TW201900269A - 氣體溶解液製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供能夠改變氣液分離部之內部空間的容積，能夠配合裝置的使用狀況而適切地調整氣液分離部之內部空間的容積的氣體溶解液製造裝置。氣體溶解液製造裝置1係具備：氣體溶解部4，係使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體而生成混合液體；以及氣液分離部7，係將藉由氣體溶解部4所生成的混合液體予以氣液分離成要供給至使用點5的氣體溶解液、及要從排氣口6排出的排出氣體。氣液分離部7係具有容積可變部8、20，該容積可變部8、20係改變氣液分離部7之內部空間的容積。

Description

氣體溶解液製造裝置
本發明係有關混合第一原料的液體與第二原料的氣體而製造氣體溶解液的氣體溶解液製造裝置。
近年來，半導體裝置工廠或液晶等的電子零件製造工廠的製品的洗淨，係伴隨著製程的複雜化、電路圖案的細微化而愈來愈高度化。例如，使用將高純度的氣體或高純度氣體與藥品予以溶解於機能水(超純水等)而得之特殊的液體(稱為洗淨液)，來去除已附著於矽晶圓之微粒子、金屬、有機物等。
在洗淨處理方式上，除了對複數片矽晶圓同時反覆地進行浸漬及洗淨操作的“批次處理方式”之外，也採用對應於多品種少量生產的製品而按每一片晶圓來進行藥品洗淨及超純水洗淨的“分片式處理方式”。與批次處理方式相比較，由於分片式處理方式之每一片晶圓的洗淨步驟時間(工站時間：tact time)較長，洗淨液的使用量較多，所以被要求工站時間的縮短及洗淨液使用量的減少。現實狀態中，為了在短時間內有效地洗淨及減少洗淨液使用量，以單獨或同時使用複數種類的機能水以及藥品，以進行在 短時間內切換洗淨步驟之高度的洗淨處理。
就機能水而言，係使用將臭氧氣體溶解於超純水而得的臭氧水。一般而言，臭氧水係以臭氧水製造裝置來製造。伴隨著洗淨處理的高度化及複雜化，會要求在短時間內之對於洗淨裝置之臭氧水的供給及停止，惟以往的裝置一旦停止臭氧水的製造，直至再度成為能夠達到供給要求臭氧濃度及要求流量之臭氧水的狀態需要一定的時間(起動時間)。因此，因對應對於洗淨裝置之臭氧水的供給要求，而提案有：能夠僅製造在使用點(use point)所必要之份量之臭氧水的臭氧水製造裝置(例如參照專利文獻1)。以往的臭氧水製造裝置中，係利用氣液分離槽，來分離要供給至使用點的臭氧水、及要從排氣口排出的氣體。而且，氣液分離槽，係設置有用以測定臭氧水之水位的水位感測器。
再者，近年來檢討有：以設置用以排出氣液分離槽的上部之氣體的釋放閥(relief valve，也稱為「減壓閥」)，而調整氣液分離槽內的壓力，來調整要供給至使用點(use point)之氣體溶解水之壓力或流量的手段。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2016-64386號公報
然而，以往的氣體溶解液製造裝置中，氣液分離槽之內部空間的容積為固定。因此，一旦將氣液分離槽之容積設計得較大，則在裝置之起動時等，為了以液體(臭氧水)與氣體(排氣)充滿氣液分離槽的內部空間，就必須將大量的液體(臭氧水)與氣體(排氣)供給至氣液分離槽內。相對於此，一旦將氣液分離槽之容積設計得較小，則在裝置之運轉時等情形，就無法容許氣液分離槽之內部的液體(臭氧水)之量的變動。
本發明係鑒於上述課題而完成者，目的在於提供：能夠改變氣液分離部之內部空間的容積，能夠配合裝置的使用狀況而適切地調整氣液分離部之內部空間的容積的氣體溶解液製造裝置。
本發明之氣體溶解液製造裝置，係具備：氣體溶解部，係使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體而生成混合液體；以及氣液分離部，係將藉由前述氣體溶解部所生成的前述混合液體予以氣液分離成要供給至使用點的氣體溶解液、及要從排氣口排出的排出氣體；前述氣液分離部係具有容積可變部，該容積可變部係改變該氣液分離部之內部空間的容積。
