JPH07256261A - 電解活性水の生成方法および生成装置 - Google Patents
電解活性水の生成方法および生成装置Info
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- JPH07256261A JPH07256261A JP6056111A JP5611194A JPH07256261A JP H07256261 A JPH07256261 A JP H07256261A JP 6056111 A JP6056111 A JP 6056111A JP 5611194 A JP5611194 A JP 5611194A JP H07256261 A JPH07256261 A JP H07256261A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電解活性水の半導体プロセスへの適用を実現す
るため、水に添加する支持電解質の量によらずに電気分
解を効率的に行なう方法および装置を提供する。 【構成】一旦電気分解処理を行った水は、ある程度の時
間、抵抗の低い状態が維持される。この特性を利用し、
電気分解初期に電気分解の起こりやすい水を電解槽に供
給することで電気分解を効率化する。具体的方法として
は、 １）少なくとも電気分解処理に、予め電気分解行を行っ
た水を加える。 ２）電気分解初期に、微量の支持電解質を加えて電気分
解をはじめる。 ３）電解槽で電気分解を行った水の一部を電解槽に戻す
（陽極水は陽極側、陰極水は陰極側）。 ４）電解槽を、実質的に予備電解部と最終的な電解部に
分ける。 などを用い、単位時間に得られる電解活性水の生成量を
増加させる。
るため、水に添加する支持電解質の量によらずに電気分
解を効率的に行なう方法および装置を提供する。 【構成】一旦電気分解処理を行った水は、ある程度の時
間、抵抗の低い状態が維持される。この特性を利用し、
電気分解初期に電気分解の起こりやすい水を電解槽に供
給することで電気分解を効率化する。具体的方法として
は、 １）少なくとも電気分解処理に、予め電気分解行を行っ
た水を加える。 ２）電気分解初期に、微量の支持電解質を加えて電気分
解をはじめる。 ３）電解槽で電気分解を行った水の一部を電解槽に戻す
（陽極水は陽極側、陰極水は陰極側）。 ４）電解槽を、実質的に予備電解部と最終的な電解部に
分ける。 などを用い、単位時間に得られる電解活性水の生成量を
増加させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おけるウエハーの洗浄、エッチング、リンスなどウエッ
トプロセスなどに有用な電気分解活性水（電気分解処理
を行い活性化した水。以後電解活性水とする）に関する
ものである。
おけるウエハーの洗浄、エッチング、リンスなどウエッ
トプロセスなどに有用な電気分解活性水（電気分解処理
を行い活性化した水。以後電解活性水とする）に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスのウエット工程で
は、多量かつ高濃度の化学薬品を使用しているのが現状
である。多量の化学薬品が地球環境に与える影響や、廃
液処理コストを考えると、化学薬品の使用削減は急務で
ある。その観点から、ウエット工程での化学薬品の削減
が検討され始めている。
は、多量かつ高濃度の化学薬品を使用しているのが現状
である。多量の化学薬品が地球環境に与える影響や、廃
液処理コストを考えると、化学薬品の使用削減は急務で
ある。その観点から、ウエット工程での化学薬品の削減
が検討され始めている。
【０００３】こうしたものの１つとして、水あるいは微
量の支持電解質を含んだ水溶液を電気分解処理すること
によって活性な水を作りだし、洗浄工程などに適用する
ことが提案されている。近代編集社刊行の雑誌「洗浄設
計」１９８７年春季号、第１頁に記載されたレドックス
式洗浄法（以下、引用例１とする）はその１例である。
引用例１に示されている電解槽を図９に示す。図９に示
した電解槽の基本構造は１９７０年初期にゼネラル・エ
レクトリック社で始められたものであるが、カイオン交
換膜（あるいはカチオン交換樹脂）９０１が白金性の陽
極９０２と白金ないしカーボン性の陰極９０３で挟み込
まれ、陰極部および陽極部に純水を供給して電気分解処
理を行うと、陽極側には活性な陽極水９０４が生成し、
陰極側には活性な陰極水９０５が生成する。陽極９０２
および陰極９０３は網目状であるため、電極内部は水で
満たされる状況になる。直流電源９０６を用いて両極間
に直流電圧を加えると、カチオン交換膜９０１中を水素
イオン９０７が動き、両極間に電流が流れる。陽極側で
は酸化反応が、陰極側では還元反応が起こる。陽極側で
は、 ２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- （酸性条件）あるいは ２ＯＨ- →２Ｈ2 Ｏ＋Ｏ2 ＋４ｅ- （アルカリ性条件） の酸化反応が起こり、酸素ガス９０８が発生する。反応
式から明らかなように、陽極側ではＯＨ- の消費あるい
はＨ+ の増加が起こるため、水は酸性になる。一方、陰
極側では ２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 （酸性条件）あるいは ２Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋２ＯＨ- （アルカリ性条件） の還元反応によって水素ガス９０９が発生し、Ｈ+ の消
費あるいはＯＨ- の増加によって、水はアルカリ性にな
る。この構造の電解槽は、水を電気分解して酸素ガスや
水素ガスを得る目的には適しているが、支持電解質を加
えた水の電気分解を行うような場合には、イオン交換膜
中のイオン濃度や分布（電解質による）が一定になるま
でに時間がかかる。従って、支持電解質が変わったり、
あるいは純水の電気分解も行うような場合には特性が安
定化するまで時間がかかる。
量の支持電解質を含んだ水溶液を電気分解処理すること
によって活性な水を作りだし、洗浄工程などに適用する
ことが提案されている。近代編集社刊行の雑誌「洗浄設
計」１９８７年春季号、第１頁に記載されたレドックス
式洗浄法（以下、引用例１とする）はその１例である。
引用例１に示されている電解槽を図９に示す。図９に示
した電解槽の基本構造は１９７０年初期にゼネラル・エ
レクトリック社で始められたものであるが、カイオン交
換膜（あるいはカチオン交換樹脂）９０１が白金性の陽
極９０２と白金ないしカーボン性の陰極９０３で挟み込
まれ、陰極部および陽極部に純水を供給して電気分解処
理を行うと、陽極側には活性な陽極水９０４が生成し、
陰極側には活性な陰極水９０５が生成する。陽極９０２
および陰極９０３は網目状であるため、電極内部は水で
満たされる状況になる。直流電源９０６を用いて両極間
に直流電圧を加えると、カチオン交換膜９０１中を水素
イオン９０７が動き、両極間に電流が流れる。陽極側で
は酸化反応が、陰極側では還元反応が起こる。陽極側で
は、 ２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- （酸性条件）あるいは ２ＯＨ- →２Ｈ2 Ｏ＋Ｏ2 ＋４ｅ- （アルカリ性条件） の酸化反応が起こり、酸素ガス９０８が発生する。反応
