JP7417703B1

JP7417703B1 - 高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置

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Publication number: JP7417703B1
Application number: JP2022212626A
Authority: JP
Inventors: 義晴日高
Original assignee: Individual
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Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2042-12-12
Also published as: JP2024084087A

Abstract

【課題】マイクロデバイスの洗浄水として、過飽和を大幅に超えたガス濃度で制御し、高濃度でＵＦＢのみを含んだ過飽和気泡水を用いた製造装置が要請されていた。【解決手段】高濃度過飽和気泡水生成部は、原水ＯＷ２を貯留し被洗浄物８を浸漬する処理槽９と、前記原水ＯＷ２に溶解させるガスを供給するガス供給部２１と、前記ガスを撹拌するガス混合昇圧ポンプ２２と、液滴化して噴霧しガスの溶解を加速しガス濃縮水ＣＷ２を生成する加圧溶解槽２３と、前記ガス濃縮水ＣＷ２を前記処理槽９に貯留する際に通過させるＦＢを発生させる処理部吐出ノズル７を有する。前記処理槽９は、被洗浄物８を浸漬し処理部吐出ノズル７を底面に配する内槽９ａと、内槽９ａより溢れ出た洗浄水を受け濃縮水補充ライン１３と循環ライン２１０を配する外槽９ｂを有することを特徴とした高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置。【選択図】図２

Description

本発明は、高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置に関する。

半導体や液晶といった電子デバイスでは、さまざまな種類の洗浄が行われているが、最終段階は水による洗浄が行われる場合が多い。微細化の進んだ電子デバイスでは、被洗浄物が非常に細かな形成物である上に、除去したいものが数十ｎｍ粒子などの付着物もあるので、細部まで洗浄するのは容易でない。形成物が銅などの金属材料で作られている場合は、酸化や腐食などにより形状を変えることなく付着物を除去する必要があり、洗浄水中の溶存ガスも制御することが必要となる。

異物除去能力を上げるために微細気泡水を用いる方法も提案されている。マイクロバブルは比較的短期間で消滅するが、消滅の際に破裂によって被洗浄物の表面の比較的大きな汚れを落とすことができる。一方、ナノサイズの気泡（ウルトラファインバブル：ＵＦＢ）は消滅までの期間は長いものの、存在することのみで容易に大きな汚れを落とすことはできない。
特許文献１（ＷＯ２０２０／０７５８４４号）では、ＵＦＢ含有の洗浄液を生成し、被洗浄物の近傍で衝突処理体に衝突させ、その際にマイクロバブルを生成し、被洗浄物を洗浄する技術が開示されている。

特許文献２（特許第４５８１５５６号）は加圧溶解法の微細気泡発生装置であり、お風呂での温浴効果を高めることを目的に開発された。ノズルから吐出された白濁化した気泡水は、マイクロバブルやＵＦＢが混在した状態（ファインバブル：ＦＢ）で、被洗浄物に付着するとされる数十μｍ以上の大きなマイクロバブルも存在し、全ての気泡を含む水で無作為に洗浄すると被洗浄物に付着する気泡により薬液成分の置換や異物の除去を阻害する。

また、ＵＦＢだけとするために生成動作を停止してマイクロバブルが消滅した後の洗浄水は、停止後から溶存ガス量もＵＦＢの気泡濃度も低下が進み、被洗浄物の洗浄効果が十分に得られない。

国際公開第２０２０／０７５８４４号特許第４５８１５５６号

半導体や液晶のデバイスは、製造過程において酸化を極度に忌避する材料が使われる場合もある。例えば、銅は酸化銅の溶解が容易であるため、酸化を抑制するため洗浄水中の溶存酸素を除くことが要求される。また、表面が疎水化している材料は水洗から乾燥の過程で再付着する異物を防止するために、表面を親水状態にする必要があり、酸化力を高めた洗浄水を要求される。

最近の電子デバイスは、構成するパターンが更に微細化が進んでいる上に、多種多様な材料の採用が進み更に複雑な製造工程となっている。サブミクロンからナノサイズのパターン構造となり、アスペクト比も高く３次元化した細部まで付着した異物や薬液を速やかに取り除くと同時にパターンを傷つけない必要がある。異物を取り除く物理力を加えて、パターン崩れを抑制するためにパターンに加わる力を分散させて、薬液置換を速やかに進めるにはデバイス構造部に付着する異物や気泡は速やかに取り除く必要があり、両立させることは容易ではない。