依據此構成，藉由使容積可變部工作而能夠改變氣液分離部之內部空間的容積，因此，能夠配合裝置的使用狀況而適切地調整氣液分離部之內部空間的容積。例如，在裝置之起動時等情形，必須以液體(氣體溶解液) 與氣體(排出氣體)充滿氣液分離部的內部空間。此情形下，使容積可變部工作而縮小氣液分離部之內部空間的容積。藉此，以裝置之起動時所須要的液體或氣體的量較少即可。再者，裝置之運轉時等情形，為了使從氣液分離部之內部排出並供給至使用點的氣體溶解液(供給氣體)的量穩定化，乃期望氣液分離部之內部空間具有充分的容積。藉由使容積可變部工作而擴大氣液分離部之內部空間的容積，藉此能夠確保氣液分離部之內部之氣體的量，並能夠容易吸收氣體壓力的變動。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：前述容積可變部係收納於前述氣液分離部之內部空間的容積可變體，藉由對前述容積可變體的內部供給氣體，增大前述容積可變體的體積並減少前述氣液分離部之內部空間的容積，而藉由從前述容積可變體的內部排出氣體，減少前述容積可變體的體積並增大前述氣液分離部之內部空間的容積。
依據此構成，藉由調整容積可變體之內部的氣體的量，能夠改變氣液分離部之內部空間的容積。例如，於裝置的起動時等情形，藉由對容積可變體的內部供給氣體，能夠使容積可變體的體積增大，且能夠使氣液分離部之內部空間的容積減少。再者，於裝置的運轉時等情形，藉由從容積可變體的內部排出氣體，來減少容積可變體的體積而增大前氣液分離部之內部空間的容積。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可 為：前述容積可變部係設置於前述氣液分離部的伸縮可變構造，藉由使前述伸縮可變構造縮短而減少前述前氣液分離部之內部空間的容積，藉由使前述伸縮可變構造伸長而增大前述氣液分離部之內部空間的容積。
依據此構成，藉由使伸縮可變構造伸縮，能夠改變氣液分離部之內部空間的容積。例如，於裝置的起動時等情形，藉由使伸縮可變構造縮短，能夠使氣液分離部之內部空間的容積減少。再者，於裝置的運轉時等情形，藉由使伸縮可變構造伸長，能夠使氣液分離部之內部空間的容積增大。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：前述氣液分離部係具有荷重測定部，該荷重測定部係測定前述氣液分離部之荷重。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：具有液面高度算出部，該液面高度算出部係從前述荷重測定部所測定之前述氣液分離部的荷重，算出前述氣液分離部之內部之前述氣體溶解液之液面高度。
依據此構成，從荷重測定部所測定之氣液分離部的荷重，求出氣液分離部之內部之液體(氣體溶解液)之液面高度。在氣液分離部具有容積可變部的情形下，一般的液面感測器會有難以正確地測定氣液分離部之內部之液體(氣體溶解液)之液面高度的情形。例如，藉由容積可變部的構成，當容積可變部接觸到液面而使液面高度改變時，也可能有難以正確地測定氣液分離部之內部之液體(氣 體溶解液)之液面高度的情形。
再者，容積可變部為設置於氣液分離部之伸縮可變構造的情形下，因伸縮可變構造之伸縮時所產生的振動而使液面變動時，就難以正確地測定氣液分離部之內部之液體(氣體溶解液)的液面高度。即使是此情形，藉由從氣液分離部之荷重來求出內部的液體(氣體溶解液)的液面高度，也能夠正確地測定液面高度。
依據本發明，能夠改變氣液分離部之內部空間的容積，能夠配合裝置的使用狀況而適切地調整氣液分離部之內部空間的容積。再者，依據本發明，例如能夠使於使用點的送水壓力穩定化，並且能夠適切地進行氣體溶解液製造裝置的運轉(起動)。
1‧‧‧氣體溶解液製造裝置
2‧‧‧水供給部
3‧‧‧臭氧氣體供給部
4‧‧‧氣體溶解部
5‧‧‧使用點
6‧‧‧排氣口
7‧‧‧氣液分離部
8‧‧‧容積可變體(容積可變部)
9‧‧‧荷重測定部
10‧‧‧液面高度算出部
11‧‧‧排氣管
12‧‧‧釋放閥
20‧‧‧伸縮可變構造
第1圖係顯示第1實施形態之氣體溶解液製造裝置之構成的方塊圖。
第2圖係顯示第1實施形態之氣液分離部(內部空間的容積減少時)的說明圖。
第3圖係顯示第1實施形態之氣液分離部(內部空間的容積增大時)的說明圖。
第4圖係說明第1實施形態之裝置起動時之動作的流程圖。
第5圖係顯示第2實施形態之氣液分離部(內部空間的 容積減少時)的說明圖。
