KR20210100543A - 가스 용해액 제조 장치 - Google Patents

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스구루 오자와
유지 아라키
요이치 나카가와
도시후미 와타나베
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

[과제] 가스 용해액에 용해되지 않은 기체를 재이용하여 고농도의 가스 용해액을 생성할 수 있는 가스 용해액 제조 장치를 제공한다.
[해결 수단] 가스 용해액 제조 장치(1)는, 가스 용해액의 원료가 되는 기체를 공급하는 기체 공급 라인(2)과, 가스 용해액의 원료가 되는 액체를 공급하는 액체 공급 라인(3)과, 기체와 액체를 혼합하여 가스 용해액을 생성하는 가스 용해액 생성부(4)와, 생성된 가스 용해액을, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체와, 배기구로부터 배출되는 배출 기체로 기액 분리하는 기액 분리부(5)와, 액체 공급 라인(4)에 마련되고, 기액 분리된 배출 기체를 액체에 용해시키는 기체 용해부(6)를 구비하고 있다. 기체 용해부(6)는 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있다.

Description

가스 용해액 제조 장치 {DEVICE FOR MANUFACTURING GAS-DISSOLVED SOLUTION}
본 발명은, 가스 용해액의 원료가 되는 기체와 액체를 혼합하여 가스 용해액을 생성하는 가스 용해액 제조 장치에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스나 액정 등의 전자 부품의 제조 공장에 있어서의 세정 방법은, 제조 프로세스의 복잡화나 회로 패턴의 미세화에 따라서 점점 고도화되고 있다. 일반적으로 실리콘 웨이퍼의 세정에서는, 기능수라고 불리는 액체(예를 들어 순수)에 고순도의 가스를 용해시킨 특수한 세정액(가스 용해액)을 사용하여, 실리콘 웨이퍼에 부착된 미립자, 금속 오염, 유기 오염 등이 제거된다.
세정에 사용되는 오존수 등의 가스 용해액은, 가스 용해액 제조 장치에서 제조되고, 세정 장치 등의 유스 포인트에 공급된다. 가스 용해액 제조 장치에서는, 가스 용해부(오존 용해 수단)에서, 가스 용해액의 원료가 되는 기체(오존 가스)와 액체(순수)를 혼합하여 가스 용해액(오존수)가 생성된다. 생성된 가스 용해액은, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체와, 배기구로부터 배출되는 배출 기체로 기액 분리부에서 기액 분리된다.
종래부터, 이 배출 기체(가스 용해액에 용해되지 않은 기체)를 재이용할 것이 요망되고 있다. 그래서, 종래 유스 포인트에의 공급 라인(가스 용해부보다 하류측)에, 다른 가스 용해부(다른 오존 용해 수단)를 마련하여, 미용해의 오존 가스를 재이용하는 오존수 제조 시스템이 제안되어 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2004-188246호 공보
종래의 오존수 제조 시스템에서는, 다른 가스 용해부(다른 오존 용해 수단)가 유스 포인트에의 공급 라인(가스 용해부보다 하류측)에 마련되어 있지만, 가스 용해부보다 하류측에서는 오존 가스의 용해 농도가 높으므로, 다른 가스 용해부에서 추가로 오존 가스를 용해시키는 것이 곤란한, 즉, 고농도의 오존수를 생성하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 가스 용해액에 용해되지 않은 기체를 재이용하여 고농도의 가스 용해액을 생성하는 것이 용이한 가스 용해액 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 가스 용해액 제조 장치는, 가스 용해액의 원료가 되는 기체를 공급하는 기체 공급 라인과, 가스 용해액의 원료가 되는 액체를 공급하는 액체 공급 라인과, 상기 기체와 상기 액체를 혼합하여 가스 용해액을 생성하는 가스 용해액 생성부와, 생성된 상기 가스 용해액을, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체와, 배기구로부터 배출되는 배출 기체로 기액 분리하는 기액 분리부와, 상기 액체 공급 라인에 마련되고, 기액 분리된 상기 배출 기체를 상기 액체에 용해시키는 기체 용해부를 구비하고, 상기 기체 용해부는 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있다.