式から明らかなように、陽極側ではＯＨ- の消費あるい
はＨ+ の増加が起こるため、水は酸性になる。一方、陰
極側では ２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 （酸性条件）あるいは ２Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋２ＯＨ- （アルカリ性条件） の還元反応によって水素ガス９０９が発生し、Ｈ+ の消
費あるいはＯＨ- の増加によって、水はアルカリ性にな
る。この構造の電解槽は、水を電気分解して酸素ガスや
水素ガスを得る目的には適しているが、支持電解質を加
えた水の電気分解を行うような場合には、イオン交換膜
中のイオン濃度や分布（電解質による）が一定になるま
でに時間がかかる。従って、支持電解質が変わったり、
あるいは純水の電気分解も行うような場合には特性が安
定化するまで時間がかかる。
【０００４】引用例１は、純水の電気分解を主な目的と
した特殊な電解槽であるが、通常の電解槽を用い、支持
電解質を加えて水の抵抗を下げ、電解活性水を得る方法
も提案されている。水を電気分解して生成されるＨ+ イ
オン水とＯＨ- イオン水を用いたウエット処理方法及び
処理装置として、特願平５−１０５９９１号（以下、引
用例２とする）に示された方法である。我々は引用例２
に対する検討をさらに行った結果、Ｈ+ イオンやＯＨ-
イオン以外の効果も認められた。従って、引用例２の説
明においても、Ｈ+ イオン水とＯＨ- イオン水という表
現ではなく、電気分解によって活性化された水という意
味で電解活性水と表現することにする。この引用例２に
よると、電解活性水の生成は、電気分解効率を高める物
質を添加した水を電気分解槽に入れ、液中に挿入された
陽極と陰極の間に直流高圧を加えることによって行われ
る。電気分解槽の構造を図１０に示してあるが、電気分
解槽１００１は多孔質隔膜１００２によって２室に分け
られ、そのそれぞれに電極棒が挿入されている。２本の
電極間に直流電源１００３で直流電圧を加えることによ
って、プラス側が陽極１００４として働き、マイナス側
が陰極１００５として働く。このような装置を用い、支
持電解質として微量の第４アルキルアンモニウムとハロ
ゲン以外のカチオンの組み合わせからなる薬品を加え電
気分解を行うと、陽極付近には酸性の水（以後、陽極水
とよぶ）が生成し、陽極付近にはアルカリ性の水（以
後、陰極水とよぶ）が生成する。そのようにして生成し
た陽極水、あるいは陰極水を処理水槽１００６に供給
し、処理水槽１００６中の半導体基板１００７をウエッ
ト処理する。処理水槽１００６から出た廃液は廃液貯水
槽に貯めて、その上澄み液は浄水器１００８とイオン交
換器１００９を通して純水１０１０にして再利用される
構造になっている。図中、１０１１は電解質添加システ
ム、１０１２はｐＨ濃度制御システムである。処理水槽
１００６に挿入されたｐＨセンサ１０１３の信号を、ｐ
Ｈ濃度制御システム１０１２に入力して添加する電解質
の量を制御する構造になっている。引用例２では、この
ようにして生成した陽極水を洗浄に適用することによっ
て、半導体基板上の金属汚染が除去される効果が示され
ている。更には、半導体基板上の二酸化シリコン膜を機
械的研磨によって平坦化した場合、半導体基板上にはコ
ロイダルシリカが存在するが、上記方法によって生成し
た陰極水で洗浄を行うことによって残存するコロイダル
シリカは効率的に除去されることが示されている。
した特殊な電解槽であるが、通常の電解槽を用い、支持
電解質を加えて水の抵抗を下げ、電解活性水を得る方法
も提案されている。水を電気分解して生成されるＨ+ イ
オン水とＯＨ- イオン水を用いたウエット処理方法及び
処理装置として、特願平５−１０５９９１号（以下、引
用例２とする）に示された方法である。我々は引用例２
に対する検討をさらに行った結果、Ｈ+ イオンやＯＨ-
イオン以外の効果も認められた。従って、引用例２の説
明においても、Ｈ+ イオン水とＯＨ- イオン水という表
現ではなく、電気分解によって活性化された水という意
味で電解活性水と表現することにする。この引用例２に
よると、電解活性水の生成は、電気分解効率を高める物
質を添加した水を電気分解槽に入れ、液中に挿入された
陽極と陰極の間に直流高圧を加えることによって行われ
る。電気分解槽の構造を図１０に示してあるが、電気分
解槽１００１は多孔質隔膜１００２によって２室に分け
られ、そのそれぞれに電極棒が挿入されている。２本の
電極間に直流電源１００３で直流電圧を加えることによ
って、プラス側が陽極１００４として働き、マイナス側
が陰極１００５として働く。このような装置を用い、支
持電解質として微量の第４アルキルアンモニウムとハロ
ゲン以外のカチオンの組み合わせからなる薬品を加え電
気分解を行うと、陽極付近には酸性の水（以後、陽極水
とよぶ）が生成し、陽極付近にはアルカリ性の水（以
後、陰極水とよぶ）が生成する。そのようにして生成し
た陽極水、あるいは陰極水を処理水槽１００６に供給
し、処理水槽１００６中の半導体基板１００７をウエッ
ト処理する。処理水槽１００６から出た廃液は廃液貯水
槽に貯めて、その上澄み液は浄水器１００８とイオン交
換器１００９を通して純水１０１０にして再利用される
構造になっている。図中、１０１１は電解質添加システ
ム、１０１２はｐＨ濃度制御システムである。処理水槽
１００６に挿入されたｐＨセンサ１０１３の信号を、ｐ
Ｈ濃度制御システム１０１２に入力して添加する電解質
の量を制御する構造になっている。引用例２では、この
ようにして生成した陽極水を洗浄に適用することによっ
て、半導体基板上の金属汚染が除去される効果が示され
ている。更には、半導体基板上の二酸化シリコン膜を機
械的研磨によって平坦化した場合、半導体基板上にはコ
ロイダルシリカが存在するが、上記方法によって生成し
た陰極水で洗浄を行うことによって残存するコロイダル
シリカは効率的に除去されることが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電気分解の対象を純水
に限るならば、引用例１の構造が適していると考えられ
ている。しかしながら、ウエット工程によって異なる特
性が要求される電解活性水を、再現性と制御性をもって
得ようとすると、ある程度の支持電解質を添加する必要
が生じる。現在までのところ、純水を電気分解して時に
得られる電解活性水の安定度は比較的低い。とりわけ、
純水を電気分解した時に得られる陽極水（陽極側で生成
する電解活性水）の性質を安定に規定することは困難で
あり、ある程度の支持電解質を水に添加しておくことが
必要である。支持電解質を添加した水を電気分解するこ
とによって電解活性水を生成する場合、従来の技術で述
べたように、イオン交換膜中に入るイオンの量と分布が
一定となり安定化するまでにかなりの時間を必要とす
る。従って、支持電解質を添加する場合には、引用例１
の構造は用いるべきでなく、２層式の電解槽を用いるべ
きであり、隔膜としては過度の選択性を持った膜は望ま
しくない。そのような観点に立てば、引用例２（特願平
５−１０５９９１号）のような電解層が望ましい。
に限るならば、引用例１の構造が適していると考えられ
ている。しかしながら、ウエット工程によって異なる特
性が要求される電解活性水を、再現性と制御性をもって
