JPWO2007034580A1 - ナノ流体生成装置および洗浄処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、比較的簡易な構成で、安定的にナノバブルを生成することができ、取扱いが容易で、製造コストの低減化を図れるナノ流体生成装置およびナノ流体を用いた洗浄処理装置を提供する。【解決手段】直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するナノ流体生成装置において、気体と液体とを混合する気液混合室７と、この気液混合室に加圧した液体および気体を供給する加圧ポンプ４および吸気弁２１を備え、前記気液混合室は、この気液混合室内に設けられ、供給された液体および気体に乱流を発生させて強制的に混合するための突条９，凹溝１０、１２、円錐部材１１等からなる乱流発生機構Ｚと、強制的に混合された混合流体をナノバブルを含むナノ流体にして吐出する超微小吐出口２０とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するナノ流体生成装置および、このナノ流体生成装置で生成されナノ流体を用いて被処理体を洗浄する洗浄処理装置に関する。この出願は、２００５年９月２３日に提出された米国出願６０／７１９，９３７に基づく優先権を主張するものであり、米国出願に開示された全ての事項はこの言及により本出願に組み込まれるものとする。

一般的に、直径が１μｍ（１０００ｎｍ）未満の微細気泡は「ナノバブル」と呼ばれ、これに対して直径が１μｍ以上の微細気泡は「マイクロバブル」と呼ばれていて、これらナノバブルとマイクロバブルは互いに区別して使用される。

［特許文献１］には、常圧下において発生時に略３０μｍ以下の気泡径を有し、発生後は所定の寿命を持って徐々に微細化し、消滅・溶解することを特徴とする微細気泡（マイクロバブル）の記載がある。

さらに［特許文献１］には、マイクロバブルの気液溶解や、浄化機能あるいは生理活性の促進などの特性を利用して、ダム貯水池などの閉鎖性水域に対する水質浄化や、養殖魚介類あるいは水耕栽培野菜類の成長促進、さらには生物に対する殺菌・浄化などを行い、その結果が記載されている。

また、［特許文献２］には、液体中において、液体の一部を分解する工程と、その他の工程からなり、マイクロバブルのうち気泡径が１μｍ未満の超微細気泡であるナノバブルの生成方法が記載されている。［特許文献３］には、ナノバブルを含む水により物体の洗浄を行うナノバブル利用洗浄方法や、ナノバルブ利用洗浄装置他が記載されている。

［特許文献４］には、液体中に含まれる微小気泡に物理的刺激を加えて、微小気泡を急激に縮小させるナノバブルの製造方法が記載されている。さらに、［特許文献５］には、気泡の直径が５０〜５００ｎｍで、気泡内に酸素を含有する酸素ナノバルブが含まれる水溶液からなる酸素ナノバブル水およびその製造法に係る技術が記載されている。

このようにナノバルブは、マイクロバルブの機能に加えて、工学的機能に優れるとともに、生物の細胞レベルに直接的に作用させることができるため、半導体ウェハの洗浄、皮膚疾患の治療など、マイクロバブルより広い分野への適用が可能となり、さらなる高機能化が期待される現状にある。
特開２００２−１４３８８５号公報 特開２００３−３３４５４８号公報 特開２００４−１２１９６２号公報 特開２００５−２４５８１７号公報 特開２００５−２４６２９４号公報

ところで、上記したナノバブルは、マイクロバブルが水中で縮小する過程で瞬間的に生成されることが確認されているが、物理的に極めて不安定な特性がある。したがって、安定的な製造や長期間の保持が困難であり、実用化におけるネックとなっている。

そこで、たとえば［特許文献３］においては、分解ガス化された溶液中で超音波を印加し、ナノバブルを生成することが提案されている。しかしながら、超音波発生装置は高価で、かつ機体が大きく、またマッチングをとるのに困難で、取扱いが容易ではないために普及の妨げになっている。

