气体溶解液制造装置的制作方法

本发明涉及将作为气体溶解液的原料的气体与液体混合而生成气体溶解液的气体溶解液制造装置。

背景技术：

近年，伴随制造过程的复杂化、电路图案的微细化，半导体器件、液晶等电子部件的制造工厂的清洗方法越来越高度集成化。一般地，在硅晶片的清洗中，使用将高纯度的气体溶解于被称为功能水的液体(例如纯水)而得到的特殊的清洗液(气体溶解液)，除去附着于硅晶片的微粒子、金属污染、有机污染等。

用于清洗的臭氧水等气体溶解液由气体溶解液制造装置制造，并被供给到清洗装置等使用点。在气体溶解液制造装置中，在气体溶解部(臭氧溶解机构)将作为气体溶解液的原料的气体(臭氧气体)与液体(纯水)混合而生成气体溶解液(臭氧水)。所生成的气体溶解液在气液分离部被气液分离为向使用点供给的供给液体和从排气口排出的排出气体。

一直以来，期望将该排出气体(未溶解于气体溶解液的气体)进行再利用。因此，以往，提出了一种如下的臭氧水制造系统：在向使用点供给的供给管线(气体溶解部的下游侧)设置其他的气体溶解部(其他的臭氧溶解机构)，从而将未溶解的臭氧气体进行再利用(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-188246号公报

在以往的臭氧水制造系统中，其他的气体溶解部(其他的臭氧溶解机构)设置于向使用点供给的供给管线(气体溶解部的下游侧)，但是，在气体溶解部的下游侧，臭氧气体的溶解浓度高，因此存在难以在其他的气体溶解部进一步使臭氧气体溶解、即难以生成高浓度的臭氧水的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种如下的气体溶解液制造装置：容易将未溶解于气体溶解液的气体进行再利用来生成高浓度的气体溶解液。

本发明的气体溶解液制造装置具备：气体供给管线，该气体供给管线供给作为气体溶解液的原料的气体；液体供给管线，该液体供给管线供给作为气体溶解液的原料的液体；气体溶解液生成部，该气体溶解液生成部将所述气体与所述液体混合而生成气体溶解液；气液分离部，该气液分离部将生成的所述气体溶解液气液分离为向使用点供给的供给液体和从排气口排出的排出气体；以及气体溶解部，该气体溶解部设置于所述液体供给管线，且使气液分离后的所述排出气体溶解于所述液体，所述气体溶解部由中空纤维膜构成，该中空纤维膜由气体透过性膜构成。

根据该结构，从气体供给管线供给的气体和从液体供给管线供给的液体在气体溶解液生成部混合而生成气体溶解液，在气液分离部被气液分离为向使用点供给的供给液体和从排气口排出的排出气体。排出气体(未溶解于气体溶解液的气体)在设置于液体供给管线(气体溶解液生成部的上游侧)的气体溶解部溶解于作为气体溶解液的原料的液体。这样，能够将排出气体(未溶解于气体溶解液的气体)在液体供给管线(气体溶解液生成部的上游侧)进行再利用。在该情况下，由于气体溶解部由中空纤维膜构成而该中空纤维膜由气体透过性膜构成，因此能够在气体和液体被膜(由气体透过性膜构成的中空纤维膜)隔离的状态下以比液体的压力低的压力供给气体，能够使排出气体高效地溶解于液体。由此，容易将未溶解于气体溶解液的气体进行再利用来生成高浓度的气体溶解液。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述液体供给管线设置有升压泵，该升压泵使向所述气体溶解液生成部供给的所述液体的压力上升，所述气体溶解部在所述液体供给管线中与所述升压泵相比设置于下游侧。

根据该结构，气体溶解部与升压泵相比设置于下游侧(后段)，因此向气体溶解部供给的液体的压力变高。因此，向气体溶解部供给的排出气体的压力比液体的压力低，能够在气体溶解部使排出气体容易地溶解于液体。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述液体供给管线设置有升压泵，该升压泵使向所述气体溶解液生成部供给的所述液体的压力上升，所述气体溶解部在所述液体供给管线中与所述升压泵相比设置于上游侧，在所述气体溶解部与所述气液分离部之间具备使气液分离后的所述排出气体的压力下降的压力调整部。

