WO2007034580A1 - ナノ流体生成装置および洗浄処理装置 - Google Patents

ナノ流体生成装置および洗浄処理装置 Download PDF

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WO2007034580A1
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nanofluid
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mixing chamber
generator
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B01F23/2375—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm for obtaining bubbles with a size below 1 µm
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/25—Mixing by jets impinging against collision plates
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
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    • B01F25/4413—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the slits being formed between opposed conical or cylindrical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0402—Cleaning, repairing, or assembling

Definitions

  • the present invention relates to a nanofluid generator that generates nanofluids including nanobubbles that are bubbles having a diameter of less than 1 ⁇ m, and to clean a processing object using the nanofluids generated by the nanofluid generator
  • the present invention relates to a cleaning processing apparatus.
  • nanobubbles fine bubbles with a diameter of less than 1 / im (lOOOnm) are called “nanobubbles”, whereas fine bubbles with a diameter of 1 / im or more are called “microbubbles”. Therefore, these nanobubbles and microbubbles are used in distinction.
  • Patent Document 1 is characterized by having a bubble diameter of approximately 30 / m or less when generated under normal pressure, gradually becoming finer with a predetermined life after generation, and disappearing / dissolving. There is a description of micro bubbles.
  • Patent Document 1 describes the purification of water quality in closed water areas such as dam reservoirs and aquaculture fish using the characteristics such as gas-liquid dissolution of microbubbles and the promotion of purification function or physiological activity. The results of promoting the growth of vegetables and hydroponically grown vegetables and further sterilizing and purifying organisms are described.
  • [Patent Document 2] includes a process of decomposing a part of the liquid in the liquid and other processes, and is a microbubble having a bubble diameter of less than 1 ⁇ m among the microbubbles. A method for generating nanobubbles is described.
  • Patent Document 3 describes a cleaning method using nanobubbles that cleans an object with water containing nanobubbles, a cleaning device using nanovalves, and the like.
  • Patent Document 4 describes a method for producing nanobubbles, in which physical bubbles are applied to microbubbles contained in a liquid to rapidly reduce the microbubbles.
  • Patent Document 5 includes an oxygen nanovalve having a bubble diameter of 50 to 500 nm and containing oxygen in the bubble. The technology related to oxygen nanobubble water consisting of an aqueous solution and its production method is described.
  • the nanovalve has an excellent engineering function in addition to the function of the microvalve, and can directly act on the cellular level of a living organism. It is possible to apply to a wider range of fields such as the treatment of microbubbles, and further enhancement of functionality is expected.
  • Patent Document 1 JP 2002-143885
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-334548
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-121962
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-245817
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-246294
  • the above-mentioned nanobubbles have a very physically unstable characteristic that has been confirmed to be generated instantaneously in the process of microbubbles shrinking in water. Therefore, stable production and long-term maintenance are difficult, and this is a bottleneck in practical use.
  • a microbubble is formed by supplying a pumping liquid in a circumferential direction in a cylindrical space to form a negative pressure region and sucking external gas into the negative pressure region.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can stably generate nanobubbles with a relatively simple configuration, is easy to handle, and can reduce manufacturing costs.
  • Cleaning device for cleaning a target object using the nanofluid generator and nanofluid The object is to provide a physical device.
  • the nanofluid generating device of the present invention generates a nanofluid containing nanobubbles having a diameter of less than 1 ⁇ m, and mixes a gas and a liquid.
  • a pressurizing means for supplying pressurized liquid and gas to the gas-liquid mixing chamber, and is provided in the gas-liquid mixing chamber to generate turbulence in the supplied liquid and gas and forcibly mix them.
  • a turbulent flow generating means, and an ultrafine discharge port for discharging the mixed fluid forcedly mixed by the turbulent flow generating means into a nanofluid containing nanobubbles.
  • the cleaning processing apparatus of the present invention is a method for cleaning the surface of a target object by immersing the target object in a cleaning processing liquid contained in a processing tank.