また、［特許文献１］においては、円筒状スペース内に円周方向に圧送液を供給して負圧領域を形成し、この負圧領域に外部気体を吸引させることで、マイクロバブルを生成する方法および装置が開示されている。しかしながら、この装置ではマイクロバブルを生成できても、より小径のナノバブルを安定的に生成することはできない。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、比較的簡易な構成で、安定的にナノバブルを生成することができ、取扱いが容易で、製造コストの低減化を図れるナノ流体生成装置およびナノ流体を用いて被処理体を洗浄する洗浄処理装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を満足するため本発明のナノ流体生成装置は、直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するものにおいて、気体と液体とを混合する気液混合室と、この気液混合室に加圧した液体および気体を供給する加圧手段とを備え、前記気液混合室内に設けられ、供給された液体および気体に乱流を発生させて強制的に混合するための乱流発生手段および、この乱流発生手段によって強制的に混合された混合流体をナノバブルを含むナノ流体にして吐出する超微小吐出口を有する。

さらに、上記目的を満足するため本発明の洗浄処理装置は、処理槽内に収容される洗浄処理液中に被処理体を浸漬させて被処理体の表面を洗浄するものにおいて、前記洗浄処理液は、前記ナノ流体生成装置で生成されたナノ流体が用いられる。

本発明によれば、比較的簡易な構成で、安定してナノ流体を生成することができ、取扱いが容易で、製造コストの低減化を図れるなどの効果を奏する。

さらに本発明によれば、前記ナノ流体を用いて被処理体を洗浄することにより、洗浄効率の向上化を得られるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るナノ流体生成装置１の模式的な断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）における丸印一部Ｍを拡大した図である。

ナノ流体生成装置１は、ジェネレータ２と、貯溜タンク３と、加圧ポンプ（加圧手段）４および、給水源Ｓから加圧ポンプ４と貯溜タンク３を介してジェネレータ２に連通する配管Ｈとから構成される。

前記給水源Ｓと加圧ポンプ４との間の配管Ｈには、図示しない純水生成装置が設けられていて、給水源Ｓから導入した水を純水に換えて加圧ポンプ４に供給できる。前記加圧ポンプ４は、純水生成装置から純水を吸込み、１３〜１５気圧に加圧して前記貯溜タンク３に送水することができる。

前記加圧ポンプ４の上流側と下流側の配管Ｈからバイパス回路Ｒが分岐して設けられる。前記バイパス回路Ｒには吸気弁（吸気手段）２１が設けられていて、この吸気弁２１は加圧ポンプ４の作動にともなって開放され、外部空気を吸気する逆止弁である。

なお説明すると、加圧ポンプ４が作動することによって、配管Ｈにおける加圧ポンプ４の上流側と下流側との圧力差が生じ、加圧ポンプ４で加圧されて送られる純水中に吸気弁２１から吸込まれたエア（外気）が混入し、この状態で貯溜タンク３へ供給されるようになっている。

前記加圧ポンプ４の加圧能力が１３〜１５気圧である場合に、前記吸気弁２１の吸気量は毎分１〜３リットル程度に設定される。

前記貯溜タンク３には所定割合の純水とエアが加圧状態で貯溜されることになるが、貯溜容量の設定は生成するナノ流体の種類や、前記ジェネレータ２の生成能力などに応じて適宜変更される。

たとえば、純水とエアとからなる流体を生成し、加圧ポンプ４の加圧能力が１３〜１５気圧で、ナノ流体の生成能力を毎分４０〜６０リットルに設定した場合は、前記貯溜タンク３の容量を、１２〜１５リットル程度とすれば十分である。

また、浴槽やプールなどに貯溜された水をナノ流体に改質する場合は、前記給水源Ｓを浴槽やプールに置き換えるとともに、この装置で生成したナノ流体を含む水を貯溜タンク３に溜めつつ循環させることで、毎分１〜２トンの処理が可能である。

前記ジェネレータ２は、たとえばステンレス材等の耐圧性と耐水性に優れた素材から形成され、軸心を上下方向に向けた筒状体である。上端面および下端面ともに閉成されていて、上端面には供給口５が設けられ、下端面には吐出口６が設けられる。

