TWI749221B - 氣體溶解液製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率的氣體溶解液製造裝置。本發明的氣體溶解液製造裝置1，係具備：氣體溶解部5，係使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體並生成預定濃度的氣體溶解液；以及氣液分離部8，係將藉由氣體溶解部5所生成的氣體溶解液予以氣液分離成供給液體及排出氣體。氣體溶解部5係具備：第一噴嘴9，係將第一原料的液體霧化；霧氣混合部11，係將以第一噴嘴9所霧化的第一原料的液體與第二原料的氣體混合，而生成比預定濃度更高濃度的氣體溶解液；以及液體混合部12，係將以霧氣混合部11所生成的高濃度的氣體溶解液與第一原料的液體混合，而生成預定濃度的氣體溶解液。

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供給液體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，為了因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，作為將水與臭氧氣體予以混合而生成臭氧水的混合器，係使用了利用文土里效應(Venturi effect)而將水與氣體予以混合者(例如，抽氣機或射出器等)。
[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，並未針對使臭氧溶解於水時的溶解效率特別考慮，而被要求更加提高使臭氧溶解於水時的溶解效率。
本發明係鑒於上述習知問題而完成者，目 的在於提供：能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時之溶解效率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並生成預定濃度的氣體溶解液；以及氣液分離部，係將藉由前述氣體溶解部所生成的前述氣體溶解液予以氣液分離成要供給至使用點的供給液體、及要從排氣口排出的排出氣體；前述氣體溶解部係具備：第一噴嘴，係將前述第一原料的液體霧化；霧氣混合部，係將以前述第一噴嘴所霧化的前述第一原料的液體與前述第二原料的氣體混合，而生成比前述預定濃度更高濃度的氣體溶解液；以及液體混合部，係將以前述霧氣混合部所生成的高濃度的氣體溶解液與第一原料的液體混合，而生成前述預定濃度的氣體溶解液。
依據此構成，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時，將第一原料的液體霧化(霧狀的微粒子化)而與第二原料的氣體混合。藉此，能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率，能夠有效地進行氣體溶解液的生成。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：前述氣體溶解部係具備第二噴嘴，係將前述第二原料的氣體整流並供給至前述霧氣混合部，前述霧氣混合部係混合以前述第一噴嘴所霧化之前述第一原料的液體與以前 述第二噴嘴所整流之前述第二原料的氣體，而生成前述高濃度的氣體溶解液。
依據此構成，使第二原料的氣體溶解於經霧化之第一原料的液體而生成氣體溶解液時，將第二原料的氣體整流而與第一原料的液體(經霧化的第一原料的液體)混合。藉此，能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率，能夠有效地進行氣體溶解液的生成。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：於前述霧氣混合部，前述第一噴嘴與前述第二噴嘴相對向配置。
依據此構成，由於係從相對向配置的第一噴嘴與第二噴嘴供給第一原料的液體(經霧化的第一原料的液體)與第二原料的氣體，所以能夠以有效率地混合第一原料的液體(經霧化的第一原料的液體)與第二原料的氣體。藉此，能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率，能夠有效地進行氣體溶解液的生成。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：前述霧氣混合部係具備具有開口的連接部，以前述霧氣混合部所生成的氣體溶解液係經由前述開口部而供給至前述液體混合部，前述開口的直徑係10mm以下。
依據此構成，以霧氣混合部所生成的氣體溶解液經由連接部的開口而供給至液體混合部。此情形下，由於連接部之開口的直徑為10mm以下，所以供給至 液體混合部的氣體溶解液難以形成經由連接部的開口而從液體混合部往霧氣混合部逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部的氣體溶解液從液體混合部往霧氣混合部逆流。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：前述連接部係具有直徑朝向前述開口而逐漸縮小的形狀。
依據此構成，由於連接部具有直徑朝向開口而逐漸縮小的形狀(漏斗形狀)，所以供給至液體混合部的氣體溶解液難以形成經由連接部(從開口觀看直徑逐漸擴大)，從液體混合部往霧氣混合部逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部的氣體溶解液從液體混合部往霧氣混合部逆流。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可為：供給至前述霧氣混合部之前述第一原料的液體與前述第二原料的氣體的壓力，係設定成比供給至前述液體混合部之前述第一原料的液體的壓力更高。