  • a cleaning processing liquid contained in a processing tank.
  • a nanofluid generated by the nanofluid generator is used as the cleaning treatment liquid. The invention's effect
  • FIG. 1 (A) is a schematic cross-sectional view of a nanofluid generating device 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (B) is a part of a circle M in FIG. 1 (A).
  • the nanofluid generator 1 communicates with the generator 2, the storage tank 3, the pressurizing pump (pressurizing means) 4, and the water supply source S through the pressurizing pump 4 and the storage tank 3. It consists of pipe H.
  • a pipe H between the water supply source S and the pressurizing pump 4 is provided with a pure water generator (not shown).
  • the water introduced from the water supply source S is replaced with pure water, and the pressurizing pump 4 Can supply.
  • the pressurizing pump 4 can suck pure water from the pure water generator, pressurize it to 13 to 15 atm, and send it to the storage tank 3.
  • a bypass circuit R is branched from the upstream pipe H and the downstream pipe H of the pressurizing pump 4.
  • the bypass circuit R is provided with an intake valve (intake means) 21, which is a check valve that is opened by the operation of the pressurizing pump 4 and intakes external air.
  • the intake amount of the intake valve 21 is set to about 1 to 3 liters per minute.
  • a predetermined ratio of pure water and air is stored in the storage tank 3 in a pressurized state.
  • the storage capacity is set according to the type of nanofluid to be generated, the generation capacity of the generator 2, and the like. It is changed appropriately according to.
  • the storage tank 3 has a capacity of about 12 to 15 liters.
  • the generator 2 is formed of a material excellent in pressure resistance and water resistance, such as stainless steel, and is a cylindrical body whose axis is directed in the vertical direction. Both the upper end surface and the lower end surface are closed, a supply port 5 is provided on the upper end surface, and a discharge port 6 is provided on the lower end surface.
  • a first partition plate al Inside the generator 2, there are provided a first partition plate al, a second partition plate a2 and a third partition plate a3 at predetermined intervals along the axial direction. ing.
  • the internal space from the upper end surface where the supply port 5 is provided to the first partition plate al is called the distribution space A, and the internal space from the first partition plate al to the second partition plate a2 is the gas-liquid mixing chamber 7. Call.
  • a supply port body 3a having a supply valve 22 projects from a lower end portion of the storage tank 3, and a lower supply port body 3a from the supply valve 22 is an upper end portion of the generator 2. Is inserted into the supply port 5 provided in the airtight structure. The opening end of the supply port 3a extends into the distribution space A inside the generator 2.
  • the first partition plate al includes a plurality of first communication holes 8a and second communication holes 8b on concentric circles having different radii from the central axis, with a predetermined interval between them. It is provided through.
  • the first communication hole 8a is located around the axial center of the generator 2 and is provided along the vertical direction (axial direction).
  • the second communication hole 8b is located near the outer peripheral portion of the generator 2 and is provided in an oblique outer peripheral direction.
  • the fluid guided through the first communication hole 8a on the axial side flows down in the vertical direction, and the fluid guided through the second communication hole 8b on the outer peripheral side flows down.
  • the distribution space A is in communication with the gas-liquid mixing chamber 7 through a plurality of first communication holes 8a and second communication holes 8b.
  • a conical member 11 is suspended from the lower surface of the first partition plate la in the gas-liquid mixing chamber 7 at the axial center position of the generator 2.
  • the portion where the first partition plate al force is suspended is a simple flange portion 11a, and the lower end of the force flange portion 11a is a conical portion ib formed in a conical shape.
  • the conical member 11, in particular, the circumferential surface of the conical portion l ib is located immediately below the first communication hole 8a provided on the axial center side of the first partition plate al. Since the first communication holes 8a are provided in the vertical direction, the fluid flowing vertically from the communication holes 8a is received by the conical portion l ib tapered peripheral surface of the conical member 11.