根据该结构，在气体溶解部与升压泵相比设置于上游侧(前段)的情况下，通过压力调整部降低向气体溶解部供给的排出气体的压力。因此，能够使向气体溶解部供给的排出气体的压力比液体的压力低，能够在气体溶解部使排出气体高效地溶解于液体。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，向所述气体溶解部供给的所述排出气体的压力也可以设定为比向所述气体溶解部供给的所述液体的压力低。

根据该结构，向气体溶解部供给的排出气体的压力被设定为比液体的压力低，因此能够在气体溶解部扩散溶解排出气体，能够生成没有气泡的气体溶解液。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，具备：送出管线，该送出管线从所述气液分离部向所述使用点送出所述供给液体；以及排水管线，该排水管线从所述送出管线分支地设置，并与排水口连接，在所述排出管线连接有稀释管线，该稀释管线供给用于稀释所述供给液体的稀释用液体，在所述稀释管线设置有调整所述稀释用液体的流量的流量调整部。

根据该结构，当在使用点不使用供给液体时从排水口排水的情况下，能够用稀释用液体稀释供给液体(高浓度的气体溶解液)而降低对设备、环境等的影响。在该情况下，由于在稀释管线设置有流量调整部，因此能够适当地调整稀释用液体的流量。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，所述流量调整部根据输送至所述排水管线的所述供给液体的流量来调整所述稀释用液体的流量。

根据该结构，能够根据输送至排水管线的供给液体(高浓度的气体溶解液)的流量来适当地调整稀释用液体的流量。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述排水管线设置有浓度测定部，该浓度测定部对输送至所述排水口的所述供给液体的浓度进行测定，所述流量调整部根据由所述浓度测定部测定出的所述供给液体的浓度来调整所述稀释用液体的流量。

根据该结构，能够根据输送至排水口的供给液体(高浓度的气体溶解液)的浓度来适当地调整稀释用液体的流量。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述排水管线设置有压力释放阀，所述浓度测定部设置在所述压力释放阀的下游侧，所述稀释管线在所述压力释放阀的下游侧与所述排水管线连接。

根据该结构，根据在压力释放阀的下游侧测定出的供给液体(高浓度的气体溶解液)的浓度来调整稀释用液体的流量，在压力释放阀的下游侧稀释供给液体(高浓度的气体溶解液)。在该情况下，在压力释放阀的下游侧进行稀释(使稀释用液体流入压力被释放后的供给液体)，因此不需要使稀释用液体升压。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述排水管线设置有压力释放阀，所述浓度测定部设置在所述压力释放阀的上游侧，所述稀释管线在所述压力释放阀的上游侧与所述排水管线连接，在所述稀释管线设置有升压泵。

根据该结构，根据在压力释放阀的上游侧测定出的供给液体(高浓度的气体溶解液)的浓度来调整稀释用液体的流量，在压力释放阀的下游侧稀释供给液体(高浓度的气体溶解液)。在该情况下，在压力释放阀的上游侧(在供给液体中没有由于压力释放的影响引起的气泡产生的状态下)测定供给液体的浓度，因此能够准确地测定供给液体的浓度。因此，能够根据供给液体的浓度来适当地调整稀释用液体的流量。

根据本发明，容易将未溶解于气体溶解液的气体进行再利用来生成高浓度的气体溶解液。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式中的臭氧水制造装置的说明图。

图2是本发明的第一实施方式中的臭氧水制造装置的变形例1的说明图。

图3是本发明的第一实施方式中的臭氧水制造装置的变形例2的说明图。

图4是本发明的第一实施方式中的臭氧水制造装置的变形例3的说明图。

图5是本发明的第二实施方式中的臭氧水制造装置的说明图。

图6是本发明的第二实施方式中的臭氧水制造装置的变形例1的说明图。

图7是本发明的第二实施方式中的臭氧水制造装置的变形例2的说明图。

图8是本发明的第二实施方式中的臭氧水制造装置的变形例3的说明图。

符号的说明

1臭氧水制造装置(气体溶解液制造装置)

2气体供给管线

3液体供给管线

4臭氧水生成部(气体溶解液生成部)

5气液分离部

6臭氧气体溶解部(气体溶解部)

7排气管线

8分解催化剂

9压力调整部

10升压泵

11空气驱动阀

12流量计

13送出管线

14排水管线

15浓度计

16压力传感器

17流量计

18空气驱动阀

19手动阀

20空气驱动阀

21手动阀(压力释放阀)