依據此構成，由於霧氣混合部之內部的壓力(供給至霧氣混合部之第一原料的液體與第二原料的氣體的壓力)，比液體混合部之內部的壓力(供給至前述液體混合部之前述第一原料的液體的壓力)更高，所以難以形成從液體混合部往霧氣混合部逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部的氣體溶解液從液體混合部往霧氣混合部逆流。
再者，本發明之氣體溶解液製造裝置也可 為：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。
依據本發明，能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率。
1‧‧‧氣體溶解液製造裝置
2‧‧‧霧化水供給部
3‧‧‧主水供給部
4‧‧‧臭氧氣體供給部
5‧‧‧氣體溶解部
6‧‧‧使用點
7‧‧‧排氣口
8‧‧‧氣液分離部
9‧‧‧第一噴嘴
10‧‧‧第二噴嘴
11‧‧‧霧氣混合部
12‧‧‧液體混合部
13‧‧‧連接部
14‧‧‧開口
P0‧‧‧純水的壓力(主水壓力)
P1‧‧‧純水的壓力(霧化水壓力)
P2‧‧‧臭氧氣體的壓力(臭氧氣體壓力)
第1圖係顯示本發明之實施形態之氣體溶解液製造裝置之構成的方塊圖。
第2圖係顯示本發明之實施形態之氣體溶解部之構成的說明圖。
第3圖係用以說明本發明之實施形態之裝置起動．停止時之動作說明的流程圖。
第4圖係用以說明本發明之實施形態之臭氧濃度調整時之動作說明的流程圖。
第5圖係用以說明本發明之實施形態之臭氧水流量調整時之動作說明的流程圖。
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。
參照圖式來說明本發明之實施形態的氣體 溶解液製造裝置。第1圖係顯示本發明之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)的供應源的霧化水供給部2及主水供給部3；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4；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)並生成預定濃度之氣體溶解液(臭氧水)的氣體溶解部5。此外，該氣體溶解液製造裝置1係具有：將藉由氣體溶解部5所生成的前述氣體溶解液予以氣液分離成要供給至使用點6的供給液體(臭氧水)、及要從排氣口7排出的排出氣體(排氣)的氣液分離部8。
第2圖係顯示本發明之實施形態之氣體溶解部5之構成的說明圖。如第2圖所示，氣體溶解部5係具備：將從霧化水供給部2所供給之純水霧化的第一噴嘴9；將從臭氧氣體供給部4所供給之臭氧氣體整流的第二噴嘴10；以及將以第一噴嘴9所霧化之純水與以第二噴嘴10所整流之臭氧氣體混合並生成比預定濃度還高濃度之臭氧水的霧氣混合部11。於霧氣混合部11，第一噴嘴9與第二噴嘴10相對向配置。此外，氣體溶解部5具有：將以霧氣混合部11所生成的高濃度的臭氧水與從主水供給部3所供給的純水混合並生成預定濃度的氣體溶解液的液體混合部12。霧氣混合部11例如係以腔室(chamber)來構成，液體混合部12係以例如配管來構成。
再者，如第2圖所示，霧氣混合部11係經 由連接部13而與液體混合部12連接。連接部13具有圓形狀的開口14，且建構成：以霧氣混合部11所生成的臭氧水係經由開口14而供給至液體混合部12。該開口部14的直徑為10mm以下。此外，連接部13具有直徑朝向開口14而逐漸縮小的形狀(漏斗形狀)。再者，本實施形態中，供給至霧氣混合部11之純水的壓力P1與臭氧氣體的壓力P2係設定成比供給至液體混合部12之純水的壓力P0還高(P1≒P2>P0)。
本實施形態之氣體溶解液製造裝置1中，為了使供給至霧氣混合部11之純水的壓力P1與臭氧氣體的壓力P2保持比供給至液體混合部12之純水的壓力P0高，要進行各種的控制。以下，參照第3圖至第5圖的流程圖來說明其動作。
第3圖係說明本實施形態之使氣體溶解液製造裝置1起動或停止時之動作的流程圖。如第3圖所示，氣體溶解液製造裝置1中，當進行裝置之起動操作時(S1)，以壓力P1開始來自於霧化水供給部2之純水的供給，並且以壓力P2開始來自於臭氧氣體供給部4之臭氧氣體的供給(S2)，其後，以壓力P0開始來自於主水供給部3之純水的供給(S3)。當進行裝置的停止操作時(S4)，停止來自於主水供給部3之純水的供給(S5)，之後，停止來自於霧化水供給部2之純水的供給，並且停止來自於臭氧氣體供給部4之臭氧氣體的供給(S6)。如此一來，供給至霧氣混合部11之純水的壓力P1與臭氧氣體的壓力P2可保 持比供給至液體混合部12之純水的壓力P0更高。
第4圖係用以說明本實施形態之氣體溶解液製造裝置1中，調整屬於供給液體之臭氧水之臭氧濃度時之動作說明的流程圖。如第4圖所示，在氣體溶解液製造裝置1中，當進行提高臭氧水之濃度的操作時(S10)，使從霧化水供給部2供給的純水的流量增加，並且使從臭氧氣體供給部4供給之臭氧氣體的流量增加(S11)。相對於此，當進行降低臭氧水之濃度的操作時(S12)，使從霧化水供給部2供給的純水的流量減少，並且使從臭氧氣體供給部4供給之臭氧氣體的流量減少(S13)。如此一來，供給至霧氣混合部11之純水的壓力P1與臭氧氣體的壓力P2可保持比供給至液體混合部12之純水的壓力P0更高。
第5圖係用以說明本實施形態之氣體溶解液製造裝置1中，調整屬於供給液體之臭氧水之流量時之動作說明的流程圖。如第5圖所示，在氣體溶解液製造裝置1中，當進行提高臭氧水之流量的操作時(S20)，使從霧化水供給部2供給純水的壓力P1增加而增加流量，並且使從臭氧氣體供給部4供給臭氧氣體的壓力P2增加，而增加流量之後(S21)，使從主水供給部3供給的純水的流量增加(S22)。相對於此，當進行降低臭氧水之流量的操作時(S23)，使從主水供給部3供給之純水的流量減少之後(S24)，使從主水供給部3供給的純水的流量減少，並且使從臭氧氣體供給部4供給臭氧氣體的流量減少(S25)。如此一來，供給至霧氣混合部11之純水的壓力P1與臭氧氣體 的壓力P2可保持比供給至液體混合部12之純水的壓力P0更高。