이 구성에 의하면, 기체 공급 라인으로부터 공급된 기체와 액체 공급 라인으로부터 공급된 액체가 가스 용해액 생성부에서 혼합되어 가스 용해액이 생성되고, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체와 배기구로부터 배출되는 배출 기체로 기액 분리부에서 기액 분리된다. 배출 기체(가스 용해액에 용해되지 않은 기체)는, 액체 공급 라인(가스 용해액 생성부보다 상류측)에 마련된 기체 용해부에서, 가스 용해액의 원료가 되는 액체에 용해된다. 이와 같이 하여, 배출 기체(가스 용해액에 용해되지 않은 기체)를 액체 공급 라인(가스 용해액 생성부보다 상류측)에서 재이용하는 것이 가능해진다. 이 경우, 기체 용해부가 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있으므로, 기체와 액체가 막(기체 투과성 막으로 구성된 중공사막)으로 격리된 상태에서, 액체의 압력보다도 낮은 압력에서 기체를 공급하는 것이 가능하여, 배출 기체를 액체에 효율적으로 용해시킬 수 있다. 이에 의해, 가스 용해액에 용해되지 않은 기체를 재이용하여 고농도의 가스 용해액을 생성하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 액체 공급 라인에는, 상기 가스 용해액 생성부에 공급하는 상기 액체의 압력을 상승시키는 승압 펌프가 마련되고, 상기 기체 용해부는 상기 액체 공급 라인에 있어서 상기 승압 펌프보다 하류측에 마련되어도 된다.
이 구성에 의하면, 기체 용해부가 승압 펌프보다 하류측(후단)에 마련되므로, 기체 용해부에 공급되는 액체의 압력이 높아진다. 그 때문에, 기체 용해부에 공급되는 배출 기체의 압력이 액체의 압력보다 낮아져, 기체 용해부에서 배출 기체를 액체에 용이하게 용해시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 액체 공급 라인에는, 상기 가스 용해액 생성부에 공급하는 상기 액체의 압력을 상승시키는 승압 펌프가 마련되고, 상기 기체 용해부는 상기 액체 공급 라인에 있어서 상기 승압 펌프보다 상류측에 마련되고, 상기 기체 용해부와 상기 기액 분리부 사이에는, 기액 분리된 상기 배출 기체의 압력을 하강시키는 압력 조정부가 구비되어도 된다.
이 구성에 의하면, 기체 용해부가 승압 펌프보다 상류측(전단)에 마련되는 경우에는, 압력 조정부에 의해, 기체 용해부에 공급되는 배출 기체의 압력을 내릴 수 있다. 그 때문에, 기체 용해부에 공급되는 배출 기체의 압력이 액체의 압력보다 낮게 하는 것이 가능해져, 기체 용해부에서 배출 기체를 액체에 효율적으로 용해시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 기체 용해부에 공급되는 상기 배출 기체의 압력은, 상기 기체 용해부에 공급되는 상기 액체의 압력보다 낮아지도록 설정되어도 된다.
이 구성에 의하면, 기체 용해부에 공급되는 배출 기체의 압력이 액체의 압력보다 낮아지도록 설정되므로, 기체 용해부에서 배출 기체를 확산 용해시킬 수 있어, 기포가 없는 가스 용해액을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 기액 분리부로부터 상기 유스 포인트로 상기 공급 액체를 송출하는 송출 라인과, 상기 송출 라인으로부터 분기하여 마련되고, 배수구에 접속되는 배수 라인을 구비하고, 상기 배출 라인에는, 상기 공급 액체를 희석하기 위한 희석용 액체를 공급하는 희석 라인이 접속되어 있고, 상기 희석 라인에는, 상기 희석용 액체의 유량을 조정하는 유량 조정부가 마련되어도 된다.
이 구성에 의하면, 유스 포인트에서 공급 액체를 사용하지 않을 때에 배수구로부터 배수하는 경우에, 공급 액체(고농도의 가스 용해액)를 희석용 액체로 희석하여, 설비나 환경 등에의 영향을 저감시킬 수 있다. 이 경우, 희석 라인에 유량 조정부가 마련되어 있기 때문에, 희석용 액체의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 유량 조정부는 상기 배수 라인에 보내지는 상기 공급 액체의 유량에 따라서, 상기 희석용 액체의 유량을 조정해도 된다.