異物の再付着を防止し、パターン崩れを抑制する方法として、リンス水をアルカリ性側に誘導した上で水素を溶解するアルカリ水素機能水を用いる方法や、細かな液滴にして吐出する（２流体ノズル）方法や、メガヘルツを超える高周波の超音波を印加する方法がある。微細化の進んだデバイスではパターン崩れと異物の除去の両立が十分でない。デバイスを槽に浸漬して洗浄するバス式は高周波の超音波を用いる方法があるが、超音波振動子からの距離で音波の強弱が発生して、基板全体の異物を均一に除去することができない。

更に、マイクロバブルを使用する方法も提案され、切削加工後の部品洗浄では有機溶剤と超音波の組合せで洗浄効果の向上が報告されている。サブミクロンからナノサイズのパターンを持つデバイスでは、十数μｍを超えるマイクロバブルがパターン開口部へ吸着して洗浄効果を低下させる可能性があり、吸着しない大きさの気泡に分級すると同時に吸着しない工夫が必要である。吸着した気泡を取除くために洗浄水の流速を上げるが、被洗浄物を浸漬する場合、表面近傍では抵抗となりミクロに視点では流速が上がらない上に、流速を上げると被洗浄物が浮上する問題がある。

従来は、ＵＦＢは気泡の寿命が長く、数週間は気泡密度が低下しないと言われており、水道水では生成装置を停止後も高濃度でＵＦＢが数週間は安定するが、電子デバイスの製造で使用される純水では十数分以内で密度低下が著しいことが判明し、短時間で効果を高めることが難しい。

マイクロバブルやＵＦＢでの異物を剥離除去する想定メカニズムの一つは、気泡がある一定以上表面に近づくと気泡が変形してマイクロジェット流が発生し気泡の分裂と同時に異物への揚力と圧力変動による極大な表面流動が生じて、極大な表面流動により更に狭い隙間に水と気泡が入り、気泡分裂が繰り返されて除去力が生むである。異物に接近する気泡の量を増やすことが重要である。

また、溶解ガスは、流路での圧力変化や超音波による振動により微細気泡を発生させる。ノズルの選定でデバイスなど基板での洗浄効果を上げることができ、濃度が高いほうが好ましい。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、特定ガスが過飽和で溶解している上にブラウン運動して浮遊する気泡を高濃度に含有させた高濃度過飽和気泡水を得ることのできる高濃度過飽和気泡水生成部を備え、高濃度過飽和気泡水を用いて高濃度の微細気泡を発生させながら基板を洗浄する処理装置を提供する。

高濃度過飽和気泡水とは、供給ガス以外の溶存ガスを１ｐｐｍ未満とした上で、供給ガスの溶解ガス量を飽和濃度の３倍以上とし、浮遊する気泡を５×１０^８個／ｍｌ以上に含んだ洗浄水を指す。

具体的に本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部は、被洗浄物を浸漬する処理槽と、ガスを供給するガス供給部と、前記ガスを撹拌するガス混合昇圧ポンプと、前記ガスの溶解を加速する加圧溶解槽と、前記処理槽に吐出させる際に通過させるＦＢを発生する処理部吐出ノズルを有する。前記処理槽は、前記処理部吐出ノズルを底面に配する内槽と、内槽より溢れた洗浄水を受け、濃縮水補充ラインと循環ラインを配した外槽を有する高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置。

本発明に係る高濃度過飽和気泡水発生部を備えた処理装置は、ガスを混合し昇圧して加圧溶解槽でガス溶解を加速させ、加圧溶解槽でガス溶解と同時に発生する気泡を浮上分離する２次槽が連結され下部より取出した洗浄水は溶解ガスと浮遊する気泡を含んだガス濃縮水とし、処理槽への微細気泡を発生する処理部吐出ノズルを介してのＦＢ化の循環により、ガス濃縮水は短時間で不要なガス成分を除き過飽和にガスを溶解して浮遊する気泡を高濃度に含んだ高濃度過飽和気泡水となる。