22稀释管线

23流量调整部

24流量计

25浓度测定部

26升压泵

27压力调整部

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式的气体溶解液制造装置进行说明。在本实施方式中，对用于在半导体器件、液晶等电子部件的制造过程中使用的臭氧水的制造等的气体溶解液制造装置(臭氧水制造装置)的情况进行例示。

(第一实施方式)

参照附图对本发明的第一实施方式的臭氧水制造装置的结构进行说明。图1是表示本实施方式的臭氧水制造装置的说明图。如图1所示，臭氧水制造装置1具备：气体供给管线2，该气体供给管线供给作为臭氧水的原料的气体(臭氧气体)；液体供给管线3，该液体供给管线供给作为臭氧水的原料的液体(纯水等原料水)；以及臭氧水生成部4，该臭氧水生成部将臭氧气体与原料水混合而生成气体溶解液(臭氧水)。

臭氧水生成部4由气体溶解喷嘴构成。作为气体溶解喷嘴，能够使用例如喷射器、吸气器。喷射器、吸气器能够利用文丘里效应来使臭氧气体溶解于纯水。

另外，如图1所示，臭氧水制造装置1具备：气液分离部5，该气液分离部将生成的臭氧水气液分离为向使用点供给的供给液体(臭氧水)和从排气口排出的排出气体(臭氧气体)；以及臭氧气体溶解部6，该臭氧气体溶解部设置于液体供给管线3，使气液分离后的排出臭氧气体溶解于原料水。臭氧气体溶解部6由中空纤维膜构成，而该中空纤维膜由气体透过性膜构成。

臭氧水制造装置1具备从臭氧气体溶解部6向排气口送出排出气体(臭氧气体)的排气管线7。在排气管线7设置有用于分解排出气体(臭氧气体)的分解催化剂8和调整排出气体(臭氧气体)的压力的压力调整部9。

另外，在液体供给管线3设置有使向气体溶解喷嘴供给的原料水的压力上升的升压泵10。另外，在液体供给管线3设置有空气驱动阀11和流量计12。臭氧气体溶解部6在液体供给管线3中与升压泵10相比设置于下游侧。并且，向臭氧气体溶解部6供给的排出臭氧气体的压力被设定为比向臭氧气体溶解部6供给的原料水的压力低。

而且，如图1所示，臭氧水制造装置1具备从气液分离部5向使用点送出臭氧水的送出管线13、和从送出管线13分支地设置并与排水口连接的排水管线14。在送出管线13设置有浓度计15、压力传感器16和流量计17。另外，在送出管线13设置有空气驱动阀18和手动阀19。而且，在排出管线设置有空气驱动阀20和手动阀21。

根据这样的第一实施方式的臭氧水制造装置1，从气体供给管线2供给的臭氧气体和从液体供给管线3供给的原料水在气体溶解喷嘴混合而生成臭氧水，在气液分离部5被气液分离为向使用点供给的臭氧水和从排气口排出的排出臭氧气体。排出臭氧气体(未溶解于臭氧水的臭氧气体)在设置于液体供给管线3(气体溶解喷嘴的上游侧)的臭氧气体溶解部6溶解于作为臭氧水的原料的原料水。这样，能够将排出臭氧气体(未溶解于臭氧水的臭氧气体)在液体供给管线3(气体溶解喷嘴的上游侧)进行再利用。

在该情况下，由于臭氧气体溶解部6由中空纤维膜构成，而该中空纤维膜由气体透过性膜构成，因此能够在臭氧气体与原料水被膜(由气体透过性膜构成的中空纤维膜)隔离的状态下以比原料水的压力低的压力供给臭氧气体，能够使排出臭氧气体高效地溶解于原料水。由此，容易将未溶解于臭氧水的臭氧气体进行再利用来生成高浓度的臭氧水。

在本实施方式中，臭氧气体溶解部6与升压泵10相比设置于下游侧(后段)，因此向臭氧气体溶解部6供给的原料水的压力变高。因此，向臭氧气体溶解部6供给的排出臭氧气体的压力比原料水的压力低，能够在臭氧气体溶解部6使排出臭氧气体容易地溶解于原料水。