得ようとすると、ある程度の支持電解質を添加する必要
が生じる。現在までのところ、純水を電気分解して時に
得られる電解活性水の安定度は比較的低い。とりわけ、
純水を電気分解した時に得られる陽極水（陽極側で生成
する電解活性水）の性質を安定に規定することは困難で
あり、ある程度の支持電解質を水に添加しておくことが
必要である。支持電解質を添加した水を電気分解するこ
とによって電解活性水を生成する場合、従来の技術で述
べたように、イオン交換膜中に入るイオンの量と分布が
一定となり安定化するまでにかなりの時間を必要とす
る。従って、支持電解質を添加する場合には、引用例１
の構造は用いるべきでなく、２層式の電解槽を用いるべ
きであり、隔膜としては過度の選択性を持った膜は望ま
しくない。そのような観点に立てば、引用例２（特願平
５−１０５９９１号）のような電解層が望ましい。
【０００６】しかし、特願平５−１０５９９１号に示さ
れた方法は、従来から知られている２層式の電解層を半
導体ウエットプロセスに適用したものである。そのた
め、例えば、純水の電気分解は行なえないとか、添加す
る支持電解質の性質や量によって電気分解条件が異なっ
てしまうなど、半導体ウエットプロセスに必要な電解活
性水の性質に対応した構造の電解層にはなっていなかっ
た。従って、純水の電気分解はできず、また支持電解質
を減らそうとすると、少なくとも電気分解処理に高電圧
を必要とするため特別な電源設備が必要となる。また、
電気分解時の水の抵抗を下げて電気分解の効率を上げよ
うとすれば、支持電解質の添加量を増やす必要があり、
薬液低減の効果が意図したほどは得られないという問題
があった。
れた方法は、従来から知られている２層式の電解層を半
導体ウエットプロセスに適用したものである。そのた
め、例えば、純水の電気分解は行なえないとか、添加す
る支持電解質の性質や量によって電気分解条件が異なっ
てしまうなど、半導体ウエットプロセスに必要な電解活
性水の性質に対応した構造の電解層にはなっていなかっ
た。従って、純水の電気分解はできず、また支持電解質
を減らそうとすると、少なくとも電気分解処理に高電圧
を必要とするため特別な電源設備が必要となる。また、
電気分解時の水の抵抗を下げて電気分解の効率を上げよ
うとすれば、支持電解質の添加量を増やす必要があり、
薬液低減の効果が意図したほどは得られないという問題
があった。
【０００７】本発明は、電解活性水を半導体製造プロセ
スのウエット工程に適用するにあたって、以上示したよ
うな従来の問題点を解決しうる電解活性水の生成方法お
よび装置を提供する事を目的とする。
スのウエット工程に適用するにあたって、以上示したよ
うな従来の問題点を解決しうる電解活性水の生成方法お
よび装置を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の電解活性水の生
成方法は、水を電気分解する方法において、少なくとも
電気分解の初期に、該電気分解すべき水に、それ以前に
電気分解を行い活性化した水を加えることを特徴とす
る。
成方法は、水を電気分解する方法において、少なくとも
電気分解の初期に、該電気分解すべき水に、それ以前に
電気分解を行い活性化した水を加えることを特徴とす
る。
【０００９】また本発明の電解活性水の生成方法は、水
を電気分解する方法において、電気分解の初期だけに、
該電気分解すべき水に支持電解質を加えることを特徴と
する。
を電気分解する方法において、電気分解の初期だけに、
該電気分解すべき水に支持電解質を加えることを特徴と
する。
【００１０】また本発明の電解活性水の生成装置は、水
を電気分解する装置において、電気分解部の陽極側から
取り出した水の一部を該電気分解部の陽極側の上流に戻
す機構、あるいは電気分解部の陰極側から取り出した水
の一部を該電気分解部の陰極側の上流に戻す機構の内の
少なくとも一方の機構を有することを特徴とする。
を電気分解する装置において、電気分解部の陽極側から
取り出した水の一部を該電気分解部の陽極側の上流に戻
す機構、あるいは電気分解部の陰極側から取り出した水
の一部を該電気分解部の陰極側の上流に戻す機構の内の
少なくとも一方の機構を有することを特徴とする。
【００１１】また本発明の電解活性水の生成装置は、水
を電気分解する装置において、電気分解部の陽極と陰極
からなる電極対を少なくとも２組有し、水の上流側の電
極に加える電界強度が下流側の電極に較べて大きいこと
を特徴とする。
を電気分解する装置において、電気分解部の陽極と陰極
からなる電極対を少なくとも２組有し、水の上流側の電
極に加える電界強度が下流側の電極に較べて大きいこと
を特徴とする。
【００１２】また本発明の電解活性水の生成装置は、前
期上流側の電極付近の流水速度が前記下流側の電極付近
の流水速度に較べて小さいことを特徴とする。
期上流側の電極付近の流水速度が前記下流側の電極付近
の流水速度に較べて小さいことを特徴とする。
【００１３】
【実施例】図２は、純水を２層式電解層に入れ、水の流
れを止めた状態で電気分解を行った時の、電流密度の時
間変化を示している。陽極および陰極は白金で、電極間
隔３ｍｍ、印加電圧１００Ｖである。電気分解処理には
１ｍＡ／ｄｍ2 程度しか無い電流密度が時間の経過とと
もに増加し、１６０分では１桁以上大きな電流密度が得
られている。このことは、電気分解によって純水の中に
発生したＨ+ イオン（陽極側）とＯＨ- イオン（陰極
側）が蓄積され、純水の抵抗が１桁ほど下がったことに
よる。純水をこのような状態にした後、電圧を１０Ｖに
下げると、電流密度は１ｍＡ／ｄｍ2 程度になった。こ
のことは純水の電気分解が進むと、印加電圧を下げても
電気分解が起こりやすくなっていることを意味してい
る。純水に支持電解質を加えた場合には、純水ほど顕著
ではないが同様の効果が得られる。これは、支持電解質
添加により、そもそもの抵抗が小さいためと考えられ
る。従って、支持電解質として水に添加した時に、解離
してイオンになりやすいものほどこの時間変化は小さ
い。例えば、強酸や、強酸と弱アルカリから得られる塩
を用いた場合、解離度が大きいので比較的低い濃度の添
加量で上記の時間変化はあらわれなくなる。一方、アン
モニア水などの弱アルカリや弱酸と弱アルカリから得ら
れる塩を用いた場合には、強酸などに較べて１〜２桁添
加量が多くても、なんらかの抵抗値の時間変化Ｈが起こ
る。すなわち、支持電解質を加えたり、純水であっても
なんらかの手段による前もっての電気分解処理を行なっ
ておくならば、従来より低い電圧で効率的に電気分解を
行うことができる。
れを止めた状態で電気分解を行った時の、電流密度の時
間変化を示している。陽極および陰極は白金で、電極間
隔３ｍｍ、印加電圧１００Ｖである。電気分解処理には
１ｍＡ／ｄｍ2 程度しか無い電流密度が時間の経過とと
もに増加し、１６０分では１桁以上大きな電流密度が得
られている。このことは、電気分解によって純水の中に
発生したＨ+ イオン（陽極側）とＯＨ- イオン（陰極
側）が蓄積され、純水の抵抗が１桁ほど下がったことに
よる。純水をこのような状態にした後、電圧を１０Ｖに
下げると、電流密度は１ｍＡ／ｄｍ2 程度になった。こ
のことは純水の電気分解が進むと、印加電圧を下げても
電気分解が起こりやすくなっていることを意味してい
る。純水に支持電解質を加えた場合には、純水ほど顕著