第6圖係顯示第2實施形態之氣液分離部(內部空間的容積增大時)的說明圖。
第7圖係說明第2實施形態之裝置起動時之動作的流程圖。
以下，使用圖式來說明本發明之實施形態的氣體溶解液製造裝置。本實施形態係例示半導體裝置或液晶等之電子零件的洗淨所使用的臭氧水製造裝置的情形。
(第1實施形態)
參照圖式來說明本發明之第1實施形態的氣體溶解液製造裝置。第1圖係顯示本實施形態之氣體溶解液製造裝置之構成的方塊圖。如第1圖所示，氣體溶解液製造裝置1係具備：屬於第一原料之液體(純水)的供應源的水供給部2；屬於第二原料之氣體(臭氧氣體)的供給源的臭氧氣體供給部3；以及使第二原料之氣體(臭氧氣體)溶解於第一原料之液體(純水)並生成混合液體(臭氧水)的氣體溶解部4。此外，該氣體溶解液製造裝置1係具有氣液分離部7，該氣液分離部7係將藉由氣體溶解部4所生成的混合液體予以氣液分離成要供給至使用點5的氣體溶解液(臭氧水)、及要從排氣口6排出的排出氣體(排氣)。氣液分離部7係例如以內面被施予氟樹脂塗裝的槽所構成。
第2圖及第3圖係顯示本實施形態之氣液分離部7之構成的說明圖。如第2圖及第3圖所示，第1實施形態之氣液分離部7係具備容積可變體8，該容積可變體8係作為改變氣液分離部7之內部空間之容積的容積可變部，並收納於氣液分離部7的內部空間。當對容積可變體8的內部供給氣體時，容積可變體8的體積會增大，氣液分離部7之內部空間的容積會減少(參照第2圖)。相對於此，當從容積可變體8的內部排出氣體時，容積可變體8的體積會減少，而氣液分離部7之內部空間的容積會增大(參照第3圖)。容積可變體8係例如以氟樹脂製的氣球(balloon)等所構成。此外，較好的情形係構成為：於連結氣液分離部7與排氣口6的排氣管11設有釋放閥12，藉由調整釋放閥12的開度而調整氣液分離部7之上部空間的內部壓力。
再者，如第2圖及第3圖所示，氣液分離部7具備：測定氣液分離部7之荷重的荷重測定部9、及從以荷重測定部9所測定之氣液分離部7的荷重來算出氣液分離部7之內部之氣體溶解液之液面高度的液面高度算出部10。荷重測定部9係以例如荷重元(load cell)等所構成。液面高度算出部10係例如依據氣液分離部7之構造資料或設計資料而從以荷重測定部9所測定之氣液分離部7之荷重來算出氣液分離部7之內部的氣體溶解液的液量，並從氣體溶解液的液量來算出液面高度。
此外，上述的例子係說明了利用氣液分離 部7之內部之氣體溶解液的液面高度來進行管理的例子，惟也可利用氣液分離部7的荷重來進行管理。此情形下，氣液分離部7具有荷重測定部9即可，也可不一定要具有液面高度算出部10。
針對如上述所構成之氣體溶解液製造裝置1，參照圖式來說明其動作。第4圖係說明第1實施形態之氣體溶解液製造裝置1之起動時之動作的流程圖。
如第4圖所示，起動氣體溶解液製造裝置1時，首先，以第一壓力值(例如0.6MPa)對容積可變體8的內部供給空氣(S10)，使容積可變體8的體積增大，而使氣液分離部7之內部空間的容積減少(S11)。接著，開始以第二壓力值(比第一壓力值小的壓力值，例如0.6MPa)對氣液分離部7的內部供給預先混合有來自於水供給部2之純水與來自於臭氧氣體供給部3之臭氧氣體的氣體溶解液(S12)。並且，當氣液分離部7之內部被臭氧水與氣體所充滿時，則調整氣液分離部7之內部的氣體壓(S13)。氣液分離部7之內部之氣體壓的調整，例如可藉由調整來自於水供給部2之純水的供給壓力與來自於臭氧氣體供給部3之臭氧氣體的供給壓力來進行。
由於供給至使用點之氣體溶解水的吐出壓可視為氣液分離部7之內部的氣體壓，所以當氣液分離部7之內部的氣體壓及供給至使用點之氣體溶解水的臭氧濃度成為預定之值時，可達到對使用點5供給臭氧水。此等之後，氣體溶解液製造裝置1中，當容積可變體8之內部 的空氣壓下降至第三壓力值(比第二壓力值小的壓力值，例如0.25MPa)時(S14)，容積可變體8的體積會減小，而氣液分離部7之內部空間的容積會增大(S15)。