이 구성에 의하면, 배수 라인에 보내지는 공급 액체(고농도의 가스 용해액)의 유량에 따라서, 희석용 액체의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 배수 라인에는, 상기 배수구에 보내지는 상기 공급 액체의 농도를 측정하는 농도 측정부가 마련되고, 상기 유량 조정부는 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 공급 액체의 농도에 따라서, 상기 희석용 액체의 유량을 조정해도 된다.
이 구성에 의하면, 배수구에 보내지는 공급 액체(고농도의 가스 용해액)의 농도에 따라서, 희석용 액체의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 배수 라인에는, 압력 해방 밸브가 마련되고, 상기 농도 측정부는 상기 압력 해방 밸브의 하류측에 마련되고, 상기 희석 라인은 상기 압력 해방 밸브의 하류측에 있어서 상기 배수 라인에 접속되어도 된다.
이 구성에 의하면, 압력 해방 밸브의 하류측에서 측정한 공급 액체(고농도의 가스 용해액)의 농도에 따라서 희석용 액체의 유량이 조정되고, 압력 해방 밸브의 하류측에서 공급 액체(고농도의 가스 용해액)가 희석된다. 이 경우, 압력 해방 밸브의 하류측에서 희석을 행함으로써(압력이 해방된 공급 액체에 희석용 액체를 유입시킴으로써), 희석용 액체를 승압시킬 필요가 없다.
또한, 본 발명의 가스 용해액 제조 장치에서는, 상기 배수 라인에는, 압력 해방 밸브가 마련되고, 상기 농도 측정부는 상기 압력 해방 밸브의 상류측에 마련되고, 상기 희석 라인은 상기 압력 해방 밸브의 상류측에 있어서 상기 배수 라인에 접속되고, 상기 희석 라인에는, 승압 펌프가 마련되어도 된다.
이 구성에 의하면, 압력 해방 밸브의 상류측에서 측정한 공급 액체(고농도의 가스 용해액)의 농도에 따라서 희석용 액체의 유량이 조정되고, 압력 해방 밸브의 하류측에서 공급 액체(고농도의 가스 용해액)가 희석된다. 이 경우, 압력 해방 밸브의 상류측에서(공급 액체에, 압력 해방의 영향에 의한 기포 발생이 없는 상태에서) 공급 액체의 농도가 측정되므로, 공급 액체의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 공급 액체의 농도에 따라서, 희석용 액체의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스 용해액에 용해되지 않은 기체를 재이용하여 고농도의 가스 용해액을 생성하는 것이 용이해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 1의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 2의 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 3의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 1의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 2의 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 오존수 제조 장치의 변형예 3의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태 가스 용해액 제조 장치에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 반도체 디바이스나 액정 등의 전자 부품의 제조 프로세스에 사용되는 오존수의 제조 등에 사용되는 가스 용해액 제조 장치(오존수 제조 장치)의 경우를 예시한다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태의 오존수 제조 장치의 구성을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 오존수 제조 장치를 나타내는 설명도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 오존수 제조 장치(1)는, 오존수의 원료가 되는 기체(오존 가스)를 공급하는 기체 공급 라인(2)과, 오존수의 원료가 되는 액체(순수 등의 원료수)를 공급하는 액체 공급 라인(3)과, 오존 가스와 원료수를 혼합하여 가스 용해액(오존수)를 생성하는 오존수 생성부(4)를 구비하고 있다.
오존수 생성부(4)는 가스 용해 노즐로 구성되어 있다. 가스 용해 노즐로서는, 예를 들어 이젝터나 아스피레이터를 사용할 수 있다. 이젝터나 아스피레이터는, 벤츄리 효과를 이용하여 오존 가스를 순수에 용해시킬 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 오존수 제조 장치(1)는, 생성된 오존수를, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체(오존수)와, 배기구로부터 배출되는 배출 기체(오존 가스)로 기액 분리하는 기액 분리부(5)와, 액체 공급 라인(3)에 마련되고, 기액 분리된 배출 오존 가스를 원료수에 용해시키는 오존 가스 용해부(6)를 구비하고 있다. 오존 가스 용해부(6)는 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있다.
오존수 제조 장치(1)는 오존 가스 용해부(6)로부터 배기구로 배출 기체(오존 가스)를 송출하는 배기 라인(7)을 구비하고 있다. 배기 라인(7)에는, 배출 기체(오존 가스)를 분해하기 위한 분해 촉매(8)와, 배출 기체(오존 가스)의 압력을 조정하는 압력 조정부(9)가 마련되어 있다.