前記ジェネレータ２の内部には軸方向に沿って所定間隔を存して第１の隔壁板ａ１と、第２の隔壁板ａ２および第３の隔壁板ａ３が設けられ、内部を区画している。供給口５が設けられる上端面から第１の隔壁板ａ１までの内部空間を分配空間Ａと呼び、第１の隔壁板ａ１から第２の隔壁板ａ２までの内部空間を気液混合室７と呼ぶ。

そして、第２の隔壁板ａ２から第３の隔壁板ａ３までの内部空間を弁室Ｂと呼び、第３の隔壁板ａ３から吐出口６が設けられる下端面までの内部空間を導出空間部Ｃと呼ぶ。これら内部空間Ａ，７，Ｂ，Ｃは、以下に述べるように構成される。

前記貯溜タンク３の下端部には供給弁２２を備えた供給口体３ａが突設されていて、供給弁２２から下部側の供給口体３ａ一部は、前記ジェネレータ２の上端部に設けられる供給口５に気密構造を用いて挿入される。前記供給口体３ａの開口端はジェネレータ２内部である前記分配空間Ａに延出している。

前記第１の隔壁板ａ１には、中心軸から互いに異なる半径の同心円上に、それぞれ所定間隔を存して、複数の第１の連通孔８ａおよび第２の連通孔８ｂが板面を貫通して設けられている。前記第１の連通孔８ａはジェネレータ２の軸心周辺に位置し、垂直方向（軸方向）に沿って設けられる。前記第２の連通孔８ｂはジェネレータ２の外周部付近に位置し、斜め外周方向に向けて設けられている。

このことから、軸心側の第１の連通孔８ａを導かれる流体は垂直方向に流下し、外周側の第２の連通孔８ｂを導かれる流体は外方へ向って流下する。そして、前記分配空間Ａは複数の第１の連通孔８ａおよび第２の連通孔８ｂを介して、前記気液混合室７と連通状態にある。

前記気液混合室７における第１の隔壁板１ａ下面で、ジェネレータ２の軸心位置には、円錐部材１１が一体に垂設される。この円錐部材１１において、第１の隔壁板ａ１から垂設される部位は単純な杆部１１ａであるが、杆部１１ａ下端は円錐状に形成される円錐部１１ｂとなっている。

前記円錐部材１１の、特に円錐部１１ｂ周面は、第１の隔壁板ａ１の軸心側に設けられる第１の連通孔８ａの直下部に位置している。これら第１の連通孔８ａが垂直方向に向けて設けられるところから、連通孔８ａから垂直に流下する流体を前記円錐部材１１の円錐部１１ｂテーパー状周面で受けるよう形成される。

また、円錐部材１１の円錐部１１ｂ周面には凹溝１２が設けられる。この凹溝１２は円錐部１１ｂ周面に沿って設けられるよりも、複数の長溝からなり、しかも互いに深さを異ならせた状態で設けるほうがよい。

一方、前記気液混合室７の内周面には、複数の突条９と凹溝１０が軸方向に沿って交互に設けられる。前記突条９および凹溝１０ともに、ジェネレータ２の内壁周面に沿って設けられていて、互いに階層状をなしている。上記第１の隔壁板ａ１に設けられる第２の連通孔８ｂは外方に向って開口しているので、この連通孔８ｂを流下する流体は、前記突条９もしくは凹溝１０に確実に導かれるようになっている。

前記第２の隔壁板ａ２は、断面形状がジェネレータ２の周面から中心軸に向って斜め下方に傾斜するテーパー状をなすとともに、下端の中心軸に沿う部位は開口され、いわゆる漏斗状をなす。この開口部Ｋａを介して気液混合室７と前記弁室Ｂとが連通する。

前記第２の隔壁板ａ２における上面側である、気液混合室７に面する部位にも突条９が設けられている。前記突条９は、特に第２の隔壁板ａ２の上端部にのみ設けられていて、気液混合室７の最下段に設けられる突条９との間に、他の凹溝１０と同様の凹溝１０が形成される。

このように、前記気液混合室７におけるジェネレータ２内周面と第２の隔壁板ａ２に設けられる突条９と凹溝１０、円錐部材１１の円錐部１１ｂおよび円錐部１１ｂに設けられる凹溝１２等で乱流発生機構（乱流発生手段）Ｚが構成される。