依據如上述之第1實施形態的氣體溶解液製造裝置1，藉由調整容積可變體8之內部的氣體(空氣)的量，而能夠改變氣液分離部7之內部空間的容積，因此，能夠配合裝置之使用狀況而適切地調整氣液分離部7之內部空間的容積。例如，於裝置之起動等情形，必須以臭氧水(氣體溶解液)與氣體(排出氣體)來充滿氣液分離部7之內部空間。於此時，如第2圖所示，係將氣體(空氣)供給至容積可變體8之內部而使氣液分離部7之內部空間的容積縮小。藉此，以較少的裝置之起動時所需要的臭氧水或氣體的量即可。再者，於裝置之運轉等情形，為了容許氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)之量的變動，較佳者是氣液分離部7之內部空間具有充分的容積。於此時，如第3圖所示，藉由從容積可變體8的內部排出氣體(空氣)而使氣液分離部7之內部空間的容積增大，藉此能夠容許氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)之量的變動。
再者，本實施形態係從以荷重測定部9所測定之氣液分離部7之荷重來求出氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度。氣液分離部7具備容積可變部時，一般的液面感測器係會有難以正確地測定氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度的情形。例如，容積可變部為被收納於氣液分離部7之內部空間的 容積可變體8時，當氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)因毛細管現象等而進入氣液分離部7之內周面與容積可變體8之外周面之間的間隙而使液面上升時，一般的液面感測器係難以正確地測定氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度。本實施形態則即使為該等情況下，也能夠藉由從氣液分離部7之荷重來求出內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度，而能夠正確地測定液面高度。
(第2實施形態)
其次，針對本發明之第2實施形態之氣體溶解液製造裝置1進行說明。以第2實施形態之氣體溶解液製造裝置1與第1實施形態的不同點為中心來進行說明。在此說明，除非特別地說明以外，否則本實施形態的構成及動作係與第1實施形態相同。
第5圖及第6圖係顯示本實施形態之氣液分離部7之構成的說明圖。如第5圖及第6圖所示，第2實施形態之氣液分離部7係於氣液分離部7設有伸縮可變構造20作為用以改變氣液分離部7之內部空間的容積的容積可變部。伸縮可變構造20係例如為蛇腹構造。一旦使該伸縮可變構造20縮短，就會減少氣液分離部7之內部空間的容積(參照第5圖)。相對於此，一旦使該伸縮可變構造20伸長，就會增大氣液分離部7之內部空間的容積(參照第6圖)。
針對如以上方式所構成的氣體溶解液製造裝置1，參照圖式來說明其動作。第7圖係說明第2實施形態之氣體溶解液製造裝置1之起動時之動作的流程圖。
如第7圖所示，氣體溶解液製造裝置1起動時，首先，使伸縮可變構造20縮短(S20)，就會使氣液分離部7之內部空間的容積減少(S21)。接著，開始對氣液分離部7的內部供給來自於水供給部2的純水與供給來自於臭氧氣體供給部3的臭氧氣體(S22)。並且，當氣液分離部7之內部被臭氧水與氣體所充滿時，則調整氣液分離部7之內部的氣體壓(S23)。
當氣液分離部7之內部的氣體壓的調整完成時，就能夠對使用點5供給臭氧水。之後，在氣體溶解液製造裝置1，使伸縮可變構造20伸長(S24)，而使氣液分離部7之內部空間的容積增大(S25)。
依據如此的第2實施形態的氣體溶解液製造裝置1，也能夠達到與第1實施形態同樣的作用效果。
本實施形態係藉由使伸縮可變構造20伸縮，而能夠改變氣液分離部7之內部空間的容積，因此，能夠配合裝置之使用狀況而適切地調整氣液分離部7之內部空間的容積。例如，於裝置之起動時等情形，必須以臭氧水(氣體溶解液)與氣體(排出氣體)來充滿氣液分離部7之內部空間。於此時，如第5圖所示，使伸縮可變構造20縮短，而使氣液分離部7之內部空間的容積縮小。藉此，以較少的裝置之起動時所需要的臭氧水或氣體的量即可。再者，於 裝置之運轉等情形，為了容許氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)之量的變動，較佳者是氣液分離部7之內部空間具有充分的容積。於此時，如第6圖所示，藉由使伸縮可變構造20伸長，而使氣液分離部7之內部空間的容積增大，能夠容許氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)之量的變動。