또한, 액체 공급 라인(3)에는, 가스 용해 노즐에 공급하는 원료수의 압력을 상승시키는 승압 펌프(10)가 마련되어 있다. 또한, 액체 공급 라인(3)에는, 에어 구동 밸브(11)와 유량계(12)가 마련되어 있다. 오존 가스 용해부(6)는 액체 공급 라인(3)에 있어서 승압 펌프(10)보다 하류측에 마련되어 있다. 그리고, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 배출 오존 가스의 압력은, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 원료수의 압력보다 낮아지도록 설정되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 오존수 제조 장치(1)는, 기액 분리부(5)로부터 유스 포인트에 오존수를 송출하는 송출 라인(13)과, 송출 라인(13)으로부터 분기하여 마련되고, 배수구에 접속되는 배수 라인(14)을 구비하고 있다. 송출 라인(13)에는, 농도계(15)와 압력 센서(16)와 유량계(17)가 마련되어 있다. 또한, 송출 라인(13)에는, 에어 구동 밸브(18)와 수동 밸브(19)가 마련되어 있다. 또한, 배출 라인에는, 에어 구동 밸브(20)와 수동 밸브(21)가 마련되어 있다.
이러한 제1 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)에 의하면, 기체 공급 라인(2)으로부터 공급된 오존 가스와 액체 공급 라인(3)으로부터 공급된 원료수가 가스 용해 노즐에서 혼합되어 오존수가 생성되고, 유스 포인트에 공급되는 오존수와 배기구로부터 배출되는 배출 오존 가스로 기액 분리부(5)에서 기액 분리된다. 배출 오존 가스(오존수에 용해되지 않은 오존 가스)는, 액체 공급 라인(3)(가스 용해 노즐보다 상류측)에 마련된 오존 가스 용해부(6)에서, 오존수의 원료가 되는 원료수에 용해된다. 이와 같이 하여, 배출 오존 가스(오존수에 용해되지 않은 오존 가스)를 액체 공급 라인(3)(가스 용해 노즐보다 상류측)에서 재이용하는 것이 가능해진다.
이 경우, 오존 가스 용해부(6)가 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있으므로, 오존 가스와 원료수가 막(기체 투과성 막으로 구성된 중공사막)으로 격리된 상태에서, 원료수의 압력보다도 낮은 압력에서 오존 가스를 공급하는 것이 가능하여, 배출 오존 가스를 원료수에 효율적으로 용해시킬 수 있다. 이에 의해, 오존수에 용해되지 않은 오존 가스를 재이용하여 고농도의 오존수를 생성하는 것이 용이해진다.
본 실시 형태에서는, 오존 가스 용해부(6)가 승압 펌프(10)보다 하류측(후단)에 마련되므로, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 원료수의 압력이 높아진다. 그 때문에, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 배출 오존 가스의 압력이 원료수의 압력보다 낮아져, 오존 가스 용해부(6)에서 배출 오존 가스를 원료수에 용이하게 용해시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 배출 오존 가스의 압력이 원료수의 압력보다 낮아지도록 설정되므로, 오존 가스 용해부(6)에서 배출 오존 가스를 확산 용해시킬 수 있어, 기포가 없는 오존수를 생성할 수 있다.
(변형예 1)
도 2는, 제1 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 1을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 변형예 1에서는, 배출 라인에, 오존수(고농도의 오존수)를 희석하기 위한 희석용 액체(순수)를 공급하는 희석 라인(22)이 접속되어 있다. 희석 라인(22)에는, 희석용 순수의 유량을 조정하는 유량 조정부(23)와, 희석용 순수의 유량을 측정하는 유량계(24)가 마련되어 있다. 유량 조정부(23)는, 예를 들어 유량 조정 손잡이 구비 에어 구동 밸브로 구성되고, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 수동으로 조정할 수 있다.