  • a concave groove 12 is provided on the circumferential surface of the conical portion l ib of the conical member 11. Rather than being provided along the circumferential surface of the conical portion l ib, the concave groove 12 is preferably formed of a plurality of long grooves, and the force and depth are different from each other.
  • a plurality of protrusions 9 and concave grooves 10 are provided alternately along the axial direction. Both the ridges 9 and the concave grooves 10 are provided along the inner wall peripheral surface of the generator 2 and have a hierarchical shape. Since the second communication hole 8b provided in the first partition plate al opens outward, the fluid flowing down this communication hole 8b In this way, the protrusion 9 or the concave groove 10 is surely guided.
  • the second partition plate a2 has a tapered shape in which the cross-sectional shape is inclined downward from the peripheral surface of the generator 2 toward the central axis, and a portion along the central axis at the lower end is opened. Make a funnel shape.
  • the gas-liquid mixing chamber 7 and the valve chamber B communicate with each other through the opening Ka.
  • a protrusion 9 is also provided at a portion facing the gas-liquid mixing chamber 7 on the upper surface side of the second partition plate a2.
  • the protrusion 9 is provided only at the upper end of the second partition plate a2, and is similar to the other groove 10 between the protrusion 9 provided at the lowest stage of the gas-liquid mixing chamber 7.
  • a concave groove 10 is formed.
  • a turbulent flow generating mechanism (L flow generating means) Z is formed by the concave groove 12 or the like provided in ib.
  • the position and size of the ridge 9 provided on the inner peripheral surface of the generator 2 and the second partition plate a2 as the turbulent flow generation mechanism Z, the position and size of the concave groove 10, and the cone of the conical member 11 The diameter and taper angle of the portion l ib and the depth dimension of the concave groove 12 provided here can be freely set according to the type of nanofluid to be generated, the amount generated per hour, the pressure, and the like.
  • the height dimension of the ridge 9 and the depth dimension of the concave grooves 10 and 12 may both be 5 mm (height difference: maximum 10 mm).
  • the volume of the gas-liquid mixing chamber 7, the number and diameter of the first and second communication holes 8a and 8b provided in the first partition plate al, the diameter of the generator 2, and the like are also determined. It can be set freely according to the type, amount of production per hour, and pressure.
  • a platinum chip is mounted on the same surface as the ridge 9 and on the inclined lower side of the ridge 9 so that the surface is polished to ensure high smoothness. Consists of 1 smooth surface part Ha. That is, the upper surface of the second partition plate a2 excluding the protrusions 9a is formed into a very smooth surface by the first smooth surface portion Ha.
  • the reason for selecting the platinum material is that the stainless steel and other metal materials constituting the generator 2 generally have physical limitations on the smoothing of the surface by polishing, and the width of the flow path described later is reduced. It cannot be set to a desired value. On the other hand, the platinum material is required to have a surface smoothness accuracy almost to the limit, and can form a flow path of a desired order.
  • the lower end side of the first smooth surface portion Ha is the opening Ka, and the stop valve body 15 is inserted into the opening Ka.
  • the stop valve body 15 has a flange 15a inserted through an opening Ka of the second partition plate a2 and an opening Kb provided along the central axis of the third partition plate a3, and an upper end of the flange 15a. It comprises a valve portion 15b that is integrally provided and a stopper portion 15c that is integrally provided at the lower end of the flange portion 15a.
  • the flange 15a diameter of the stop valve body 15 is formed smaller than both the opening Ka diameter of the second partition plate a2 and the opening Kb diameter of the third partition plate a3. ing.
  • the valve portion 15b is positioned above the second partition plate a2, and the stopper portion 15c is sized so as to be positioned in the lead-out space portion C on the lower side from the third partition plate a3, the valve The portion 15b rests on the inclined upper surface of the second partition plate a2, and the entire weight of the stop valve body 15 is applied to the valve portion 15b.
