンプが用いられる。
この変形例２では、第２循環ライン５０１が第２気液分離タンク１２に接続されている。そして、第２循環ライン５０１には、第２気液分離タンク１２へ戻されるオゾン水の供給をオン・オフするための第７バルブ５０２と、第２気液分離タンク１２へ戻されるオゾン水を減圧するための第５減圧弁５０３が設けられている。
（変形例３）
図７は、循環式のオゾン水供給装置の変形例３の構成を示す図である。図７に示すように、この変形例３のオゾン水供給装置６００は、ユースポイントの洗浄装置ＵＰからオゾン水供給装置６００へ未使用のオゾン水を循環して戻すための第３循環ライン６０１を備えている。なお、この変形例３では、第２ポンプ２３として、空気駆動式のポンプが用いられる。
この変形例３では、第３循環ライン６０１が第２気液分離タンク１２に接続されている。そして、第３循環ライン６０１には、第２気液分離タンク１２へ戻されるオゾン水の供給をオン・オフするための第８バルブ６０２と、第２気液分離タンク１２へ戻されるオゾン水を減圧するための第６減圧弁６０３が設けられている。
また、この変形例３では、２つの溶解膜（第２溶解膜６０４と第３溶解膜６０５）が用いられる。第２溶解膜６０４には、原料ガス供給ライン２と原料液体供給ライン３が接続される。原料液体供給ライン３には、第２溶解膜６０４に供給される純水の圧力を測定する第４圧力計６０６と、第２溶解膜６０４への純水の供給をオン・オフするための第９バルブ６０７が設けられている。
変形例３のオゾン水供給装置６００は、第２溶解膜６０４で生成された第１オゾン水を第２気液分離タンク１２に供給する第７オゾン水供給ライン６０８を備えている。そして、第５オゾン水供給ライン３０３には、第２溶解膜６０４で生成された第１オゾン水を減圧する第７減圧弁６０９が設けられている。
また、変形例３のオゾン水供給装置６００は、第２溶解膜６０４から排出された気体を排気するための第３排気ライン６１０を備えている。第３排気ライン６１０には、第２溶解膜６０４から排出された気体を分解して無害化する第３オゾンガス分解触媒６１１と、第２溶解膜６０４の水圧よりも低い圧力にオゾンガスの圧力を調整する第５圧力調整弁６１２が設けられている。
また、変形例３のオゾン水供給装置６００は、第２気液分離タンク１２で生成されたオゾン水を第３溶解膜６０５に供給する第８オゾン水供給ライン６１３を備えている。第８オゾン水供給ライン６１３には、第３溶解膜６０５に供給されるオゾン水の圧力を測定する第５圧力計６１４と、第３溶解膜６０５へのオゾン水の供給をオン・オフするための第１０バルブ６１５が設けられている。
第３溶解膜６０５には、原料ガス（オゾンガス）を供給する第２原料ガス供給ライン６１６が接続されており、第３溶解膜６０５で生成されたオゾン水は、ユースポイントの洗浄装置ＵＰに供給される。また、変形例３のオゾン水供給装置６００は、第３溶解膜６０５から排出された気体を第３循環ライン６０１に排出するための第４排気ライン６１７を備えている。第４排気ライン６１７には、第３循環ライン６０１に排出する気体の圧力を調整する第６圧力調整弁６１８が設けられている。
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
例えば、以上の説明では、純水にオゾンガスを溶解させることによってオゾン水を生成する例について説明したが、原料液体に原料ガスを溶解させることによってガス溶解液を生成できるものであれば、オゾン水に限られず、その他のガス溶解液についても同様に実施可能である。
以上のように、本発明にかかるガス溶解液供給装置は、ユースポイントに提供されるガス溶解液が高濃度であったとしても、ユースポイントでの使用時に気泡が発生するのを抑制することができるという効果を有し、ウエハの洗浄装置にオゾン水を供給するオゾン水供給装置等として用いられ、有用である。
１ オゾン水供給装置（ガス溶解液供給装置）
２ 原料ガス供給ライン
３ 原料液体供給ライン
４ ガス溶解ノズル（ガス溶解部）
５ 第１バルブ
６ 第１減圧弁
７ 第１ポンプ（第１昇圧器）
８ 第１流量計
９ 第２バルブ
１０ 第１気液分離タンク（第１気液分離器）
１１ 第１オゾン水供給ライン