ではないが同様の効果が得られる。これは、支持電解質
添加により、そもそもの抵抗が小さいためと考えられ
る。従って、支持電解質として水に添加した時に、解離
してイオンになりやすいものほどこの時間変化は小さ
い。例えば、強酸や、強酸と弱アルカリから得られる塩
を用いた場合、解離度が大きいので比較的低い濃度の添
加量で上記の時間変化はあらわれなくなる。一方、アン
モニア水などの弱アルカリや弱酸と弱アルカリから得ら
れる塩を用いた場合には、強酸などに較べて１〜２桁添
加量が多くても、なんらかの抵抗値の時間変化Ｈが起こ
る。すなわち、支持電解質を加えたり、純水であっても
なんらかの手段による前もっての電気分解処理を行なっ
ておくならば、従来より低い電圧で効率的に電気分解を
行うことができる。
【００１４】図１は本発明の第１の実施例を示す概略構
成図である。２層式電解層には、隔膜１０１を挟んで陽
極１０２と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によ
って直流電圧が印加される構造になっている。電解層の
陽極側および陰極側には純水あるいは再生水１０５が供
給され、また既に電気分解処理を行って抵抗の下がった
水１０６ａと１０６ｂもそれぞれの純水あるいは再生水
１０５に添加される構造になっている。このような電解
槽を用いたウエット処理装置において、処理工程によっ
て処理後の水が再生可能で、再生水を使用する方が水の
使用量が削減できるなどの利点がある。また、陽極側で
生成した電解活性水１０７ａでウエット処理を行ない、
その水を再生して陽極側への供給水として使用した方が
電解活性水の生成効率が下がる場合がある。陰極側も同
様であり、その様な場合には、陽極側で生成した電解活
性水の再生水は陽極側に、陰極側で生成した電解活性水
の再生水は陰極側に戻すようなシステムが望ましい。電
気分解処理を行った水の生成方法については後で実施例
で示すような効率的な方法もあるが、図２で示したよう
に、水を止めた状態で時間をかける方法あるいは、図１
に示した電解槽におけるよりも大きな印加電圧で予め電
気分解処理を行った水を生成しておき、純水あるいは再
生水１０５によって１／１０程度に希釈して電解槽に供
給することで電気分解効率を大幅に上げることもでき
た。ウエット処理に用いる電解活性水の活性度の目安と
しては、現在もでのところｐＨと酸化還元電位がある。
同程度のｐＨと酸化還元電位得ようとした場合、支持電
解質を用いずに予め電気分解を行った水を１／１０程度
添加することによって、一定時間に得られる電解活性水
１０７ａあるいは電解活性水１０７ｂの量は、純水だけ
を電解槽に加えた場合に較べて６〜８倍にすることがで
きた。この実施例では、陽極側と陰極側のそれぞれ、予
め電気分解処理を行った水を添加する構成になっている
が、処理工程によっては陽極水か陰極水のどちらかだけ
しか利用しない場合もあり、その様な場合には利用する
側できに予め電気分解処理を行った水を添加する構成に
することも可能であることは勿論である。予め電気分解
処理を行った水１０６ａあるいは１０６ｂを電気分解の
初期だけに添加した場合、添加し続けた場合より効果は
落ち、同様の性質をもった活性水が一定時間に得られる
量は３倍程度に留まった。図１に示したような構造の流
水式電解槽の場合、電気分解処理によって抵抗の低くな
った水は、より下流側の電気分解効率を上げるように働
き、上流側に影響を及ぼしにくい構造になっていること
に起因すると考えている。
成図である。２層式電解層には、隔膜１０１を挟んで陽
極１０２と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によ
って直流電圧が印加される構造になっている。電解層の
陽極側および陰極側には純水あるいは再生水１０５が供
給され、また既に電気分解処理を行って抵抗の下がった
水１０６ａと１０６ｂもそれぞれの純水あるいは再生水
１０５に添加される構造になっている。このような電解
槽を用いたウエット処理装置において、処理工程によっ
て処理後の水が再生可能で、再生水を使用する方が水の
使用量が削減できるなどの利点がある。また、陽極側で
生成した電解活性水１０７ａでウエット処理を行ない、
その水を再生して陽極側への供給水として使用した方が
電解活性水の生成効率が下がる場合がある。陰極側も同
様であり、その様な場合には、陽極側で生成した電解活
性水の再生水は陽極側に、陰極側で生成した電解活性水
の再生水は陰極側に戻すようなシステムが望ましい。電
気分解処理を行った水の生成方法については後で実施例
で示すような効率的な方法もあるが、図２で示したよう
に、水を止めた状態で時間をかける方法あるいは、図１
に示した電解槽におけるよりも大きな印加電圧で予め電
気分解処理を行った水を生成しておき、純水あるいは再
生水１０５によって１／１０程度に希釈して電解槽に供
給することで電気分解効率を大幅に上げることもでき
た。ウエット処理に用いる電解活性水の活性度の目安と
しては、現在もでのところｐＨと酸化還元電位がある。
同程度のｐＨと酸化還元電位得ようとした場合、支持電
解質を用いずに予め電気分解を行った水を１／１０程度
添加することによって、一定時間に得られる電解活性水
１０７ａあるいは電解活性水１０７ｂの量は、純水だけ
を電解槽に加えた場合に較べて６〜８倍にすることがで
きた。この実施例では、陽極側と陰極側のそれぞれ、予
め電気分解処理を行った水を添加する構成になっている
が、処理工程によっては陽極水か陰極水のどちらかだけ
しか利用しない場合もあり、その様な場合には利用する
側できに予め電気分解処理を行った水を添加する構成に
することも可能であることは勿論である。予め電気分解
処理を行った水１０６ａあるいは１０６ｂを電気分解の
初期だけに添加した場合、添加し続けた場合より効果は
落ち、同様の性質をもった活性水が一定時間に得られる
量は３倍程度に留まった。図１に示したような構造の流
水式電解槽の場合、電気分解処理によって抵抗の低くな
った水は、より下流側の電気分解効率を上げるように働
き、上流側に影響を及ぼしにくい構造になっていること
に起因すると考えている。
【００１５】半導体ウエット工程への適用を考える場
合、電極に用いられる材料はかなり制限される。生成さ
れる電解活性水の活性度を効率的に上げるためには、酸
素ガスや水素ガスの発生を抑制することが望ましいと考
えられる。即ち、酸素ガス発生に関して理論電圧と実際
に必要な電圧との差である酸素過電圧や、水素ガス発生
に関して理論電圧と実際に必要な電圧との差である水素
過電圧の大きな材料が望ましい。例えば掌華房から１９
７９年（初版は１９７２年）に発行された守永健一著の
「酸化と還元」の第５版のｐ．１９０に記載されている
ように、酸素過電圧の大きな電極材料としては白金や炭
素系材料が、水素過電圧の大きな電極材料としては水銀
や炭素系材料が知られている。後で示す実施例も含め、
本発明においては陽極材として白金を、陰極材としてグ
ラファイトカーボンを用いている。陽極側で生成する電
解活性水と陰極側で発生する電解活性水のどちらか一方
だけを用いるようなシステムを想定した場合、利用しな
い方の電極材料として過電圧の小さな材料（陽極材とし
てＲｕ2 Ｏ系、陰極材として白金など）を用いることも
考えられる。