再者，本實施形態也是從以荷重測定部9所測定之氣液分離部7之荷重來求出氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度。氣液分離部7具備容積可變部時，一般的液面感測器係會有難以正確地測定氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度的情形。例如，容積可變部為設置於氣液分離部7之伸縮可變構造20時，當因伸縮可變構造20的伸縮時產生的振動而使液面變動時，一般的液面感測器係難以正確地測定氣液分離部7之內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度。本實施形態則即使為該等情況下，也能夠藉由從氣液分離部7之荷重來求出內部的臭氧水(氣體溶解液)的液面高度，而能夠正確地測定液面高度。
以上，藉由例示來說明了本發明的實施形態，惟本發明的範圍並不被該等實施形態所限定，而係在申請專利範圍所記載的範圍內能夠因應目的而進行變更．變形。
例如，在以上的說明中，係針對第一原料的液體為純水，第二原料的氣體為臭氧氣體的情形進行了 說明，惟使用純水以外的液體(例如硫酸等)作為第一原料的氣體，而使用臭氧氣體以外的氣體(例如，氫、氮、二氧化碳、氧、氬、氙等)作為第二原料的氣體也同樣可實施。或者，例如，也可以對一個使用點供給複數種氣體溶解液的方式，將複數個氣體溶解液製造裝置設置於一個部位(site)。藉此，例如要從基板上去除浮游金屬與有機微粒子，也可在同一使用點使用臭氧添加水與氫添加水。
[產業上利用性]
如以上所述，本發明之氣體溶解液製造裝置，係具有能夠改變氣液分離部之內部空間的容積，配合裝置的使用狀況而適切地調整氣液分離部之內部空間的容積的效果，有益於作為臭氧水製造裝置等。

Claims (6)

  1. 一種氣體溶解液製造裝置，係具備：氣體溶解部，係使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體而生成氣體溶解液；以及氣液分離部，係將藉由前述氣體溶解部所生成的前述混合液體予以氣液分離成要供給至使用點的氣體溶解液、及要從排氣口排出的排出氣體；前述氣液分離部係具有容積可變部，該容積可變部係改變該氣液分離部之內部空間的容積。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體溶解液製造裝置，其中，前述容積可變部係收納於前述氣液分離部之內部空間的容積可變體，藉由對前述容積可變體的內部供給氣體，增大前述容積可變體的體積並減少前述氣液分離部之內部空間的容積，而藉由從前述容積可變體的內部排出氣體，減少前述容積可變體的體積並增大前述氣液分離部之內部空間的容積。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體溶解液製造裝置，其中，前述容積可變部係設置於前述氣液分離部的伸縮可變構造，藉由使前述伸縮可變構造縮短而減少前述前氣液分離部之內部空間的容積，藉由使前述伸縮可變構造伸長而增大前述氣液分離部之內部空間的容積。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氣體溶解液製造裝置，其 中，前述氣液分離部係具有荷重測定部，該荷重測定部係測定前述氣液分離部的荷重。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之氣體溶解液製造裝置，係具有液面高度算出部，該液面高度算出部係從前述荷重測定部所測定之前述氣液分離部的荷重，算出前述氣液分離部之內部之前述氣體溶解液的液面高度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之氣體溶解液製造裝置，其中，前述第一原料的液體係純水或硫酸，前述第二原料的氣體係臭氧、氫、氮、二氧化碳、氧、氬、氙之其中任一者或該等氣體之組合所構成的氣體。
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