なお、乱流発生機構Ｚであるジェネレータ２内周面と第２の隔壁板ａ２に設けられる突条９の位置および大きさ、凹溝１０の位置および大きさ、円錐部材１１の円錐部１１ｂの直径とテーパー角度、ここに設けられる凹溝１２の深さ寸法等は、全て生成するナノ流体の種類や時間当りの生成量、圧力等に応じて自由に設定できる。

たとえば、突条９の高さ寸法と、凹溝１０，１２の深さ寸法を、いずれも５ｍｍ（高低差：最大１０ｍｍ）としてもよい。同様に、気液混合室７の容積、第１の隔壁板ａ１に設けられる第１、第２の連通孔８ａ，８ｂの数と直径、ジェネレータ２の直径なども、生成するナノ流体の種類や時間当りの生成量、圧力に応じて自由に設定できる。

前記第２の隔壁板ａ２において、突条９と同一面で、かつ突条９より傾斜下部側には、表面が研磨され高い平滑性を確保するプラチナチップが装着されていて、第１の平滑面部Ｈａを構成する。すなわち、第２の隔壁板ａ２の突条９ａを除く上面は、前記第１の平滑面部Ｈａによって極めて平滑な面に形成されている。

プラチナ材を選択した理由は、ジェネレータ２を構成するステンレス材や、その他の金属材では、一般的に研磨による表面の平滑化に物理的な限界があり、後述する流路の幅を所望値に設定することができない。これに対してプラチナ材は表面の平滑精度をほとんど極限値まで求められ、所望のオーダの流路を形成できるからである。

前記第１の平滑面部Ｈａの下端側が前記開口部Ｋａとなっていて、この開口部Ｋａに止め弁体１５が挿通される。前記止め弁体１５は、第２の隔壁板ａ２の開口部Ｋａおよび第３の隔壁板ａ３の中心軸に沿って設けられる開口部Ｋｂに挿通する杆部１５ａと、この杆部１５ａの上端に一体に連設される弁部１５ｂと、前記杆部１５ａの下端に一体に連設されるストッパ部１５ｃとからなる。

前記止め弁体１５の杆部１５ａ直径は、第２の隔壁板ａ２の開口部Ｋａ直径と、第３の隔壁板ａ３の開口部Ｋｂ直径との、いずれに対しても小さく形成されている。しかも、弁部１５ｂが第２の隔壁板ａ２の上部に位置し、ストッパ部１５ｃが第３の隔壁板ａ３から下部側の前記導出空間部Ｃに位置するよう寸法設定されているので、弁部１５ｂが第２の隔壁板ａ２の傾斜上面に載り、この弁部１５ｂに止め弁体１５全重量がかかる。

さらに、前記弁部１５ｂの周面は第２の隔壁板ａ２のテーパー角度と同一のテーパー角度に形成されているうえに、所定の軸方向長さ（厚み）があり、弁部１５ｂ周面は第２の隔壁板ａ２の上面に形成される第１の平滑面部Ｈａに密に接触している。

前記弁部１５ｂの周面には、表面が研磨され高い平滑性を確保するプラチナチップが装着されていて、第２の平滑面部Ｈｂを構成する。したがって、第２の隔壁板ａ２と止め弁体１５とは、第１の平滑面部Ｈａと第２の平滑面部Ｈｂを介して密接状態にある。

実際には、第２の隔壁板ａ２の平滑面部Ｈａと止め弁体１５の平滑面部Ｈｂとの間に、必然的に極く狭い隙間が形成されている。上述したように、ステンレス材や他の金属材では一般的に研磨による表面の平滑化に物理的な限界があるため、平滑面状にした上記素材からなる部材相互を密接させたところで、数１０μｍの隙間が形成されてしまう。