合、電極に用いられる材料はかなり制限される。生成さ
れる電解活性水の活性度を効率的に上げるためには、酸
素ガスや水素ガスの発生を抑制することが望ましいと考
えられる。即ち、酸素ガス発生に関して理論電圧と実際
に必要な電圧との差である酸素過電圧や、水素ガス発生
に関して理論電圧と実際に必要な電圧との差である水素
過電圧の大きな材料が望ましい。例えば掌華房から１９
７９年（初版は１９７２年）に発行された守永健一著の
「酸化と還元」の第５版のｐ．１９０に記載されている
ように、酸素過電圧の大きな電極材料としては白金や炭
素系材料が、水素過電圧の大きな電極材料としては水銀
や炭素系材料が知られている。後で示す実施例も含め、
本発明においては陽極材として白金を、陰極材としてグ
ラファイトカーボンを用いている。陽極側で生成する電
解活性水と陰極側で発生する電解活性水のどちらか一方
だけを用いるようなシステムを想定した場合、利用しな
い方の電極材料として過電圧の小さな材料（陽極材とし
てＲｕ2 Ｏ系、陰極材として白金など）を用いることも
考えられる。
【００１６】図３は本発明の第２の実施例を示す概略構
成図である。図１に示した第１の実施例とほぼ同様の構
造で、２層式電解槽には、隔膜１０１を挟んで陽極１０
２と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によって直
流電圧が印加される。電解槽の陽極側および陰極側には
純水あるいは再生水１０５が供給され、また陽極側およ
び陰極側には支持電解質添加システム３０６ａと３０６
ｂが接続されている。このような構成の場合、図４に示
したようなやり方で電気分解を行う必要がある。まず、
純水（あるいは再生水）を電解槽に流し、電極間に電圧
を印加し、支持電解質を添加する。ここまでの順序は、
必ずしも以上の順序である必要はない。その後、ｐＨと
酸化還元電位をモニタしながら電気分解を続ける。流速
はできるだけ遅くし（可能なら止める）、ｐＨあるいは
酸化還元電位がウエット処理の条件に達したら、流速を
処理時に必要な値にする。一時的にｐＨあるいは酸化還
元電位は変化するので、更に電気分解を行ってｐＨと酸
化還元電位が安定したら電解活性水によるウエット処理
を開始する。処理条件によっては途中で支持電解質の添
加を行う必要がある場合もある。初期の支持電解質とし
て、約２ミリモルの塩化アンモニウムを加えて電気分解
を始めることで第１の実施例と同様に、電気分解の効率
を４倍程度に上げることができた。支持電解質として塩
化アンモニウムを用い、隔膜としフッ素系のカチオン交
換膜を用いた場合、陰極側の電解活性水はアルカリ性に
なりにくい傾向がある。陰極側の電解活性水の液性をコ
ントロールし、アルカリ性の電解活性水を得る目的の場
合には、選択性の低い（陽イオンも陰イオンも通す）隔
膜を用いた方が良い結果が得られた。金属除去などに対
して陽極側から得られる電解活性水を用いる場合には、
酸化還元電位をモニタした方が処理効率の制御に結びつ
く傾向があった。一方、パーティクル除去や有機物除去
や金属表面処理などに陰極側から得られる電解活性水を
用いる場合には、ｐＨをモニタする方が処理効率の制御
に結びつく傾向があった。
成図である。図１に示した第１の実施例とほぼ同様の構
造で、２層式電解槽には、隔膜１０１を挟んで陽極１０
２と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によって直
流電圧が印加される。電解槽の陽極側および陰極側には
純水あるいは再生水１０５が供給され、また陽極側およ
び陰極側には支持電解質添加システム３０６ａと３０６
ｂが接続されている。このような構成の場合、図４に示
したようなやり方で電気分解を行う必要がある。まず、
純水（あるいは再生水）を電解槽に流し、電極間に電圧
を印加し、支持電解質を添加する。ここまでの順序は、
必ずしも以上の順序である必要はない。その後、ｐＨと
酸化還元電位をモニタしながら電気分解を続ける。流速
はできるだけ遅くし（可能なら止める）、ｐＨあるいは
酸化還元電位がウエット処理の条件に達したら、流速を
処理時に必要な値にする。一時的にｐＨあるいは酸化還
元電位は変化するので、更に電気分解を行ってｐＨと酸
化還元電位が安定したら電解活性水によるウエット処理
を開始する。処理条件によっては途中で支持電解質の添
加を行う必要がある場合もある。初期の支持電解質とし
て、約２ミリモルの塩化アンモニウムを加えて電気分解
を始めることで第１の実施例と同様に、電気分解の効率
を４倍程度に上げることができた。支持電解質として塩
化アンモニウムを用い、隔膜としフッ素系のカチオン交
換膜を用いた場合、陰極側の電解活性水はアルカリ性に
なりにくい傾向がある。陰極側の電解活性水の液性をコ
ントロールし、アルカリ性の電解活性水を得る目的の場
合には、選択性の低い（陽イオンも陰イオンも通す）隔
膜を用いた方が良い結果が得られた。金属除去などに対
して陽極側から得られる電解活性水を用いる場合には、
酸化還元電位をモニタした方が処理効率の制御に結びつ
く傾向があった。一方、パーティクル除去や有機物除去
や金属表面処理などに陰極側から得られる電解活性水を
用いる場合には、ｐＨをモニタする方が処理効率の制御
に結びつく傾向があった。
【００１７】図５は本発明の第３の実施例を示す概略構
成図である。図１や図３に示したとほぼ同様の構造であ
り、２層式電解層には、隔膜１０１を挟んで陽極１０２
と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によって直流
電圧が印加される。電解槽の陽極側および陰極側には純
水あるいは再生水１０５が供給される。電解槽で生成し
た陽極水の一部および陰極水の一部は、ウエット処理用
電解活性水５０７ａと５０７ｂとして利用される。
成図である。図１や図３に示したとほぼ同様の構造であ
り、２層式電解層には、隔膜１０１を挟んで陽極１０２
と陰極１０３が配置され、直流電源１０４によって直流
電圧が印加される。電解槽の陽極側および陰極側には純
水あるいは再生水１０５が供給される。電解槽で生成し
た陽極水の一部および陰極水の一部は、ウエット処理用
電解活性水５０７ａと５０７ｂとして利用される。
【００１８】残りは、ポンプ（図では省略）によって電
解槽の上流側に戻され、予め電気分解処理に行った水５
０８ａおよび５０８ｂとして再利用される。このような
構造をとることによって、電解槽に予備電解槽としての
機能を追加することができる。この実施例の構造では、
一旦定常的な電気分解が始まってしまえば、安定して性
質の一定な電解活性水を生成し続けることができる。生
成する電解活性水の性質を短時間で安定な状態にする方
法としては、第２の実施例に示したように、電気分解の
初期だけに支持電解質を添加する方法が考えられる。そ
のような方法を採ると、電解活性水中には支持電解質の
影響が残るものの、それがウエット工程など問題になけ
れば、第２の実施例の用に支持電解質添加システムを付
け加えた構成が望ましい。その場合には、途中での支持
電解質添加は不要になる。図３に示した構成の場合、支
持電解質の影響を極力押さえたければ、支持電解質なし
での電気分解も可能である。定常状態を前提にするなら
ば、予め電気分解処理を行った水５０８ａおよび５０８
ｂを電解槽に戻した場合、同じｐＨや酸化還元電位を持