  • the peripheral surface of the valve portion 15b is formed at the same taper angle as the taper angle of the second partition plate a2, and has a predetermined axial length (thickness). The peripheral surface is in intimate contact with the first smooth surface portion Ha formed on the upper surface of the second partition plate a2.
  • valve portion 15b On the peripheral surface of the valve portion 15b, a platinum chip that has a polished surface and ensures high smoothness is mounted, thereby constituting a second smooth surface portion Hb. Therefore, the second partition plate a2 and the stop valve body 15 are in close contact with each other via the first smooth surface portion Ha and the second smooth surface portion Hb.
  • the gap between the first smooth surface portion Ha and the second smooth surface portion Hb made of platinum material (hereinafter referred to as “ultra-fine ejection port”) 20 is set to a maximum. It can be narrowed to a very small state of about 0.2 zm (200 nm).
  • a plurality of through holes 16 are provided around the opening Kb through which the flange 15a of the stop valve body 15 passes, and through these through holes 16 Valve chamber B, The derivation space C is in communication.
  • a pipe communicating with a nanofluid supply unit (not shown) is connected to the discharge port 6 provided on the lower end surface of the generator 2.
  • the nanofluid generator configured as described above, and when the pressurizing pump 4 is driven, pure water is guided from the water supply source S through the pure water generator, and from the intake valve 21. Air is guided through the bypass circuit R, and pure water and air are supplied to the storage tank 3 in a pressurized state.
  • the storage tank 3 has a function of stabilizing the ratio of gas to liquid and the pressure of the pressurized gas-liquid mixed fluid collected.
  • the pressurized gas-liquid mixed fluid once fills the decomposition space A and then flows down through the first communication hole 8a and the second communication hole 8b into the gas-liquid mixing chamber 7. Led. That is, by providing the decomposition space portion A, the gas-liquid mixed fluid pressurized in a uniform state can be distributed and guided to the decomposition space portion A force gas-liquid mixing chamber 7.
  • the mixed fluid that has flowed down through the first communication hole 8a hits the conical portion 1 lb peripheral surface of the conical member 11 located directly below or the concave groove 12 provided on the conical portion l ib peripheral surface and rebounds.
  • the rebound angle of the water droplet of the mixed fluid that bounces against the circumferential surface of the cone l ib and the water droplet of the mixture fluid that rebounds upon hitting the concave groove 12 are different from each other.
  • the gas-liquid fluid forcibly mixed by being in a turbulent state in the gas-liquid mixing chamber 7 is also in a pressurized state, the first smooth surface portion formed in the second partition plate a2 It is forcibly guided to and passed through the ultra-fine discharge port 20 which is a gap between Ha and the second smooth surface portion Hb formed in the valve portion 15b of the stop valve body 15.
  • the gas-liquid fluid is changed into a nanofluid containing a large amount of nanobubbles and delivered to the valve chamber B.
  • the resulting nanofluid containing nanobubbles has a particle size of 0.2 ⁇ m (200 nm), which is the same as the width dimension of the ultrafine discharge port 20.
  • the liquid (pure water) itself is also decomposed into nano-level minute clusters, and the liquid absorbability can be significantly improved.
  • the nanofluid guided to the valve chamber B is sequentially guided from the valve chamber B to the lead-out space C via the plurality of through holes 16 to be filled.
  • the nanofluid is once collected and stabilized, and then supplied from the discharge port 6 to a predetermined supply destination.
  • a nanofluid containing nanobubbles of about 0.2 ⁇ (2 OOnm) can be stably generated from pure water and air while being an apparatus with a simple configuration, and handling Is easy and can reduce the manufacturing cost.
  • the storage tank 3 interposed between the pressurization pump 4 and the generator 2 is omitted, and a mixed liquid of pressurized liquid and gas guided from the pressurization pump 4 and the intake valve 21 is used. You may make it supply directly to the generator 2 directly.
  • each of the pressurized liquid and the pressurized gas may be supplied to the generator 2 to be mixed and a turbulent state may be obtained.