これに対して、プラチナ材を用いて表面を極めて平滑な加工をなし平滑面部を形成したうえで互いに密接させた場合には、μｍ以下の隙間が形成される。ここでは、図１（Ｂ）に示すように、プラチナ材からなる第１の平滑面部Ｈａと第２の平滑面部Ｈｂ相互の隙間（以下、「超微小吐出口」と呼ぶ）２０を、最大０．２μｍ（２００ｎｍ）程度の超微小な状態に狭めることができる。

一方、前記第３の隔壁板ａ３において、止め弁体１５の杆部１５ａが挿通する開口部Ｋｂの周辺に複数の貫通孔１６が設けられていて、これら貫通孔１６を介して弁室Ｂと、前記導出空間部Ｃとが連通している。前記ジェネレータ２の下端面に設けられる吐出口６には、図示しないナノ流体供給部に連通される配管が接続されるようになっている。

このようにして構成されるナノ流体生成装置であり、加圧ポンプ４を駆動することにより給水源Ｓから純水生成装置を介して純水が導かれるとともに、吸気弁２１からバイパス回路Ｒを介してエアが導かれ、純水とエアは加圧された状態で貯溜タンク３に供給される。前記貯溜タンク３は、集溜される加圧された気液混合流体の、液体に対する気体の割合および圧力等を安定させる機能を有する。

加圧された純水とエアの混合流体、すなわち気液混合流体が貯溜タンク３内に所定水位以上貯溜されるまで待機し、それから供給口体３ａに設けられる供給弁２２を開放する。加圧された所定割合の気液混合流体は、供給口５からジェネレータ２内部の最上段に形成される分解空間部Ａに供給される。

加圧された気液混合流体は、一旦、前記分解空間部Ａに充満してから、第１の連通孔８ａと第２の連通孔８ｂを流下して気液混合室７に導かれる。すなわち、前記分解空間部Ａを備えたことで、分解空間部Ａから気液混合室７へ均一な状態として加圧された気液混合流体を分配案内できる。

第１の連通孔８ａを流下した混合流体は、この直下部にある円錐部材１１の円錐部１１ｂ周面もしくは、円錐部１１ｂ周面に設けられる凹溝１２に当たって跳ね返る。当然ながら、円錐部１１ｂ周面に当たって跳ね返る混合流体の水滴と、凹溝１２に当たって跳ね返る混合流体の水滴の、互いに跳ね返り角度が異なる。

上述の部位で跳ね返った水滴は第１の隔壁板ａ１の互いに異なる部位に当たり、さらに異なる角度で跳ね返る。また、第２の連通孔８ｂは斜め外方へ向けて設けられているので、この連通孔８ｂを流下する加圧された気液混合流体は斜め外方であるジェネレータ２の周面に設けられる突条９もしくは凹溝１０に当たって跳ね返る。

気液混合流体の水滴が前記突条９もしくは凹溝１０に当たることにより、互いに異なる角度で跳ね返り、さらに第１の隔壁板ａ１、円錐部材１１、他の突条９、および凹溝１０、１２等の乱流発生機構Ｚの構成部材全てに当たって跳ね返る作用を頻繁に繰り返し、順次、下部側へ移動していく。

このようにして、加圧された状態で気液混合室７に導かれた気液混合流体は、気液混合室７に備えられる乱流発生機構Ｚの内部形状によってランダムな方向に飛散し、乱流状態が継続する。そして、いずれかの部位に衝突しながら跳ね返りが繰り返されるが、衝突する都度、加圧状態のまま強制的に気液混合が進行する。

気液混合室７において乱流状態となることにより強制的に混合された気液流体は、また加圧状態にあるので、第２の隔壁板ａ２に形成される第１の平滑面部Ｈａと、止め弁体１５の弁部１５ｂに形成される第２の平滑面部Ｈｂとの隙間である超微小吐出口２０に強制的に導かれ、かつ通過させられる。

前記超微小吐出口２０を強制的に通過させられることで、気液流体はナノバブルを大量に含むナノ流体に変って弁室Ｂに供出される。得られるナノバブルを含むナノ流体の粒径は、前記超微小吐出口２０の幅寸法と同じ０．２μｍ（２００ｎｍ）となる。なお、ナノ流体の生成にともなって、液体（純水）自体もナノレベルの微小なクラスタに分解されることとなり、液体吸収性などを格段に向上させることができる。