つ水の生成効率（一定時間で得られる電解活性水の量）
を戻さない場合に較べて約１０倍にすることが可能であ
った。
解槽の上流側に戻され、予め電気分解処理に行った水５
０８ａおよび５０８ｂとして再利用される。このような
構造をとることによって、電解槽に予備電解槽としての
機能を追加することができる。この実施例の構造では、
一旦定常的な電気分解が始まってしまえば、安定して性
質の一定な電解活性水を生成し続けることができる。生
成する電解活性水の性質を短時間で安定な状態にする方
法としては、第２の実施例に示したように、電気分解の
初期だけに支持電解質を添加する方法が考えられる。そ
のような方法を採ると、電解活性水中には支持電解質の
影響が残るものの、それがウエット工程など問題になけ
れば、第２の実施例の用に支持電解質添加システムを付
け加えた構成が望ましい。その場合には、途中での支持
電解質添加は不要になる。図３に示した構成の場合、支
持電解質の影響を極力押さえたければ、支持電解質なし
での電気分解も可能である。定常状態を前提にするなら
ば、予め電気分解処理を行った水５０８ａおよび５０８
ｂを電解槽に戻した場合、同じｐＨや酸化還元電位を持
つ水の生成効率（一定時間で得られる電解活性水の量）
を戻さない場合に較べて約１０倍にすることが可能であ
った。
【００１９】また、図５に示した構造の電解槽を用いて
電気分解を行う場合、電気分解の初期により大きな電圧
を電極間に加える方法を用いることも定常的な電気分解
に至る時間を短縮することに対して有効である。
電気分解を行う場合、電気分解の初期により大きな電圧
を電極間に加える方法を用いることも定常的な電気分解
に至る時間を短縮することに対して有効である。
【００２０】図６は本発明の第４の実施例を示す概略構
成図である。２層式電解槽には、隔膜１０１を挟んで下
流側に陽極１０２と陰極１０３が配置され、直流電源６
０４によって直流電圧が印加される。また上流側にも陽
極６０２と陰極６０３が配置され、直流電源６０５によ
って直流電圧が印加される構成である。電解槽の陽極側
および陰極側には純水あるいは再生水１０５が供給され
る。また、陽極側および陰極側には支持電解質添加シス
テム３０６ａと３０６ｂが接続されている。１０７ａあ
るいは１０７ｂは、生成される電解活性水である。２つ
の直流電源６０４と６０５の電圧を独立に設定すること
によって電解活性水の効率を上げることができる。通常
は上流側の電界強度をあげることによって効率的に電解
活性水の生成を行うこともできる。
成図である。２層式電解槽には、隔膜１０１を挟んで下
流側に陽極１０２と陰極１０３が配置され、直流電源６
０４によって直流電圧が印加される。また上流側にも陽
極６０２と陰極６０３が配置され、直流電源６０５によ
って直流電圧が印加される構成である。電解槽の陽極側
および陰極側には純水あるいは再生水１０５が供給され
る。また、陽極側および陰極側には支持電解質添加シス
テム３０６ａと３０６ｂが接続されている。１０７ａあ
るいは１０７ｂは、生成される電解活性水である。２つ
の直流電源６０４と６０５の電圧を独立に設定すること
によって電解活性水の効率を上げることができる。通常
は上流側の電界強度をあげることによって効率的に電解
活性水の生成を行うこともできる。
【００２１】図７は本発明の第５の実施例を示す概略構
成図である。第４の実施例においては上流側の電極間隔
と下流側の電極間隔がほぼ同じであったが、この実施例
では、上流側の電極間隔を狭くして、同じ電圧でも電界
強度が強くなるような構造になっている。図７では直流
電源を２つ設けてあるが、この様な構成の場合には、直
流電源を１つにしても図６と同様の効果を上げることも
可能である。装置の適用範囲拡大という観点からは電圧
を独立に制御可能な方が望ましいが、装置の値段の点を
考えれば電源を共有する方が望ましいのは明らかであ
る。
成図である。第４の実施例においては上流側の電極間隔
と下流側の電極間隔がほぼ同じであったが、この実施例
では、上流側の電極間隔を狭くして、同じ電圧でも電界
強度が強くなるような構造になっている。図７では直流
電源を２つ設けてあるが、この様な構成の場合には、直
流電源を１つにしても図６と同様の効果を上げることも
可能である。装置の適用範囲拡大という観点からは電圧
を独立に制御可能な方が望ましいが、装置の値段の点を
考えれば電源を共有する方が望ましいのは明らかであ
る。
【００２２】図８は本発明の第６の実施例を示す概略構
成図である。本実施例においては、電解槽は６層構造に
なっている。その内の３つの層は陽極８０２ａ、８０２
ｂ、８０２ｃが挿入されていて酸化反応を起こすための
層である。最終的にウエット処理用電解活性水５０７ａ
あるいは５０７ｂを生成するための電極は、隔膜８０１
ａを挟んでいる陽極８０２ａと陰極８０３ａであり、電
極間には直流電源８０４によって電圧が印加されるが、
その陽極部に供給される水は陽極８０２ｂと８０２ｃの
部分で処理された水であり、陰極８０３ａの部分に供給
される水は陰極８０３ｂと８０３ｃの部分で処理された
水である。陰極８０３ａには隔膜８０１ｂを挟んでもう
１つの陽極８０２ｂがあり、さらに隔膜８０１ｃを挟ん
で陰極８０３ｃがある。また８０２ａには隔膜８０１ｄ
を挟んでもう１つの陰極８０３ｂがあり、さらに隔膜８
０１ｅを挟んで陽極８０２ｃがある。この実施例では、
純水あるいは再生水８０５ａが分岐されて陽極８０２ｂ
と８０２ｃの層に供給され、予め陽極側で電気分解処理
を行った水８０９がポンプ（図示せず）によって陽極８
０２ａの部分に供給される。陰極側も同様であり、純水
あるいは再生水８０５ｂが分岐されて陰極８０３ｂと８
０３ｃの層に供給され、予め陰極側で電気分解処理を行
った水８１０がポンプ（図示せず）によって陰極８０３
ａの部分に供給される。第４あるいは第５の実施例と同
様に、電気分会の初期だけに支持電解質添加システム８
０６ａと８０６ｂで支持電解質を添加する方法を併用し
た方が電気分解が定常な状態に達するまでの時間は短縮
される。この構造では、陽極８０２ａはその対向電極と
して陰極８０３ａと陰極８０３ｂを持ち、また陰極８０
３ａはその対向電極として陽極８０２ａと陽極８０２ｂ
を持っているため、最終的な電気分解は陽極８０２ａお
よび陰極８０３ａの両面で行われる。従って、第４や第
５の実施例に較べて効率的な構造になっている。
成図である。本実施例においては、電解槽は６層構造に
なっている。その内の３つの層は陽極８０２ａ、８０２
ｂ、８０２ｃが挿入されていて酸化反応を起こすための
層である。最終的にウエット処理用電解活性水５０７ａ
あるいは５０７ｂを生成するための電極は、隔膜８０１
ａを挟んでいる陽極８０２ａと陰極８０３ａであり、電
極間には直流電源８０４によって電圧が印加されるが、
その陽極部に供給される水は陽極８０２ｂと８０２ｃの
部分で処理された水であり、陰極８０３ａの部分に供給
される水は陰極８０３ｂと８０３ｃの部分で処理された
水である。陰極８０３ａには隔膜８０１ｂを挟んでもう
１つの陽極８０２ｂがあり、さらに隔膜８０１ｃを挟ん
で陰極８０３ｃがある。また８０２ａには隔膜８０１ｄ
を挟んでもう１つの陰極８０３ｂがあり、さらに隔膜８
０１ｅを挟んで陽極８０２ｃがある。この実施例では、
純水あるいは再生水８０５ａが分岐されて陽極８０２ｂ