  • the nanofluid can be continuously generated as in the case where the storage tank 3 is provided.
  • the conical member 11 is provided along the central axis, and the ridges 9 and the concave grooves 10 are alternately and continuously provided on the inner peripheral wall of the generator 2.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of plate bodies may be provided at predetermined intervals, and guide holes may be provided in different portions of these plate bodies.
  • the guide holes are not opposed to each other, so that the plate bodies become so-called baffle plates, and gas and liquid are forcibly mixed.
  • the same effect can be obtained by providing a mesh body having a different mesh instead of the plate body.
  • the mesh body since the pressurized gas-liquid mixed fluid is introduced into the gas-liquid mixing chamber 7, the mesh body needs to have sufficient rigidity to withstand the pressure.
  • a structure that can efficiently create a turbulent flow state with respect to the gas-liquid mixed fluid in the gas-liquid mixing chamber 7 may be employed.
  • the ultrafine discharge port 20 is an ultrafine gap that is inevitably formed in a state where the first and second smooth surface portions Ha and Hb made of platinum chips are in close contact with each other. If the discharge port can be narrowed to the nano level by improving the coating technology, it is possible to use metal materials other than platinum.
  • the fluid to be nano-sized is not limited to pure water or air, and various liquids and gases can be used depending on the application.
  • ozone oxygen, etc.
  • oxygen oxygen
  • the cleaning device 30 that receives the nanofluid supplied from the nanofluid generator 1 and cleans the workpiece W will be described.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the cleaning treatment apparatus 30 that communicates with the nanofluid generation apparatus 1 via the pipe 40.
  • a treatment tank 31 is provided as the cleaning treatment apparatus 30.
  • the treatment tank 31 is configured to receive the nanofluid from the nanofluid generator 1 using, for example, a drop, and is disposed at a lower position than the nanofluid generator 1.
  • An introduction port 32 is provided at the bottom of the treatment tank 31, and this introduction port 32 is connected to the discharge port 6 of the nanofluid generator 1 through an introduction tube 40. Communicated.
  • the cleaning treatment device 30 is placed in close contact with the side portion of the nanofluid generating device 1, and the discharge port of the nanofluid generating device 1 is disposed.
  • a pump for supplying the nanofluid from the nanofluid generating device 1 to the cleaning processing device 30 may be provided in the middle of the introduction pipe 40 that communicates 6 with the inlet 32 of the cleaning processing device 30.
  • a plurality of plate portions are provided horizontally or inclined at a portion facing the introduction port 32, and the current regulating mechanism 33 is disposed so that only a part faces each other. Is provided.
  • the rectifying mechanism 33 functions to rectify the nanofluid supplied from the introduction port 32 and guide it to the central portion in the processing tank 31. Then, the object to be processed W supported by a support mechanism (not shown) is accommodated in the central portion in the processing tank 31 facing the rectification direction by the rectification mechanism 33.
  • the workpiece W is, for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”).
  • the support mechanism holds a plurality of wafers W in a row with a narrow interval, and conveys the wafers W between the processing tank 31 and the outside of the processing tank 31 so as to be movable up and down.
  • the support mechanism fixes the position of the wafer W and ensures that there is no displacement. Outside the processing bath 31, the wafer W can be freely taken out from the support mechanism, and setting to the support mechanism does not require labor.
  • An overflow tank 34 is provided over the entire outer periphery of the upper end portion of the treatment tank 31, and a drain pipe 35 communicating with a drain part (not shown) is connected to the bottom of the overflow tank 34.
  • a predetermined amount of nanofluid is continuously supplied from the nanofluid generating apparatus 1 to the treatment tank 31, and the nanofluid is always full in the treatment tank 31. Then, as long as it is continuously supplied, it overflows from the treatment tank 31 and overflows into the overflow tank 34 and is drained to the outside through the drain pipe 35.