另外，在本实施方式中，向臭氧气体溶解部6供给的排出臭氧气体的压力被设定为比原料水的压力低，因此能够在臭氧气体溶解部6使排出臭氧气体扩散溶解，能够生成没有气泡的臭氧水。

(变形例1)

图2是表示第一实施方式的臭氧水制造装置1的变形例1的图。如图2所示，在变形例1中，在排出管线连接有供给用于稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)的稀释用液体(纯水)的稀释管线22。在稀释管线22设置有调整稀释用纯水的流量的流量调整部23和测定稀释用纯水的流量的流量计24。流量调整部23例如由带有流量调整旋钮的空气驱动阀构成，能够根据输送至排水管线14的臭氧水的流量来手动调整稀释用纯水的流量。

根据这样的变形例1，在使用点不使用臭氧水时从排水口排水的情况下，能够用稀释用纯水稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)而降低对设备、环境等的影响。在该情况下，由于在稀释管线22设置有流量调整部23，因此能够适当地调整稀释用纯水的流量。

另外，在变形例1中，能够根据输送至排水管线14的臭氧水(高浓度的臭氧水)的流量来适当地调整稀释用纯水的流量。

(变形例2)

图3是表示第一实施方式的臭氧水制造装置1的变形例2的图。如图3所示，在变形例2中，在排水管线14设置有对输送至排水口的臭氧水的浓度进行测定的浓度测定部25。流量调整部23例如由电动气动调节阀构成，能够根据由浓度测定部25测定出的臭氧水的浓度来自动地调整稀释用纯水的流量。

在该情况下，排水管线14的手动阀21发挥作为压力释放阀的作用。浓度测定部25设置在手动阀21(压力释放阀)的下游侧，稀释管线22在手动阀21(压力释放阀)的下游侧与排水管线14连接。

根据这样的变形例2，能够根据输送至排水口的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来适当地调整稀释用纯水的流量。

另外，在变形例2中，根据在手动阀21(压力释放阀)的下游侧测定出的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来调整稀释用纯水的流量，在手动阀21(压力释放阀)的下游侧稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)。在该情况下，在手动阀21(压力释放阀)的下游侧进行稀释(使稀释用纯水流入压力被释放后的臭氧水)，因此不需要使稀释用纯水升压。

(变形例3)

图4是表示第一实施方式的臭氧水制造装置1的变形例3的图。如图4所示，在变形例3中，浓度测定部25设置于压力释放阀的上游侧，稀释管线22在压力释放阀的上游侧与排水管线14连接。在该情况下，在稀释管线22设置有用于提高稀释用纯水的压力的升压泵26。另外，流量调整部23例如由带有流量调整旋钮的空气驱动阀构成，能够根据输送至排水管线14的臭氧水的流量来手动调整稀释用纯水的流量。

根据这样的变形例3，根据在压力释放阀的上游侧测定出的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来调整稀释用纯水的流量，在压力释放阀的下游侧稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)。在该情况下，由于在压力释放阀的上游侧(在臭氧水中没有由于压力释放的影响引起的气泡产生的状态下)测定臭氧水的浓度，因此能够准确地测定臭氧水的浓度。因此，能够根据臭氧水的浓度来适当地调整稀释用纯水的流量。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式的臭氧水制造装置1进行说明。在此，对第二实施方式的臭氧水制造装置1以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。在此，只要没有特别提及，本实施方式的结构和动作与第一实施方式相同。

在第二实施方式中，臭氧气体溶解部6在液体供给管线3中与升压泵10相比设置于上游侧，在臭氧气体溶解部6与气液分离部5之间具备使气液分离后的排出臭氧气体的压力下降的压力调整部27。

通过这样的第二实施方式的臭氧水制造装置1，也能够起到与第一实施方式相同的作用效果。

即，从气体供给管线2供给的臭氧气体和从液体供给管线3供给的原料水在气体溶解喷嘴混合而生成臭氧水，在气液分离部5被气液分离为向使用点供给的臭氧水和从排气口排出的排出臭氧气体。排出臭氧气体(未溶解于臭氧水的臭氧气体)在设置于液体供给管线3(气体溶解喷嘴的上游侧)的臭氧气体溶解部6溶解于作为臭氧水的原料的原料水。这样，能够将排出臭氧气体(未溶解于臭氧水的臭氧气体)在液体供给管线3(气体溶解喷嘴的上游侧)进行再利用。