と８０２ｃの層に供給され、予め陽極側で電気分解処理
を行った水８０９がポンプ（図示せず）によって陽極８
０２ａの部分に供給される。陰極側も同様であり、純水
あるいは再生水８０５ｂが分岐されて陰極８０３ｂと８
０３ｃの層に供給され、予め陰極側で電気分解処理を行
った水８１０がポンプ（図示せず）によって陰極８０３
ａの部分に供給される。第４あるいは第５の実施例と同
様に、電気分会の初期だけに支持電解質添加システム８
０６ａと８０６ｂで支持電解質を添加する方法を併用し
た方が電気分解が定常な状態に達するまでの時間は短縮
される。この構造では、陽極８０２ａはその対向電極と
して陰極８０３ａと陰極８０３ｂを持ち、また陰極８０
３ａはその対向電極として陽極８０２ａと陽極８０２ｂ
を持っているため、最終的な電気分解は陽極８０２ａお
よび陰極８０３ａの両面で行われる。従って、第４や第
５の実施例に較べて効率的な構造になっている。
【００２３】この実施例では、直流電源が１つになって
いるが、第４あるいは第５の実施例と同様に、予備の電
気分解を行う電極用に独立の電源を用意する方法を用い
ることもできる。また第５に実施例で示したように、予
備の電気分解を行う電極の間隔を狭める方法も併用が可
能である。この実施例では、６層構造になっている。隔
膜８０１ｃと陰極８０３ｃ、隔膜８０１ｅと陽極８０２
ｃを省いた４層構造でも、予備電解を行なえる構造であ
り、装置が簡略化できるといる利点がある。図８に示し
たように、６層構造の電解槽とし、どの電極間隔もほと
んど同じにして、直流電源を１つにする構成の場合であ
っても、４層構造に較べるといくつかの利点がある。そ
れは、予備電解のための電極面積を大きくしやすいこ
と、予備電解を行う部分の流速が相対的に遅く（約１／
２）できるということであり、その両者によって予備電
解が効率化され、最終的に得られる電解活性水の生成効
率の向上にも寄与することになる。また、６層構造にす
る場合には、陽極８０２ｂと陰極８０３ｃ（陰極８０３
ｂと陽極８０２ｃも同様）の電極間隔を変えることや、
印加電圧を独立に設定することが可能な構造になってい
て、そのような構成にすることで電解活性水の生成効率
をさらに上げることができる。
いるが、第４あるいは第５の実施例と同様に、予備の電
気分解を行う電極用に独立の電源を用意する方法を用い
ることもできる。また第５に実施例で示したように、予
備の電気分解を行う電極の間隔を狭める方法も併用が可
能である。この実施例では、６層構造になっている。隔
膜８０１ｃと陰極８０３ｃ、隔膜８０１ｅと陽極８０２
ｃを省いた４層構造でも、予備電解を行なえる構造であ
り、装置が簡略化できるといる利点がある。図８に示し
たように、６層構造の電解槽とし、どの電極間隔もほと
んど同じにして、直流電源を１つにする構成の場合であ
っても、４層構造に較べるといくつかの利点がある。そ
れは、予備電解のための電極面積を大きくしやすいこ
と、予備電解を行う部分の流速が相対的に遅く（約１／
２）できるということであり、その両者によって予備電
解が効率化され、最終的に得られる電解活性水の生成効
率の向上にも寄与することになる。また、６層構造にす
る場合には、陽極８０２ｂと陰極８０３ｃ（陰極８０３
ｂと陽極８０２ｃも同様）の電極間隔を変えることや、
印加電圧を独立に設定することが可能な構造になってい
て、そのような構成にすることで電解活性水の生成効率
をさらに上げることができる。
【００２４】電解活性水の生成にあたっては、隔膜８０
１ａ〜８０１ｅは同一のフッ素系カチオン交換膜を用い
た。電極間隔が約３ｍｍ、印加電圧４０Ｖの条件で電解
活性水の生成を行なった。陽極側の電解活性水の生成で
は、ｐＨ〜５、酸化還元電位７００ｍＶの水を形成する
のに対し、従来の方法（図８の装置で予備電解用の電極
に電圧を印加しなかった場合との比較）に較べると単位
時間に約１０倍の電解活性水を得ることができた。陰極
側の電解活性水の生成では、ｐＨ〜９、酸化還元電位−
５００ｍＶの水を形成するのに対し、従来の方法に較べ
単位時間に約８倍の電解活性水を得ることができた。な
お、還元性の水を得る方が容易であるため、特定の条件
で得られる水の量自体は陰極側の方が多くできる。
１ａ〜８０１ｅは同一のフッ素系カチオン交換膜を用い
た。電極間隔が約３ｍｍ、印加電圧４０Ｖの条件で電解
活性水の生成を行なった。陽極側の電解活性水の生成で
は、ｐＨ〜５、酸化還元電位７００ｍＶの水を形成する
のに対し、従来の方法（図８の装置で予備電解用の電極
に電圧を印加しなかった場合との比較）に較べると単位
時間に約１０倍の電解活性水を得ることができた。陰極
側の電解活性水の生成では、ｐＨ〜９、酸化還元電位−
５００ｍＶの水を形成するのに対し、従来の方法に較べ
単位時間に約８倍の電解活性水を得ることができた。な
お、還元性の水を得る方が容易であるため、特定の条件
で得られる水の量自体は陰極側の方が多くできる。
【００２５】以上、純水あるいはそれに近い水の活性化
を中心に説明した。微量の支持電解質を加えるならば、
より酸化還元電位が高く（還元側ではマイナスで大き
い）、より安定な電解活性水を生成することができる。
第６の実施例では（それ以外もであるが）、微量の支持
電解質を加える場合にも有効であり、電解活性水の効率
的生成を図ることができる。
を中心に説明した。微量の支持電解質を加えるならば、
より酸化還元電位が高く（還元側ではマイナスで大き
い）、より安定な電解活性水を生成することができる。
第６の実施例では（それ以外もであるが）、微量の支持
電解質を加える場合にも有効であり、電解活性水の効率
的生成を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
解活性水を実用化するに際して、支持電解質の量によら
ずに電気分解を効率的に行なうことができる方法および
装置が提供される。本発明に用いることによって、電気
分解効率を向上させる目的のために支持電解質の量を変
えなければならないという従来例の課題を克服でき、少
なくとも定常状態に至れば、支持電解質を加えずとも電
気分解が可能である。そのため支持電解質の量によらず
電気分解の速度を高め、電解活性水を効率的に生成する
ことが可能になると同時に電気分解条件を広範囲にでき
る。水に添加する支持電解質の量についても、電解活性
水の安定化やウエット処理効率など、他の目的のために
制御し易くなる。
解活性水を実用化するに際して、支持電解質の量によら
ずに電気分解を効率的に行なうことができる方法および
装置が提供される。本発明に用いることによって、電気
分解効率を向上させる目的のために支持電解質の量を変
えなければならないという従来例の課題を克服でき、少
なくとも定常状態に至れば、支持電解質を加えずとも電
気分解が可能である。そのため支持電解質の量によらず
電気分解の速度を高め、電解活性水を効率的に生成する
ことが可能になると同時に電気分解条件を広範囲にでき
る。水に添加する支持電解質の量についても、電解活性
水の安定化やウエット処理効率など、他の目的のために
制御し易くなる。
【００２７】本発明は、電解活性水の生成方法として、
少なくとも電気分解の初期に、該電気分解すべき水に、
それ以前に電気分解を行い活性化した水を加える、ある
いは、電気分解の初期だけに、該電気分解すべき水に支
持電解質を加える方法であり、また電解活性水の生成装