  • the wafer W supported by the support mechanism is accommodated in the processing tank 31 from the outside, a large amount of nanofluid overflows from the processing tank 31 to the overflow tank 34. Accepts everything and does not flow directly out of treatment tank 31
  • the wafer W supported by the support mechanism is carried into the processing tank 31. Since the nanofluid including nanobubbles is already supplied to the processing tank 31 from the nanofluid generator 1, all the wafers W are immersed in the nanofluid.
  • the nanofluid containing nanobubbles is continuously introduced from the discharge port 6 of the nanofluid generator 1 into the treatment tank 31 through the introduction tube 40 and the introduction port 32.
  • the nano fluid is rectified in the processing tank 31 by the rectifying mechanism 33, and is uniformly concentrated and guided to all the wafers W supported by the support mechanism, and used for the cleaning process of the wafer W.
  • a support mechanism for transporting a plurality of wafers W into and out of the processing tank 31 is provided.
  • the wafer W is rotationally driven in the processing tank 31 by this support mechanism, or the wafer A function of reciprocating W may be provided to further improve the cleaning efficiency for wafer W.
  • the flow straightening mechanism 33 is provided in the processing tank 31, but the nanofluid is applied to the wafer W in place of or in addition to the current straightening mechanism 33, which is not limited thereto.
  • a cleaning mechanism for forcibly ejecting the wafer W may be provided to further improve the cleaning efficiency for the wafer W.
  • a so-called shower mechanism may be provided in which the nanofluid is simply sprinkled on the wafer W for cleaning.
  • the force applied to the wafer as the object to be processed W is not limited to this, but can be applied to other cleaning devices such as LCD glass substrates, etching devices, and the like. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram and a partially enlarged view of a nanofluid generating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a cleaning treatment apparatus communicating with a nanofluid generating apparatus according to an embodiment of the present invention via a pipe.

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。

Description

明 細 書
ナノ流体生成装置および洗浄処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、直径が 1 μ m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 60Z719, 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。
背景技術
[0002] 一般的に、直径が 1 /i m (lOOOnm)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 1 /i m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レヽに区別して使用される。
[0003] [特許文献 1]には、常圧下において発生時に略 30 / m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。
[0004] 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。
[0005] 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 1 μ m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。
[0006] [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。
[0007] 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。
特許文献 1 :特開 2002— 143885号公報
特許文献 2：特開 2003— 334548号公報
特許文献 3 :特開 2004— 121962号公報
特許文献 4 :特開 2005— 245817号公報
特許文献 5：特開 2005— 246294号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 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力 物理的に極めて不安定な特性がある。したが つて、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。
[0009] 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。し力しながら、超音波発生装置は 高価で、かつ機体が大きぐ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。
[0010] 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。し力しながら、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。
[0011] 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。
課題を解決するための手段
[0012] 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 1 μ m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。
[0013] 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。 発明の効果
[0014] 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。
[0015] 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。 発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。 [0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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 al 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 alまでの内部空間を分配空間 Aと呼び、第 1 の隔壁板 al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。
[0028] 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。 [0029] 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—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の開口端はジエネレ ータ 2内部である前記分配空間 Aに延出している。
[0030] 前記第 1の隔壁板 al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。
[0031] 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。
[0032] 前記気液混合室 7における第 1の隔壁板 la下面で、ジェネレータ 2の軸心位置に は、円錐部材 11がー体に垂設される。この円錐部材 11において、第 1の隔壁板 al 力 垂設される部位は単純な杆部 11aである力 杆部 11a下端は円錐状に形成され る円錐部 l ibとなっている。
[0033] 前記円錐部材 11の、特に円錐部 l ib周面は、第 1の隔壁板 al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 l ibテーパー状周面で受けるよう形成される。
[0034] また、円錐部材 11の円錐部 l ib周面には凹溝 12が設けられる。この凹溝 12は円 錐部 l ib周面に沿って設けられるよりも、複数の長溝からなり、し力、も互いに深さを異 ならせた状態で設けるほうがよい。
[0035] 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 つて設けられていて、互いに階層状をなしている。上記第 1の隔壁板 alに設けられる 第 2の連通孔 8bは外方に向って開口してレ、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つている。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 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 l ibおよび円錐部 l ibに設けられる 凹溝 12等で乱流発生機構ほ L流発生手段) Zが構成される。
[0039] 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 l ib 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。