在该情况下，由于臭氧气体溶解部6由中空纤维膜构成而该中空纤维膜由气体透过性膜构成，因此也能够在臭氧气体与原料水被膜(由气体透过性膜构成的中空纤维膜)隔离的状态下以比原料水的压力低的压力供给臭氧气体，能够使排出臭氧气体高效地溶解于原料水。由此，容易将未溶解于臭氧水的臭氧气体进行再利用来生成高浓度的臭氧水。

在本实施方式中，在臭氧气体溶解部6与升压泵10相比设置于上游侧(前段)的情况下，通过压力调整部27降低向臭氧气体溶解部6供给的排出臭氧气体的压力。因此，能够使向臭氧气体溶解部6供给的排出臭氧气体的压力比原料水的压力低，能够在臭氧气体溶解部6使排出臭氧气体高效地溶解于原料水。

(变形例1)

图6是表示第二实施方式的臭氧水制造装置1的变形例1的图。如图6所示，在变形例1中，在排出管线连接有供给用于稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)的稀释用液体(纯水)的稀释管线22。在稀释管线22设置有调整稀释用纯水的流量的流量调整部23和测定稀释用纯水的流量的流量计24。流量调整部23例如由带有流量调整旋钮的空气驱动阀构成，能够根据输送至排水管线14的臭氧水的流量来手动调整稀释用纯水的流量。

根据这样的变形例1，当在使用点不使用臭氧水时从排水口排水的情况下，能够用稀释用纯水稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)而降低对设备、环境等的影响。在该情况下，由于在稀释管线22设置有流量调整部23，因此能够适当地调整稀释用纯水的流量。

另外，在变形例1中，能够根据输送至排水管线14的臭氧水(高浓度的臭氧水)的流量来适当地调整稀释用纯水的流量。

(变形例2)

图7是表示第二实施方式的臭氧水制造装置1的变形例2的图。如图7所示，在变形例2中，在排水管线14设置有对输送至排水口的臭氧水的浓度进行测定的浓度测定部25。流量调整部23例如由电动气动调节阀构成，能够根据由浓度测定部25测定出的臭氧水的浓度来自动地调整稀释用纯水的流量。

在该情况下，排水管线14的手动阀21发挥作为压力释放阀的作用。浓度测定部25设置在手动阀21(压力释放阀)的下游侧，稀释管线22在手动阀21(压力释放阀)的下游侧与排水管线14连接。

根据这样的变形例2，能够根据输送至排水口的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来适当地调整稀释用纯水的流量。

另外，在变形例2中，根据在手动阀21(压力释放阀)的下游侧测定出的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来调整稀释用纯水的流量，在手动阀21(压力释放阀)的下游侧稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)。在该情况下，在手动阀21(压力释放阀)的下游侧进行稀释(使稀释用纯水流入压力被释放后的臭氧水)，因此不需要使稀释用纯水升压。

(变形例3)

图8是表示第二实施方式的臭氧水制造装置1的变形例3的图。如图8所示，在变形例3中，浓度测定部25设置于压力释放阀的上游侧，稀释管线22在压力释放阀的上游侧与排水管线14连接。在该情况下，在稀释管线22设置有用于提高稀释用纯水的压力的升压泵26。另外，流量调整部23例如由带有流量调整旋钮的空气驱动阀构成，能够根据输送至排水管线14的臭氧水的流量来手动调整稀释用纯水的流量。

根据这样的变形例3，根据在压力释放阀的上游侧测定出的臭氧水(高浓度的臭氧水)的浓度来调整稀释用纯水的流量，在压力释放阀的下游侧稀释臭氧水(高浓度的臭氧水)。在该情况下，由于在压力释放阀的上游侧(在臭氧水中没有由于压力释放的影响引起的气泡产生的状态下)测定臭氧水的浓度，因此能够准确地测定臭氧水的浓度。因此，能够根据臭氧水的浓度来适当地调整稀释用纯水的流量。

以上，通过例示说明了本发明的实施方式，但本发明的范围并不限定于此，能够在权利要求所记载的范围内根据目的进行变更、变形。

产业上的可利用性

如上所述，本发明涉及的气体溶解液制造装置具有容易将未溶解于气体溶解液的气体进行再利用来生成高浓度的气体溶解液的效果，适用于在半导体器件、液晶等电子部件的制造过程中所使用的臭氧水的制造等，是有用的。