また、処理槽の底面に配する処理部吐出ノズルで発生するＦＢは、洗浄水が基板など被洗浄物を被い、下から上への一方向の流れとＦＢを被洗浄物表面に供給し、表面近傍で気泡分裂を誘発させて異物の剥離と気泡の吸着を防止し、異物を内槽から外槽へ排出させる。外槽に補充された洗浄水もあり浮上する気泡に付着した異物は外槽から更に槽外に排出する。また、ガスの種類を問わないので、酸素、窒素、水素、二酸化炭素などの単一ガスや水素＋窒素、水素＋アルゴンといった混合ガスで過飽和に溶解して浮遊する気泡を高濃度に含有する洗浄水を得られる。

本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置の構成を示す図である。本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置の循環ラインを外槽の底面に配した構成を示す図である。本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置で外槽への補充する第二高濃度過飽和気泡水生成装置を備えた構成を示す図である。本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部に用いる加圧溶解槽の構成を示す図である。

以下に本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。

なお、以下の説明では、数十ｎｍ～１μｍの気泡をＵＦＢと呼び、１μｍ～１００μｍの気泡をマイクロバブルと呼び、１００μｍ以上の気泡をサブミリバブル／ミリバブルと呼ぶ。また、ＵＦＢとマイクロバブルを総称してＦＢと呼ばれる。一般的に、気泡径の小さなマイクロバブルは収縮方向に向かい、気泡径の大きなマイクロバブルは膨張方向に向かう。その境界は１０μｍ前後と言われている。

図１に本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置の構成例を示す。
高濃度過飽和気泡水生成部は、ガス供給部２１と、ガス混合昇圧ポンプ２２と、加圧溶解槽２３と、処理部吐出ノズル７と、処理槽９を有する。処理槽９に処理槽補充原水ライン１２ａから供給された原水ＯＷ２に対して供給ガスの溶解量を高めたガス濃縮水ＣＷ２を生成し、処理部吐出ノズル７から処理槽９へＦＢを生成して通過することで、導入されるガス以外の溶存成分を除去し、ガスを過飽和に溶解し浮遊する気泡を高濃度に含んだ高濃度過飽和気泡水の状態にして、処理槽９に浸漬した被洗浄物８をＦＢで洗浄する処理装置である。

ガス供給部２１は、原水ＯＷ２に対しガスを気泡化しながら混合する。ガス混合昇圧ポンプ２２は更に均一で細かく混合し昇圧させる。例えば、ガス混合昇圧ポンプ２２は回転するエンペラーで導入されたガスを細かな気泡にする。

図４に示すように加圧溶解槽２３は、加圧したガス部に液滴化して表面積を増やして暴露すると同時に、液滴が液面や槽側壁を叩きガスを巻込むなどして多量の気泡を生成して溶解を加速する加圧溶解１次槽２３ａと、浮上する気泡を上昇させる加圧溶解２次槽２３ｂが連結され、加圧溶解１次槽２３ａと加圧溶解２次槽２３ｂの上部の空間部分と下部の液体部分は繋がった構成とする。加圧溶解２次槽２３ｂの底部より抽出すると浮遊する気泡と溶解ガスが混合したガス濃縮水ＣＷ２になる。また、空間部分は圧力調整用のスローリークバルブ２０があり、浮上した気泡により上昇した圧力を一定にして溶解量を安定させる。

動作開始初期のガス濃縮水ＣＷ２には処理槽補充原水ライン１２ａから処理槽９に貯留された時点で溶存する酸素や炭酸が含まれる。処理部吐出ノズル７は、溶存ガスも含めて溶解ガスを一度ＦＢ化して一部の浮上する気泡として処理槽９の大気中に放出して溶存ガスを除去し、循環により溶解ガス種を制御する。その結果、処理部吐出ノズル７で生成する気泡はＦＢとし、１０μｍ以上の膨張気泡を２０％以上にする必要がある。

また、循環ライン２１０に流入する浮遊する気泡が増えると加圧下で溶解が進み、溶解ガス量を飽和濃度の３倍以上となる。循環ライン２１０に流入する浮遊する気泡濃度を高めには、処理部吐出ノズル７で生成する気泡はＦＢとし、浮遊して溶解を加速する１０μｍ以下の収縮気泡を２０％以上にする必要がある。溶存ガスの除去と溶解ガス濃度を上げるバランスを確保するために、好ましいＦＢの分布のピーク径は５μｍから２０μｍである。

また、ガス濃縮水ＣＷ２が高濃度過飽和気泡水に変わったことの確認は、処理槽９に溶存炭酸を計測する電気伝導度計２１６と酸素や水素などの溶存ガス濃度計２１７を設置して、溶存ガスが制御されたことと飽和濃度を超えたことを計測して管理する。