１２ 第２気液分離タンク（第２気液分離器）
１３ 第２オゾン水供給ライン
１４ 気体送出ライン
１５ 第２流量計
１６ 第１圧力計
１７ 第２減圧弁（減圧器）
１８ 第１圧力調整弁
１９ 排気ライン
２０ オゾンガス分解触媒
２１ 第２圧力調整弁
２２ 第３オゾン水供給ライン
２３ 第２ポンプ（第２昇圧器）
２４ 第３流量計
２５ 第２圧力計
２６ 第３バルブ
２７ 排水ライン
２８ 切替えバルブ
２９ 濃度計
３０ 第４流量計
ＵＰ 洗浄装置（ユースポイント）

Claims (9)

  1. 原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解部と、
    生成された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する第１気液分離器と、
    前記第１気液分離器で生成された第２ガス溶解液を減圧する減圧器と、
    減圧された前記第２ガス溶解液が溜められ、前記第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液を生成する第２気液分離器と、
    を備え、
    前記第３ガス溶解液がユースポイントに供給される、ことを特徴とするガス溶解液供給装置。
  2. 前記ガス溶解部に供給される前記原料液体を昇圧する第１昇圧器を備える、請求項１に記載のガス溶解液供給装置。
  3. 前記ユースポイントに供給される前記第３ガス溶解液を昇圧する第２昇圧器を備える、請求項１に記載のガス溶解液供給装置。
  4. 原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解部と、
    生成された前記第１ガス溶解液を減圧する減圧器と、
    減圧された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する気液分離器と、
    を備え、
    前記第２ガス溶解液がユースポイントに供給される、ことを特徴とするガス溶解液供給装置。
  5. 前記ガス溶解部に供給される前記原料液体を昇圧する第１昇圧器を備える、請求項４に記載のガス溶解液供給装置。
  6. 前記ユースポイントに供給される前記第２ガス溶解液を昇圧する第２昇圧器を備える、請求項４に記載のガス溶解液供給装置。
  7. 前記原料ガスは、第１原料ガスと第２原料ガスとが混合されたものであり、
    前記第１原料ガスの分圧より前記第２原料ガスの分圧のほうが高く、かつ、前記第１原料ガスの溶解度より前記第２原料ガスの溶解度のほうが高い、請求項１～請求項６のいずれかに記載のガス溶解液供給装置。
  8. ガス溶解液供給装置を用いて実行される方法であって、
    原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解ステップと、
    生成された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する第１気液分離ステップと、
    前記第１気液分離ステップで生成された第２ガス溶解液を減圧する減圧ステップと、
    減圧された前記第２ガス溶解液が溜められ、前記第２ガス溶解液から気液分離された第３ガス溶解液を生成する第２気液分離ステップと、
    前記第２気液分離ステップで生成された前記第３ガス溶解液をユースポイントに供給する供給ステップと、
    を含む、ことを特徴とする方法。
  9. ガス溶解液供給装置を用いて実行される方法であって、
    原料液体に原料ガスを溶解させて第１ガス溶解液を生成するガス溶解ステップと、
    生成された前記第１ガス溶解液を減圧する減圧ステップと、
    減圧された前記第１ガス溶解液が溜められ、前記第１ガス溶解液から気液分離された第２ガス溶解液を生成する気液分離ステップと、
    前記気液分離ステップで生成された前記第２ガス溶解液をユースポイントに供給する供給ステップと、
    を含む、ことを特徴とする方法。
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