이러한 변형예 1에 의하면, 유스 포인트에서 오존수를 사용하지 않을 때에 배수구로부터 배수하는 경우에, 오존수(고농도의 오존수)를 희석용 순수로 희석하여, 설비나 환경 등에의 영향을 저감시킬 수 있다. 이 경우, 희석 라인(22)에 유량 조정부(23)가 마련되어 있기 때문에, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 변형예 1에서는, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수(고농도의 오존수)의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
(변형예 2)
도 3은, 제1 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 2를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 변형예 2에서는, 배수 라인(14)에, 배수구에 보내지는 오존수의 농도를 측정하는 농도 측정부(25)가 마련되어 있다. 유량 조정부(23)는, 예를 들어 전공 레귤레이터 밸브로 구성되고, 농도 측정부(25)에서 측정된 오존수의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 자동으로 조정할 수 있다.
이 경우, 배수 라인(14)의 수동 밸브(21)는 압력 해방 밸브로서의 역할을 한다. 농도 측정부(25)는 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에 마련되고, 희석 라인(22)은 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에 있어서 배수 라인(14)에 접속되어 있다.
이러한 변형예 2에 의하면, 배수구에 보내지는 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 변형예 2에서는, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 측정한 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서 희석용 순수의 유량이 조정되어, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 오존수(고농도의 오존수)가 희석된다. 이 경우, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 희석을 행함으로써(압력이 해방된 오존수에 희석용 순수를 유입시킴으로써), 희석용 순수를 승압시킬 필요가 없다.
(변형예 3)
도 4는, 제1 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 3을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 변형예 3에서는, 농도 측정부(25)는 압력 해방 밸브의 상류측에 마련되고, 희석 라인(22)은 압력 해방 밸브의 상류측에 있어서 배수 라인(14)에 접속되어 있다. 이 경우, 희석 라인(22)에는, 희석용 순수의 압력을 높이기 위한 승압 펌프(26)가 마련되어 있다. 또한, 유량 조정부(23)는, 예를 들어 유량 조정 손잡이 구비 에어 구동 밸브로 구성되고, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 수동으로 조정할 수 있다.
이러한 변형예 3에 의하면, 압력 해방 밸브의 상류측에서 측정한 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서 희석용 순수의 유량이 조정되고, 압력 해방 밸브의 하류측에서 오존수(고농도의 오존수)가 희석된다. 이 경우, 압력 해방 밸브의 상류측에서(오존수에, 압력 해방의 영향에 의한 기포 발생이 없는 상태에서) 오존수의 농도가 측정되므로, 오존수의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 오존수의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)가 제1 실시 형태와 서로 다른 점을 중심으로 설명한다. 여기에서 특별히 언급하지 않는 한, 본 실시 형태의 구성 및 동작은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제2 실시 형태에서는, 오존 가스 용해부(6)는 액체 공급 라인(3)에 있어서 승압 펌프(10)보다 상류측에 마련되고, 오존 가스 용해부(6)와 기액 분리부(5) 사이에는, 기액 분리된 배출 오존 가스의 압력을 하강시키는 압력 조정부(27)가 구비되어 있다.
이러한 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)에 의해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 발휘된다.
즉, 기체 공급 라인(2)으로부터 공급된 오존 가스와 액체 공급 라인(3)으로부터 공급된 원료수가 가스 용해 노즐에서 혼합되어 오존수가 생성되고, 유스 포인트에 공급되는 오존수와 배기구로부터 배출되는 배출 오존 가스로 기액 분리부(5)에서 기액 분리된다. 배출 오존 가스(오존수에 용해되지 않은 오존 가스)는, 액체 공급 라인(3)(가스 용해 노즐보다 상류측)에 마련된 오존 가스 용해부(6)에서, 오존수의 원료가 되는 원료수에 용해된다. 이와 같이 하여, 배출 오존 가스(오존수에 용해되지 않은 오존 가스)를 액체 공급 라인(3)(가스 용해 노즐보다 상류측)에서 재이용하는 것이 가능해진다.
이 경우에도, 오존 가스 용해부(6)가 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있으므로, 오존 가스와 원료수가 막(기체 투과성 막으로 구성된 중공사막)으로 격리된 상태에서, 원료수의 압력보다도 낮은 압력에서 오존 가스를 공급하는 것이 가능하여, 배출 오존 가스를 원료수에 효율적으로 용해시킬 수 있다. 이에 의해, 오존수에 용해되지 않은 오존 가스를 재이용하여 고농도의 오존수를 생성하는 것이 용이해진다.