また、処理槽９は、被洗浄物８が浸漬される内槽９ａと内槽９ａより溢れた水を受ける外槽９ｂの２槽構造とし、内槽９ａは底面にＦＢを生成する処理部吐出ノズル７を配し、外槽９ｂは循環ライン２１０と濃縮水補充ライン１３を配する。外槽９ｂに流入する洗浄水は膨張気泡も含んでいるが浮上するため、循環ライン２１０は外槽９ｂの底部に配置することで膨張気泡の流入は抑制できる。また、被洗浄物８を浸漬時の余剰水と補充された水と同量は外槽９ｂより槽外に排出され、被洗浄物８から除去された異物を再付着させない。

また、内槽９ａ底面に配したＦＢを生成する処理部吐出ノズル７は、被洗浄物８に下から上への流れを作り、被洗浄物８の表面に１０μｍ以下の収縮気泡を大量に供給して気泡分裂を誘発して異物の除去を加速し、１０μｍ以上の膨張気泡が除去した異物などを付着して浮上させる。

また、濃縮水補充ライン１３からの処理用補充水ＰＷ２は、高濃度過飽和気泡水生成部に供給されるガスと同等で溶解ガスを制御した洗浄水を用いる。例えば、水素を含んだガスの場合は水素水を、酸素の場合は酸素溶解水を、オゾンを含むガスの場合はオゾン水を外槽９ｂに補充する。今回は、ガス供給２１より水素（５％）＋窒素を供給して高濃度過飽和気泡水としたため、濃縮水補充ライン１３から水素水を補充する。

また、１０μｍ以下の収縮気泡は、被洗浄物８の表面近傍で誘発する気泡分裂により圧力波と表面流動を生み、指向性がないため微細なパターンを崩壊させない上に被洗浄物８の表面に付着する気泡も除去する。１０μｍ以上の膨張気泡は異物を吸着して一緒に浮上して排出する。

溶存ガスを制御して速やかに高濃度過飽和気泡水とするには、加圧溶解槽２３でガス中に暴露する頻度と、処理部吐出ノズル７で処理槽９にてＦＢ化する頻度で決まり、処理槽９全体が複数回の循環が必要である。処理槽９の容量は、ガス混合昇圧ポンプ２２の１分間当りの流量に対して１０倍以下にする必要があり、数分で高濃度過飽和気泡水とするには４倍以下がより好ましい。

また、処理部吐出ノズル７はＵＦＢと収縮する気泡の割合を増やすと多段のエゼクター構造となり大きくなり、ＦＢは円錐状に広がりながら吐出される。処理部吐出ノズル７が完全に浸漬した上で、被洗浄物８をＦＢで覆った状態で流れを作る必要があり、処理槽９の容量の下限は、ガス混合昇圧ポンプ２２の１分間当りの流量に対して０．２倍以上が必要となる。

今回、ガス混合昇圧ポンプ２２の流量が１８Ｌ／分であることから、処理槽９の容量を４０Ｌとした。ガス供給１より水素（５％）＋窒素を供給して、処理槽９に貯留した純水を原水ＯＷ２として生成した場合、処理槽９の洗浄水は電気伝導度が低下した上で、３～５分間で不要な酸素濃度は１ｐｐｍ未満に低下し、水素の溶存ガス濃度は飽和濃度の４～５倍に当る３５ｐｐｂまで溶解した。浮遊する気泡を計測する光散乱式の微細気泡計測装置Ｎａｎｏｓｉｇｈｔを用いた測定でＵＦＢが１０×１０^８個／ｍｌとなり、浸漬した洗浄処理で良好な結果を得た。

なお、被洗浄物８の材質や異物の特徴によって、形状の安定性や異物の除去性や再付着防止で大きな効果を得るために、原水ＯＷ２を純水以外に弱酸性水，弱アルカリ水などを用いても問題なく、効果を上げる場合がある。また、有機成分や無機成分を含有する洗浄薬液自体をガスによる高濃度過飽和気泡水にすることで高い効果も期待できる。

外槽９ｂの上部は、リフトオフプロセスのように多数の巨大な異物が発生する場合は、浮上した異物を補足する２００μｍ以下のメッシュ状などの浮上異物補足膜１４を設置できる。被洗浄物８から除去された異物が気泡と付着して浮上させ補足して循環ライン２１０へ混入させない。