依據如此的本實施形態的氣體溶解液製造裝置1，使臭氧氣體溶解於純水而生成臭氧水時，將純水霧化(霧狀的微粒子化)而與臭氧氣體混合。藉此，能夠提升使臭氧氣體溶解於純水時之溶解效率，能夠有效地進行臭氧水的生成。
再者，本實施形態中，使臭氧氣體溶解於經霧化的純水而生成臭氧水時，將臭氧氣體整流而與純水(經霧化的純水)混合。藉此，能夠提升臭氧氣體溶解於純水時之溶解效率，能夠有效地進行臭氧水的生成。
再者，本實施形態中，由於係從相對向配置的第一噴嘴9與第二噴嘴10供給純水(經霧化的純水)與臭氧氣體，所以能夠有效地混合純水(經霧化的純水)與臭氧氣體。藉此，能夠提升臭氧氣體溶解於純水時之溶解效率，能夠有效地進行臭氧水的生成。
再者，本實施形態中，以霧氣混合部11所生成的臭氧水係經由連接部13的開口14而供給至液體混合部12。此情形下，由於連接部13的開口14的直徑為10mm以下，所以供給至液體混合部12的臭氧水難以形成經由連接部13的開口14而從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部12的臭氧水從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。
再者，本實施形態中，由於連接部13具有 直徑朝向開口14而逐漸縮小的形狀(漏斗形狀)，所以供給至液體混合部12的臭氧水難以形成經由連接部13(從開口14觀看時，直徑逐漸擴大)而從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部12的臭氧水從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。
再者，本實施形態中，由於霧氣混合部11之內部的壓力(供給至霧氣混合部11之純水與臭氧氣體的壓力)比液體混合部12之內部的壓力(供給至液體混合部12之純水的壓力)更高，所以不易形成從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。藉此，能夠抑制供給至液體混合部12的臭氧水從液體混合部12往霧氣混合部11逆流。
此外，將氣體溶解液製造裝置作為臭氧水生成裝置的情形下，也可於圖中未顯示之殼體的內部設有檢測殼體內之臭氧濃度之圖中未顯示的臭氧檢測部與控制部。該臭氧檢測部係與控制部(圖中未顯示)電性連接。藉此，即便是萬一有臭氧的洩漏也能夠早期地檢測出，能夠提高裝置的安全性。
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，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供給液體的方式，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，係具有能夠提高使第二原料的氣體溶解於第一原料的液體時的溶解效率的效果，有益於半導體晶圓或液晶等電子零件的洗淨所使用的臭氧水製造裝置等。
1‧‧‧氣體溶解液製造裝置
2‧‧‧霧化水供給部
3‧‧‧主水供給部
4‧‧‧臭氧氣體供給部
5‧‧‧氣體溶解部
6‧‧‧使用點
7‧‧‧排氣口
8‧‧‧氣液分離部
11‧‧‧霧氣混合部
12‧‧‧液體混合部

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預定濃度的氣體溶解液；以及氣液分離部，係將藉由前述氣體溶解部所生成的前述氣體溶解液予以氣液分離成要供給至使用點的供給液體、及要從排氣口排出的排出氣體；前述氣體溶解部係具備：第一噴嘴，係將前述第一原料的液體霧化；霧氣混合部，係將以前述第一噴嘴所霧化的前述第一原料的液體與前述第二原料的氣體混合，而生成比前述預定濃度更高濃度的氣體溶解液；液體混合部，係將以前述霧氣混合部所生成的高濃度的氣體溶解液與第一原料的液體混合，而生成前述預定濃度的氣體溶解液；以及第二噴嘴，係將前述第二原料的氣體整流而供給至前述霧氣混合部；且於前述霧氣混合部，前述第一噴嘴與前述第二噴嘴相對向配置。
  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，前述霧氣混合部係混合以前述第一噴嘴所霧化之前述第一原料的液體與以前述第二噴嘴所整流之前述第二原料的氣體，而生成前述高濃度的氣體溶解液。
  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，前述霧氣混合部係具備具有開口的連接部，以前述霧氣混合部所生成的氣體溶解液係經由前述開口部而供給至前述液體混合部，前述開口的直徑係10mm以下。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之氣體溶解液製造裝置，其中，前述連接部係具有直徑朝向前述開口而逐漸縮小的形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氣體溶解液製造裝置，其中，供給至前述霧氣混合部之前述第一原料的液體與前述第二原料的氣體的壓力，係設定成比供給至前述液體混合部之前述第一原料的液體的壓力更高。
  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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