본 실시 형태에서는, 오존 가스 용해부(6)가 승압 펌프(10)보다 상류측(전단)에 마련되는 경우에는, 압력 조정부(27)에 의해, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 배출 오존 가스의 압력을 내릴 수 있다. 그 때문에, 오존 가스 용해부(6)에 공급되는 배출 오존 가스의 압력을 원료수의 압력보다 낮게 하는 것이 가능해지고, 오존 가스 용해부(6)에서 배출 오존 가스를 원료수에 효율적으로 용해시킬 수 있다.
(변형예 1)
도 6은, 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 1을 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 변형예 1에서는, 배출 라인에, 오존수(고농도의 오존수)를 희석하기 위한 희석용 액체(순수)를 공급하는 희석 라인(22)이 접속되어 있다. 희석 라인(22)에는, 희석용 순수의 유량을 조정하는 유량 조정부(23)와, 희석용 순수의 유량을 측정하는 유량계(24)가 마련되어 있다. 유량 조정부(23)는, 예를 들어 유량 조정 손잡이 구비 에어 구동 밸브로 구성되고, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 수동으로 조정할 수 있다.
이러한 변형예 1에 의하면, 유스 포인트에서 오존수를 사용하지 않을 때에 배수구로부터 배수하는 경우에, 오존수(고농도의 오존수)를 희석용 순수로 희석하여, 설비나 환경 등에의 영향을 저감시킬 수 있다. 이 경우, 희석 라인(22)에 유량 조정부(23)가 마련되어 있기 때문에, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 변형예 1에서는, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수(고농도의 오존수)의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
(변형예 2)
도 7은, 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 2를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 변형예 2에서는, 배수 라인(14)에, 배수구에 보내지는 오존수의 농도를 측정하는 농도 측정부(25)가 마련되어 있다. 유량 조정부(23)는, 예를 들어 전공 레귤레이터 밸브로 구성되고, 농도 측정부(25)에서 측정된 오존수의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 자동으로 조정할 수 있다.
이 경우, 배수 라인(14)의 수동 밸브(21)는 압력 해방 밸브로서의 역할을 한다. 농도 측정부(25)는 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에 마련되고, 희석 라인(22)은 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에 있어서 배수 라인(14)에 접속되어 있다.
이러한 변형예 2에 의하면, 배수구에 보내지는 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 변형예 2에서는, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 측정한 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서 희석용 순수의 유량이 조정되어, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 오존수(고농도의 오존수)가 희석된다. 이 경우, 수동 밸브(21)(압력 해방 밸브)의 하류측에서 희석을 행함으로써(압력이 해방된 오존수에 희석용 순수를 유입시킴으로써), 희석용 순수를 승압시킬 필요가 없다.
(변형예 3)
도 8은, 제2 실시 형태의 오존수 제조 장치(1)의 변형예 3을 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 변형예 3에서는, 농도 측정부(25)는 압력 해방 밸브의 상류측에 마련되고, 희석 라인(22)은 압력 해방 밸브의 상류측에 있어서 배수 라인(14)에 접속되어 있다. 이 경우, 희석 라인(22)에는, 희석용 순수의 압력을 높이기 위한 승압 펌프(26)가 마련되어 있다. 또한, 유량 조정부(23)는, 예를 들어 유량 조정 손잡이 구비 에어 구동 밸브로 구성되고, 배수 라인(14)에 보내지는 오존수의 유량에 따라서, 희석용 순수의 유량을 수동으로 조정할 수 있다.
이러한 변형예 3에 의하면, 압력 해방 밸브의 상류측에서 측정한 오존수(고농도의 오존수)의 농도에 따라서 희석용 순수의 유량이 조정되고, 압력 해방 밸브의 하류측에서 오존수(고농도의 오존수)가 희석된다. 이 경우, 압력 해방 밸브의 상류측에서(오존수에, 압력 해방의 영향에 의한 기포 발생이 없는 상태에서) 오존수의 농도가 측정되므로, 오존수의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 오존수의 농도에 따라서, 희석용 순수의 유량을 적절하게 조정할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 예시에 의해 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이들에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 기재된 범위 내에 있어서 목적에 따라서 변경·변형하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 가스 용해액 제조 장치는, 가스 용해액에 용해되지 않은 기체를 재이용하여 고농도의 가스 용해액을 생성하는 것이 용이해진다는 효과를 갖고, 반도체 디바이스나 액정 등의 전자 부품의 제조 프로세스에 사용되는 오존수의 제조 등에 적용되며, 유용하다.