外槽９ｂから循環ライン２１０に流入する原水ＯＷ２と、加圧溶解槽２３からのガス濃縮水ＣＷ２は、溶解ガスと浮遊する気泡のみとなっており、ポア径が１０μｍ以下の異物補足膜６を設置して異物の混入を防止できる。また、気泡表面のゼータ電位はマイナスで異物補足膜材の表面電位によって通過できる気泡の大きさが変わる。

図２は、本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置で外槽からの循環ラインを外槽底面に配した構成について図面および実施例を示し説明する。ガス濃縮水ＣＷ２が処理部吐出ノズル７を通過し内槽９ａから外槽９ｂに流入する際は、浮遊する気泡に加えて１０μｍ以上の膨張気泡でゆっくり浮上する気泡を多く含んでおり、膨張気泡の流入を防止のために循環ライン２１０は外槽９ｂの底面に配することで、膨張気泡の浮上する時間を確保する。その他の構成と設定条件は、図１で説明した実施例と同一である。

今回は、図１で示した高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置と同じ構成で設定条件とし、外槽９ｂの底面に循環ライン２１０を配した。ガス混合昇圧ポンプ２２の流量が１８Ｌ／分であるため、処理槽９の容量を４０Ｌとし、ガス供給１より水素（５％）＋窒素を供給して、処理槽９に貯留した純水を原水ＯＷ２とし循環した場合、処理槽９の洗浄水は電気伝導度が低下した上で、２～４分間で不要な溶存酸素は１ｐｐｍ未満に低下し、水素の溶解ガスは飽和濃度の４～５倍に当る３５ｐｐｂとなり、浮遊する気泡を計測する光散乱式の微細気泡計測装置Ｎａｎｏｓｉｇｈｔを用いた測定でＵＦＢが１０×１０^８個／ｍｌとなり、浸漬した洗浄処理で良好な結果を得た。

図３は、本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を用いた処理装置で外槽への補充に第二高濃度過飽和気泡水生成装置を導入した構成について図面および実施例を示し説明する。第二高濃度過飽和気泡水生成装置から高濃度過飽和気泡水ＰＷを補充する高濃度過飽気泡水生成部を備えた処理装置は、高濃度過飽和気泡水生成部の構成は、図１と図２で説明した実施例と同じで、濃縮水補充ライン１３は外槽９ｂの浮上する気泡がなく白濁しない深さで循環ライン２１０を配する底面より上部に設置する。補充する高濃度過飽和気泡水ＰＷの流れもあり、浮上する気泡の循環ライン２１０への流入を防止する。

外槽９ｂに補充する第二高濃度過飽和気泡水生成装置は、第二原水ＯＷを貯留するバッファ槽５と、溶解させるガスを供給する第二ガス供給部１と、撹拌し混合する第二ガス混合昇圧ポンプ２と、ガスの溶解を加速する第二加圧溶解槽３と、バッファ槽５に貯留する際に通過させる微細気泡発生ノズル４を有し、第二加圧溶解槽３とバッファ槽５の途中の分岐バルブ１１から高濃度過飽和気泡水ＰＷを外槽９ｂに補充する。

また、第二高濃度過飽和気泡水生成装置は、第二原水ＯＷを循環し第二加圧溶解槽３後の第二ガス濃縮水ＣＷが高濃度過飽和気泡水ＰＷになったことは、バッファ槽５に溶存炭酸を計測する第二電気伝導度計１６と酸素や水素などの第二溶存ガス濃度計１７を設置して、溶存ガスが制御されたことと溶存ガス濃度を計測して管理する。

また、微細気泡発生ノズル４は、処理部吐出ノズル７と同様にＦＢを生成する。補充原水ライン１２からバッファ槽５に貯留された時点で溶存する酸素や炭酸が含まれる。微細気泡発生ノズル４は、溶存ガスも含めて溶解ガスを一度ＦＢ化して一部の浮上する気泡としてバッファ槽５の大気中に放出して溶存ガスを除去し、循環により溶解ガス種を制御する。その結果、微細気泡発生ノズル４で生成する気泡はＦＢとし、１０μｍ以上の膨張気泡を２０％以上とする必要がある。