弁室Ｂに導かれたナノ流体は、弁室Ｂから順次、複数の貫通孔１６を介して導出空間部Ｃに導かれ充満する。前記導出空間部Ｃは、ナノ流体を一旦集溜し安定化させた状態にして、吐出口６から所定の供給先へ供給する。

このようにして、簡易な構成の装置でありながら、純水およびエアから、０．２μｍ（２００ｎｍ）程度のナノバブルを含むナノ流体を安定的に生成することができ、取扱いが容易で、製造コストの低減化を得られる。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、さらに種々の発明を形成できる。

たとえば、加圧ポンプ４とジェネレータ２との間に介在されている貯溜タンク３を省略して、加圧ポンプ４と吸気弁２１から導かれる加圧された液体と気体の混合流体を直接ジェネレータ２に直接供給するようにしてもよい。

あるいは、加圧された液体と加圧された気体のそれぞれをジェネレータ２に供給し、混合させるとともに乱流状態を得るようにしてもよい。この場合は、ジェネレータ２に加圧された液体および、加圧された気体のそれぞれを供給してから、ジェネレータ２内部の圧力や気液の割合等が安定するまでに多少時間（数十秒〜数分程度）がかかるが、一旦安定したあとは貯溜タンク３を備えた場合と同様に、ナノ流体を連続的に生成できる。

また、気液混合室７の内部構造として、中心軸に沿って円錐部材１１を備えるとともに、ジェネレータ２の内周壁に突条９と凹溝１０を交互に連続して設けたが、これに限定されるものではなく、たとえば所定間隔を存して複数枚の板体を設け、これら板体の互いに異なる部位に案内孔を設けてもよい。

上下の板体において案内孔相互が非対向となり、板体はいわゆる邪魔板となって、気液の強制的な混合がなされる。この他、板体の代りに網目の異なる網目体を備えても同様な作用効果が得られる。ただし、気液混合室７には加圧された状態の気液混合流体が導かれるので、前記網目体はその圧力に充分耐え得る剛性が必要となる。要は、気液混合室７において気液混合流体に対して効率よく乱流状態となり得る構造を採用すればよい。

前記超微小吐出口２０は、プラチナチップからなる第１、第２の平滑面部Ｈａ，Ｈｂを密接させた状態で必然的に形成される超微小隙間であるが、特殊な研磨技術やコーティング技術の向上によって吐出口をナノレベルまで狭めることができれば、プラチナ以外の金属材を使用することも可能である。

また、ナノ化させる流体は、純水や空気に限らず、用途に応じて種々の液体、気体（たとえば、オゾン、酸素等）を採用することが可能である。

つぎに、前記ナノ流体生成装置１から供給されるナノ流体を受けて被処理体Ｗを洗浄する洗浄処理装置３０について説明する。

図２は、ナノ流体生成装置１と配管４０を介して連通する洗浄処理装置３０の概略構成図である。

洗浄処理装置３０として、処理槽３１を備えている。この処理槽３１は前記ナノ流体生成装置１から、たとえば落差を利用してナノ流体を受ける構成となっていて、ナノ流体生成装置１よりも下方部位に配置されている。前記処理槽３１の底部には導入口３２が設けられ、この導入口３２はナノ流体生成装置１の吐出口６とは導入管４０を介して連通される。

なお、配置スペースの関係上、このような落差を確保できない場合は、ナノ流体生成装置１の側部に洗浄処理装置３０を密接して配置し、ナノ流体生成装置１の吐出口６と洗浄処理装置３０の導入口３２を連通する前記導入管４０の中途部に、ナノ流体をナノ流体生成装置１から洗浄処理装置３０へ供給するポンプを設けてもよい。

前記処理槽３１内において、前記導入口３２と対向する部位には複数の板部を水平もしくは傾斜して設けられるとともに、互いに一部のみが対向するように配置された整流機構３３が設けられる。