1 오존수 제조 장치(가스 용해액 제조 장치)
2 기체 공급 라인
3 액체 공급 라인
4 오존수 생성부(가스 용해액 생성부)
5 기액 분리부
6 오존 가스 용해부(기체 용해부)
7 배기 라인
8 분해 촉매
9 압력 조정부
10 승압 펌프
11 에어 구동 밸브
12 유량계
13 송출 라인
14 배수 라인
15 농도계
16 압력 센서
17 유량계
18 에어 구동 밸브
19 수동 밸브
20 에어 구동 밸브
21 수동 밸브(압력 해방 밸브)
22 희석 라인
23 유량 조정부
24 유량계
25 농도 측정부
26 승압 펌프
27 압력 조정부

Claims (9)

  1. 가스 용해액의 원료가 되는 기체를 공급하는 기체 공급 라인과,
    가스 용해액의 원료가 되는 액체를 공급하는 액체 공급 라인과,
    상기 기체와 상기 액체를 혼합하여 가스 용해액을 생성하는 가스 용해액 생성부와,
    생성된 상기 가스 용해액을, 유스 포인트에 공급되는 공급 액체와, 배기구로부터 배출되는 배출 기체로 기액 분리하는 기액 분리부와,
    상기 액체 공급 라인에 마련되고, 기액 분리된 상기 배출 기체를 상기 액체에 용해시키는 기체 용해부
    를 구비하고,
    상기 기체 용해부는 기체 투과성 막으로 구성된 중공사막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 용해액 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액체 공급 라인에는, 상기 가스 용해액 생성부에 공급하는 상기 액체의 압력을 상승시키는 승압 펌프가 마련되고,
    상기 기체 용해부는 상기 액체 공급 라인에 있어서 상기 승압 펌프보다 하류측에 마련되어 있는, 가스 용해액 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액체 공급 라인에는, 상기 가스 용해액 생성부에 공급하는 상기 액체의 압력을 상승시키는 승압 펌프가 마련되고,
    상기 기체 용해부는 상기 액체 공급 라인에 있어서 상기 승압 펌프보다 상류측에 마련되고,
    상기 기체 용해부와 상기 기액 분리부 사이에는, 기액 분리된 상기 배출 기체의 압력을 하강시키는 압력 조정부가 구비되어 있는, 가스 용해액 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기체 용해부에 공급되는 상기 배출 기체의 압력은, 상기 기체 용해부에 공급되는 상기 액체의 압력보다 낮아지도록 설정되어 있는, 가스 용해액 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기액 분리부로부터 상기 유스 포인트로 상기 공급 액체를 송출하는 송출 라인과,
    상기 송출 라인으로부터 분기하여 마련되고, 배수구에 접속되는 배수 라인
    을 구비하고,
    상기 배출 라인에는, 상기 공급 액체를 희석하기 위한 희석용 액체를 공급하는 희석 라인이 접속되어 있고,
    상기 희석 라인에는, 상기 희석용 액체의 유량을 조정하는 유량 조정부가 마련되어 있는, 가스 용해액 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유량 조정부는 상기 배수 라인에 보내지는 상기 공급 액체의 유량에 따라서, 상기 희석용 액체의 유량을 조정하는, 가스 용해액 제조 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 배수 라인에는, 상기 배수구에 보내지는 상기 공급 액체의 농도를 측정하는 농도 측정부가 마련되고,
    상기 유량 조정부는, 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 공급 액체의 농도에 따라서, 상기 희석용 액체의 유량을 조정하는, 가스 용해액 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 배수 라인에는, 압력 해방 밸브가 마련되고,
    상기 농도 측정부는 상기 압력 해방 밸브의 하류측에 마련되고,
    상기 희석 라인은 상기 압력 해방 밸브의 하류측에 있어서 상기 배수 라인에 접속되는, 가스 용해액 제조 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 배수 라인에는, 압력 해방 밸브가 마련되고,
    상기 농도 측정부는 상기 압력 해방 밸브의 상류측에 마련되고,
    상기 희석 라인은 상기 압력 해방 밸브의 상류측에 있어서 상기 배수 라인에 접속되고,
    상기 희석 라인에는, 승압 펌프가 마련되어 있는, 가스 용해액 제조 장치.
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