また、第二循環ライン１０に流入する浮遊する気泡が増えると加圧下で溶解が進み、溶解ガス量が飽和濃度の３倍以上となる。第二循環ライン１０に流入する浮遊する気泡濃度を高めるには、微細気泡発生ノズル４で生成する気泡はＦＢとし、浮遊して溶解を加速する１０μｍ以下の収縮気泡を２０％以上にする必要がある。溶存ガスの除去と溶解ガス濃度を上げるバランスを確保するために、好ましいＦＢの分布のピーク径は５μｍから２０μｍである。

また、第二加圧溶解槽３は、図４に示した処理装置側の加圧溶解槽２３と同じ構成で、溶解を加速する加圧溶解１次槽と、浮上し易い気泡を分離する加圧溶解２次槽が連結され、加圧溶解２次槽の底部より抽出して浮遊する気泡と溶解ガスが混合した第二ガス濃縮水ＣＷにする。

また、バッファ槽５に配した第二循環ライン１０は、浮遊する気泡の割合が多くなる位置で、微細気泡発生ノズル４面より下側の底部に配する。好ましくはバッファ槽５の底面であるほうが良い。

また、溶存ガスを制御して速やかな高濃度過飽和気泡水ＰＷの生成は、第二加圧溶解槽３でガス中に暴露する頻度と、微細気泡発生ノズル４でバッファ槽５でのＦＢ化する頻度を高める必要がある。バッファ槽５の容量は、第二ガス混合昇圧ポンプ２の１分間当りの流量に対して１０倍以下にする。また、数分以内に高濃度過飽和気泡水とするには４倍以下にすることがより好ましい。

また、微細気泡発生ノズル４はＵＦＢと収縮する気泡の割合を増やすと多段のエゼクター構造となり大きくなり、ＦＢは円錐状に広がりながら吐出される。微細気泡発生ノズル４が完全に浸漬した上でＦＢの広がりを考慮すると、バッファ槽５の容量の下限は、第二ガス混合昇圧ポンプ２の１分間当りの流量に対して０．２倍以上が必要となる。

第二高濃度過飽和気泡水生成装置は、第二ガス混合昇圧ポンプ２の流量が１８L／分とし、バッファ槽５の容量を３０Ｌとした。第二ガス供給部１より水素（５％）＋窒素を供給し、バッファ槽５に貯留した純水を循環すると、電気伝導度は低下した上で３～５分間で不要な溶存酸素濃度は１ｐｐｍ未満に低下し、水素の溶存ガス濃度は飽和濃度の４～５倍に当る３５ｐｐｂまで溶解し、浮遊する気泡を計測する光散乱式の微細気泡計測装置Ｎａｎｏｓｉｇｈｔの測定でＵＦＢが１０×１０^８個／ｍｌとなり、浸漬した洗浄処理で良好な結果を得た。また、処理装置へ補充した際に処理槽９の電気伝導度計２１６と溶存ガス濃度計２１７の管理値も変わることもなかった。

また、第二高濃度過飽和気泡水生成装置の分岐バルブ１１より補充する高濃度過飽和気泡水ＰＷは、浮遊する気泡と溶解ガスであるため、ポンプなどの摺動部で発生する可能性のある異物を補足するポア径が１０μｍ以下の異物補足膜６を設置できる。気泡表面のゼータ電位はマイナスで異物補足膜材の表面電位によって通過できる気泡の大きさが変わるため、ポア径が１μｍ以下の異物補足膜６が設置できる場合もある。

本発明に係る高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置は、半導体や液晶画面といった微小構造を有するデバイスでの浸漬式の処理で、溶解ガスが制御され、飽和濃度を大きく超えた溶解ガスと浮遊する気泡を高濃度に含む高濃度過飽和気泡水が、異物の除去性を大きく高め、パターン崩れを防止する処理装置を提供することができる。また、高い清浄度を必要とする半導体製造装置や医療用品の製造装置の配管などの部材に対して曲げ加工や溶接加工を実施した後の洗浄用水として利用することができる。また、酸素濃度を高めた場合は、生物の培養やバイオフィルム除去に利用することができる。また、塩素を高めた場合は、殺菌水としても利用することができる。