置として、電解槽から得られる電解活性水の一部を電気
分解部に戻す、あるいは予備電解用の電極（相対的に強
い電界強度）を有するなど、電解槽に電気分解しやすい
水を供給する機構を持つことによって、支持電解質の量
に影響されずに安定した電気分解を行なうことを可能に
した。
少なくとも電気分解の初期に、該電気分解すべき水に、
それ以前に電気分解を行い活性化した水を加える、ある
いは、電気分解の初期だけに、該電気分解すべき水に支
持電解質を加える方法であり、また電解活性水の生成装
置として、電解槽から得られる電解活性水の一部を電気
分解部に戻す、あるいは予備電解用の電極（相対的に強
い電界強度）を有するなど、電解槽に電気分解しやすい
水を供給する機構を持つことによって、支持電解質の量
に影響されずに安定した電気分解を行なうことを可能に
した。
【００２８】以上のような方法や装置を用いることで、
装置の大型化や使用薬品の増加などに頼ることなく、単
位時間に得られる電解活性水の生成量を従来よりも３倍
から１０倍に増やすことを可能にした。
装置の大型化や使用薬品の増加などに頼ることなく、単
位時間に得られる電解活性水の生成量を従来よりも３倍
から１０倍に増やすことを可能にした。
【図１】水の電気分解を効率的に行なうための第１の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図２】水を２層式電解槽に入れ電気分解を行なった場
合の電流密度の時間変化を示すグラフである。
合の電流密度の時間変化を示すグラフである。
【図３】水の電気分解を効率的に行なうための第２の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図４】図３に示した装置で効率的に電気分解を行ない
ウエット工程へ適用する場合の工程順に示す工程図であ
る。
ウエット工程へ適用する場合の工程順に示す工程図であ
る。
【図５】水の電気分解を効率的に行なうための第３の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図６】水の電気分解を効率的に行なうための第４の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図７】水の電気分解を効率的に行なうための第５の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図８】水の電気分解を効率的に行なうための第６の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【図９】従来知られている、高分子固体電解質を用いた
水の電気分解セルの模式図である。
水の電気分解セルの模式図である。
【図１０】従来の電気分解を用いたウエット処理装置の
模式図である。
模式図である。
１０１，８０１ａ〜８０１ｅ 隔膜 １０２，６０２，８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃ，９０
２，１００４ 陽極 １０３，６０３，８０３ａ，８０３ｂ，８０３ｃ，９０
３，１００５ 陰極 １０４，６０４，６０５，８０４，９０６，１００３
直流電源 １０５，８０５ａ，８０５ｂ 純水あるいは再生水 １０６ａ，１０６ｂ，５０８ａ，５０８ｂ 電気分解
処理を行った水 １０７ａ，１０７ｂ 電解活性水 ３０６ａ，３０６ｂ，８０６ａ，８０６ｂ 支持電解
質添加システム ５０７ａ，５０７ｂ ウエット処理用電解活性水 ８０９，８１０ 予め陽極側で電気分解処理を行った
水 ９０１ カチオン交換膜 ９０４ 陽極水 ９０５ 陰極水 ９０７ 水素イオン ９０８ 酸素ガス ９０９ 水素ガス １００１ 電気分解槽 １００２ 多孔質隔膜 １００６ 処理水槽 １００７ 半導体基板 １００８ 浄水器 １００９ イオン交換器 １０１０ 純水 １０１１ 電解質添加システム １０１２ ｐＨ濃度制御システム
２，１００４ 陽極 １０３，６０３，８０３ａ，８０３ｂ，８０３ｃ，９０
３，１００５ 陰極 １０４，６０４，６０５，８０４，９０６，１００３
直流電源 １０５，８０５ａ，８０５ｂ 純水あるいは再生水 １０６ａ，１０６ｂ，５０８ａ，５０８ｂ 電気分解
処理を行った水 １０７ａ，１０７ｂ 電解活性水 ３０６ａ，３０６ｂ，８０６ａ，８０６ｂ 支持電解
質添加システム ５０７ａ，５０７ｂ ウエット処理用電解活性水 ８０９，８１０ 予め陽極側で電気分解処理を行った
水 ９０１ カチオン交換膜 ９０４ 陽極水 ９０５ 陰極水 ９０７ 水素イオン ９０８ 酸素ガス ９０９ 水素ガス １００１ 電気分解槽 １００２ 多孔質隔膜 １００６ 処理水槽 １００７ 半導体基板 １００８ 浄水器 １００９ イオン交換器 １０１０ 純水 １０１１ 電解質添加システム １０１２ ｐＨ濃度制御システム
Claims (5)
- 【請求項１】 水を電気分解する方法において、少なく
とも電気分解の初期に、該電気分解すべき水に、それ以
前に電気分解を行い活性化した水を加えることを特徴と
する電解活性水の生成方法。 - 【請求項２】 水を電気分解する方法において、電気分
解の初期だけに、該電気分解すべき水に支持電解質を加
えることを特徴とする電解活性水の生成方法。 - 【請求項３】 水を電気分解する装置において、電気分
解部の陽極側から取り出した水の一部を該電気分解部の
陽極側の上流に戻す機構、あるいは電気分解部の陰極側
から取り出した水の一部を該電気分解部の陰極側の上流
に戻す機構の内の少なくとも一方の機構を有することを
特徴とする電解活性水の生成装置。 - 【請求項４】 水を電気分解する装置において、電気分
解部の陽極と陰極からなる電極対を少なくとも２組有
し、水の上流側の電極に加える電界強度が下流側の電極
に較べて大きいことを特徴とする電解活性水の生成装
置。 - 【請求項５】 前期上流側の電極付近の流水速度が前記
下流側の電極付近の流水速度に較べて小さいことを特徴
とする請求項４の電解活性水の生成装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056111A JP2737643B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | 電解活性水の生成方法および生成装置 |
| EP95301910A EP0674026B1 (en) | 1994-03-25 | 1995-03-22 | Electrolytic processing apparatus |
| KR1019950006414A KR0185229B1 (ko) | 1994-03-25 | 1995-03-24 | 전해수 생성 방법 및 장치 |
| GB9506211A GB2287719B (en) | 1994-03-25 | 1995-03-27 | Method and system for generating electrolyzed water |
| US08/798,716 US5833831A (en) | 1994-03-25 | 1997-02-12 | Method and system for generating electrolyzed water |
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