[0040] 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 al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。
[0041] 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。
[0042] 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ゃ、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。 [0043] 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 扞部 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。
[0044] 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全重量が力かる。
[0045] 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。
[0046] 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。
[0047] 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、ステンレス材ゃ他の金属 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 10 β mの隙間が形成され てしまう。
[0048] 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、 z m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. 2 z m (200nm)程度の 超微小な状態に狭めることができる。
[0049] 一方、前記第 3の隔壁板 a3において、止め弁体 15の扞部 15aが揷通する開口部 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。
[0050] 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。
[0051] 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、それ力 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。
[0052] 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力 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。
[0053] 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 1 lb周面もしくは、円錐部 l ib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 l ib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。
[0054] 上述の部位で跳ね返った水滴は第 1の隔壁板 al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 レ、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。
[0055] 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 al、円錐部材 11、他の突条 9、および凹溝 1 0、 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。 [0056] 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。
[0057] 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 2 0に強制的に導かれ、かつ通過させられる。
[0058] 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. 2 x m (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。
[0059] 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。
[0060] 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. 2 μ ΐη (2 OOnm)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。
[0061] 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ぐ実施段階 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。
[0062] 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。
[0063] 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。
[0064] 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ぐ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。
[0065] 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。
[0066] 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、特殊な研磨技術ゃコ 一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。
[0067] 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。
[0068] 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。
[0069] 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。
[0070] 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。
[0071] 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。
[0072] 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。
[0073] 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、たとえば半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」 と呼ぶ）を対象とする。
[0074] 前記支持機構は、複数枚のウェハ 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外部との間に亘つて昇降自在に搬送する。当然ながら支持機 構は、ウェハ Wを搬送する際には、ウェハ 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、ウェハ 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力かからない構成となっている。
[0075] 前記処理槽 31における上端部外面の全周に亘つ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。
[0076] 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。
[0077] なお、支持機構に支持されたウェハ 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へ溢出する力 オーバ 一フロー槽 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 [0078] 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ェハ 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、全てのウェハ Wはナノ流体 中に浸漬される。
[0079] 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内へ導かれてレ、る。処理槽 31内におレ、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ェハ Wに対し均一 に集中して導かれ、ウェハ Wの洗浄処理に供される。
[0080] たとえウェハ 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ェハ Wとパーティクルとの間に侵入し介在して、パーテイク ルをウェハ 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 バブルによってウェハ Wから強制的に剥離され、ウェハ 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。
[0081] なお、洗浄処理装置 30として、複数枚のウェハ Wを処理槽 31内外へ搬送する支 持機構を備えたが、この支持機構にウェハ Wを処理槽 31内で回転駆動し、もしくは ウェハ Wを往復移動させる機能を備えて、ウェハ 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。
[0082] 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ぐ整 流機構 33に代って、もしくは整流機構 33に加えて、ウェハ 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、ウェハ 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。
[0083] もしくは、処理槽 31を備える代りに、単純にナノ流体をウェハ 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。
[0084] また、被処理体 Wとしてウェハを適用した力 これに限定されるものではなぐその 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。
図面の簡単な説明 [0085] [図 1]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。
[図 2]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
[0086] 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…乱流発生機構ほ L流発生手段）、ト' 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。

Claims

請求の範囲
[1] 直径が 1 μ m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 1 μ m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のレ、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なレ、し請求項 9のレ、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ぉレ、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なレ、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 レ、られることを特徴とする洗浄処理装置。
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