１第二ガス供給部
２第二ガス混合昇圧ポンプ
３第二加圧溶解槽
４微細気泡発生ノズル
５バッファ槽
７処理部吐出ノズル
８被洗浄物
９処理槽
９ａ内槽
９ｂ外槽
１０第二循環ライン
１１分岐バルブ
１２補充原水ライン
１２ａ処理槽補充原水ライン
１３濃縮水補充ライン
１６第二電気伝導度計
１７第二溶存ガス濃度計
２０スローリークバルブ
２１ガス供給部
２２ガス混合昇圧ポンプ
２３加圧溶解槽、２３ａ加圧溶解１次槽、２３ｂ加圧溶解２次槽
２１０循環ライン
２１６電気伝導度計
２１７溶存ガス濃度計
ＯＷ第二原水
ＣＷ第二ガス濃縮水
ＰＷ高濃度過飽和気泡水
ＰＷ２処理用補充水
ＯＷ２原水
ＣＷ２ガス濃縮水
ＷＳ水面

Claims

高濃度過飽和気泡水生成部は、被洗浄物を浸漬する処理槽と、ガス供給部と、ガス混合昇圧ポンプと、ガスの溶解を加速する加圧溶解槽と、微細気泡を発生させる処理部吐出ノズルを有し、
前記処理槽は、前記処理部吐出ノズルを底面に配する内槽と、前記内槽より溢れた洗浄水を受け、濃縮水補充ラインと循環ラインを配する外槽を有し、
前記加圧溶解槽は、前記ガス供給部より供給された前記ガスの溶解を加速する加圧溶解１次槽と、前記ガスの浮上する気泡を上昇分離する加圧溶解２次槽を有し、
前記処理槽から前記ガス混合昇圧ポンプ、前記加圧溶解槽、前記処理部吐出ノズルを経て再び前記処理槽に還流する前記循環ラインを構成して、前記ガス混合昇圧ポンプを介して前記ガスを昇圧混合し、前記加圧溶解１次槽に導入して前記ガスの溶解を加速し、前記ガスの浮上する気泡を上昇分離させて前記ガスの加圧雰囲気とする前記加圧溶解２次槽を通過させ、前記加圧溶解２次槽の底部より抽出してガス濃縮水とし、前記ガス濃縮水は前記処理部吐出ノズルを通過させて前記処理槽へ供給し該処理槽に貯留された原水の溶存ガスを除去し、前記ガス濃縮水は溶解ガス種を制御した高濃度過飽和気泡水とする高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置。
前記処理部吐出ノズルは、ファインバブルを発生させることを特徴とする請求項１に記載された高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置。
前記処理槽は、前記ガス混合昇圧ポンプの１分間当りの流量に対して０．２倍から１０倍の容量とすることを特徴とする請求項１に記載された高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置。
請求項１から３までの何れか一の請求項に記載された高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置は、前記処理槽から循環させる前記循環ラインを前記外槽の底部に配することを特徴とする処理装置。
請求項１から３までの何れか一の請求項に記載された高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置は、前記処理槽から循環させる前記循環ラインを前記外槽の底面に配することを特徴とする処理装置。
請求項１に記載された高濃度過飽和気泡水生成部を備えた処理装置は、前記外槽への洗浄水の補充に前記濃縮水補充ラインより高濃度過飽和気泡水とし、第二高濃度過飽和気泡水生成装置を有し、
前記第二高濃度過飽和気泡水生成装置は、バッファ槽と、第二ガス供給部と、第二ガス混合昇圧ポンプと、第二加圧溶解槽と、微細気泡発生ノズルを有し、
前記第二ガス供給部と前記第二ガス混合昇圧ポンプと前記第二加圧溶解槽は、前記ガス供給部と前記ガス混合昇圧ポンプと前記加圧溶解槽と同じ機能を有し、前記ガス濃縮水と同様の第二ガス濃縮水を生成し、前記微細気泡発生ノズルは、前記処理部吐出ノズルと同様に微細気泡を発生する機能を有し、
前記バッファ槽から前記第二ガス混合昇圧ポンプ、前記第二加圧溶解槽、前記微細気泡発生ノズルを経て再び前記バッファ槽に還流する循環ラインにより、前記バッファ槽に貯留された第二原水を前記微細気泡発生ノズルを通過させて前記第二ガス濃縮水として、溶解ガス種を制御した高濃度過飽和気泡水とし、前記第二高濃度過飽和気泡水生成装置の前記第二加圧溶解槽と前記バッファ槽の途中に配置する分岐バルブから前記処理槽の前記外槽へ補充することを特徴とする第二高濃度過飽和気泡水生成装置を配した高濃度過飽気泡水生成部を備えた処理装置。