この整流機構３３は、前記導入口３２から供給されるナノ流体を整流して処理槽３１内の中心部へ導く作用をなす。そして、前記整流機構３３による整流方向と対向する処理槽３１内の中心部位には、図示しない支持機構により支持される被処理体Ｗが収容される。ここで前記被処理体Ｗは、たとえば半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）を対象とする。

前記支持機構は、複数枚のウエハＷを狭小の間隔を存して一列に保持し、かつ処理槽３１内と処理槽３１外部との間に亘って昇降自在に搬送する。当然ながら支持機構は、ウエハＷを搬送する際には、ウエハＷの位置を固定し変位のないように確保する。処理槽３１外部において、ウエハＷは自由に支持機構から取出し可能であり、また支持機構へのセッティングも手間がかからない構成となっている。

前記処理槽３１における上端部外面の全周に亘ってオーバーフロー槽３４が設けられ、このオーバーフロー槽３４の底部には図示しない排水部に連通する排水管３５が接続される。

ナノ流体生成装置１から所定量のナノ流体が継続して処理槽３１へ供給されていて、処理槽３１にはナノ流体が常時、満杯状態にある。そして、継続して供給された分だけ処理槽３１からオーバーフローしてオーバーフロー槽３４へ溢出し、排水管３５を介して外部へ排水される。

なお、支持機構に支持されたウエハＷが外部から処理槽３１内に収容されるにともなって多量のナノ流体が処理槽３１からオーバーフロー槽３４へ溢出するが、オーバーフロー槽３４は全てを受け入れて処理槽３１から直接、外部へ流出させることがない。

このようにして構成される洗浄処理装置３０において、支持機構に支持されるウエハＷが処理槽３１内へ搬入される。既に処理槽３１には、ナノ流体生成装置１からナノバブルを含むナノ流体が供給されて満杯状態にあるので、全てのウエハＷはナノ流体中に浸漬される。

ナノバブルを含むナノ流体は、継続してナノ流体生成装置１の吐出口６から導入管４０と導入口３２を介して処理槽３１内へ導かれている。処理槽３１内においてナノ流体は整流機構３３によって整流され、支持機構に支持される全てのウエハＷに対し均一に集中して導かれ、ウエハＷの洗浄処理に供される。

たとえウエハＷに微小なパーティクル（不純物）が強固に固着していても、ナノ流体に含まれるナノバブルがウエハＷとパーティクルとの間に侵入し介在して、パーティクルをウエハＷから剥離する。同様に、全てのパーティクルはナノ流体に含まれるナノバブルによってウエハＷから強制的に剥離され、ウエハＷに対する洗浄効率は極めて高水準を保持することとなる。

なお、洗浄処理装置３０として、複数枚のウエハＷを処理槽３１内外へ搬送する支持機構を備えたが、この支持機構にウエハＷを処理槽３１内で回転駆動し、もしくはウエハＷを往復移動させる機能を備えて、ウエハＷに対する洗浄効率をより向上化させるようにしてもよい。

さらに、処理槽３１内に整流機構３３を備えたが、これに限定されるものではなく、整流機構３３に代って、もしくは整流機構３３に加えて、ウエハＷに対してナノ流体を強制的に噴出させる噴流機構を備え、ウエハＷに対する洗浄効率をより向上化させるようにしてもよい。

もしくは、処理槽３１を備える代りに、単純にナノ流体をウエハＷに対して振りかけて洗浄する、いわゆるシャワー機構を備えてもよい。

また、被処理体Ｗとしてウエハを適用したが、これに限定されるものではなく、その他の、たとえばＬＣＤガラス基板等の洗浄装置や、エッチング装置等にも適用できることは勿論である。

本発明における実施の形態に係る、ナノ流体生成装置の模式図と、部分拡大図。 本発明における実施の形態に係る、ナノ流体生成装置に配管を介して連通する洗浄処理装置の概略の構成図。

符号の説明

７…気液混合室、４…加圧ポンプ（加圧手段）、２１…吸気弁（吸気手段）、９…突条、１０…凹溝、１１…円錐部材、１２…凹溝、Ｚ…乱流発生機構（乱流発生手段）、７…気液混合室、２０…超微小吐出口、３…貯溜タンク、２…ジェネレータ、Ａ…分配空間部、Ｃ…導出空間部、３１…処理槽。

上記目的を満足するため本発明のナノ流体生成装置は、直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するものにおいて、気体と液体とを混合する気液混合室と、この気液混合室に加圧した液体および気体を供給する加圧手段とを備え、前記気液混合室内に設けられ、供給された液体および気体をランダムな方向への跳ね返しを繰り返 すことで乱流を発生させて強制的に混合するための乱流発生手段および、この乱流発生手段によって強制的に混合された混合流体をナノバブルを含むナノ流体にして吐出する超微小吐出口を有し、この超微小吐出口は、気液混合室を形成する金属材の一部に別体の金属 材を密接させてこれらの金属材の相互間に形成されるナノレベルの隙間からなる。

Claims (11)

1. 直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するナノ流体生成装置において、
   気体と液体とを混合する気液混合室と、
   前記気液混合室に加圧した液体および気体を供給する加圧手段と、を備え、
   前記気液混合室は、この気液混合室内に設けられ、供給された液体および気体に乱流を発生させて強制的に混合するための乱流発生手段と、混合された混合流体を吐出する超微小吐出口とを有する
   ことを特徴とするナノ流体生成装置。
2. 直径が１μｍ未満の気泡であるナノバブルを含むナノ流体を生成するナノ流体生成装置において、
   液体を加圧して供給する加圧手段と、
   前記加圧手段の作動にともない、加圧手段の上流側と下流側との圧力差によって気体を吸気し、気体を液体中に混入させる吸気手段と、
   前記加圧手段および前記吸気手段から供給される加圧された気液混合流体を導入し、ランダムな方向への跳ね返しを繰り返して乱流を発生させる乱流発生手段を備えた気液混合室と、
   前記気液混合室の出口側に設けられ、気液混合流体を超微小空間から強制的に流出させることで、ナノバブルを含んだナノ流体に換えて吐出する超微小吐出口と
   を具備することを特徴とするナノ流体生成装置。
3. 前記加圧手段と前記気液混合室との間に、加圧された気液混合流体を一旦集溜して、液体に対する気体の割合および圧力等を安定させる貯溜タンクを介設したことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のナノ流体生成装置。
4. 前記気液混合室に設けられる乱流発生手段は、
   前記加圧手段から供給される加圧された気液混合流体を受けてランダムな方向へ跳ね返す、円錐部と、複数の突条と、複数の凹溝の、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のナノ流体生成装置。
5. 前記超微小吐出口は、流路表面が平滑に研磨されたプラチナ金属材で形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のナノ流体生成装置。
6. 前記超微小吐出口は、２つの密接した部材相互間に形成される隙間からなることを特徴とする請求項１記載のナノ流体生成装置。
7. 前記気液混合室および前記超微小吐出口は、筒状体からなるジェネレータ内部に設けられ、
   前記気液混合室の上部に加圧された気液混合流体を導入する供給孔を備え、気液混合室の下部に前記超微小吐出口が設けられることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のナノ流体生成装置。
8. 前記ジェネレータは、前記供給孔と気液混合室との間に、供給孔から導入した加圧状態の気液混合流体を気液混合室に対し均一に分配案内する分配空間部を備えたことを特徴とする請求項７記載のナノ流体生成装置。
9. 前記ジェネレータは、前記吐出部から吐出されるナノ流体を一旦集溜して、安定化した状態で外部へ導出案内する導出空間部を備えたことを特徴とする請求項７記載のナノ流体生成装置。
10. 前記ナノ化される流体は純水と空気であり、もしくは用途に応じた種々の液体およびオゾン、酸素等の気体であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のナノ流体生成装置。
11. 処理槽内に収容される洗浄処理液中に被処理体を浸漬させて、被処理体の表面を洗浄する洗浄処理装置において、
    前記被処理体の表面を洗浄する洗浄処理液は、前記請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のナノ流体生成装置で生成されたナノバルブを含むナノ流体が用いられることを特徴とする洗浄処理装置。
    
    

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