气体溶解液制造装置的制作方法

本发明涉及将第一原料的液体与第二原料的气体混合而制造供给液体的气体溶解液制造装置。

背景技术

近年来，伴随制造工艺的复杂化，电路图案的细微化，半导体设备工厂、液晶等电子部件制造工厂的制品的清洗工艺逐步提高。例如，使用在功能水(超纯水等)中溶解了高纯度的气体或溶解了高纯度气体和药品的特殊的液体(称为清洗液)，去除附着于硅晶片的微粒子、金属、有机物等。

作为清洗处理方式，除了同时浸渍多个硅晶片及对多个硅晶片重复清洗操作的“批量处理方式”以外，还与多品种少量生产的制品对应而采用对每一个晶片进行药品清洗及超纯水清洗的“单晶片处理方式”。单晶片处理方式与批量处理方式相比，每个晶片的清洗工序时间(单件工时)较长，清洗液的使用量较多，因此有缩短单件工时及降低清洗液使用量的需求。现在，为了在短时间的有效的清洗及降低清洗液使用量，单独或同时使用多个功能水以及药品，进行以短时间切换清洗工序的高级的清洗工艺。

作为功能水，使用在超纯水中溶解了臭氧气体的臭氧水。臭氧水一般由臭氧水制造装置制造。伴随清洗工艺的提高及复杂化，要求在短时间内的臭氧水向清洗装置的供给及停止，但现有的装置一旦停止臭氧水的制造，则直到能够再次供给要求臭氧浓度及要求流量的臭氧水为止需要一定的时间(启动时间)。因此，为了对应向清洗装置的臭氧水的供给要求，提出了能够制造与使用点所需要的量对应的臭氧水的臭氧水制造装置(例如参照专利文献1)。在现有的臭氧水制造装置中，作为将水和臭氧气体混合而产生臭氧水的混合器，使用了利用文丘里效应来混合水和气体的结构(例如，抽吸器、喷射器等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－64386号公报

发明概要

发明要解决的课题

然而，在现有的气体溶解液制造装置中，并未特别考虑使臭氧溶解于水时的溶解效率，有使臭氧溶解于水时的溶解效率的进一步提高的需求。

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气体溶解液制造装置，能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高。

用于解决课题的手段

本发明的气体溶解液制造装置具备：气体溶解部，该气体溶解部使第二原料的气体溶解于第一原料的液体而产生规定浓度的气体溶解液；以及气液分离部，该气液分离部将由所述气体溶解部产生的所述气体溶解液气液分离成向使用点供给的供给液体和从排气口排出的排出气体，所述气体溶解部具备：第一喷嘴，该第一喷嘴使所述第一原料的液体雾化；雾混合部，该雾混合部将由所述第一喷嘴雾化后的所述第一原料的液体与所述第二原料的气体混合，产生浓度比所述规定浓度高的高浓度的气体溶解液；以及液体混合部，该液体混合部将由所述雾混合部产生的高浓度的气体溶解液与第一原料的液体混合，产生所述规定浓度的气体溶解液。

根据该结构，在使第二原料的气体溶解于第一原料的液体而产生气体溶解液时，使第一原料的液体雾化(雾状的微粒化)而与第二原料的气体混合。由此，能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高，能够有效地进行气体溶解液的生成。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，所述气体溶解部具备第二喷嘴，该第二喷嘴对所述第二原料的气体进行整流并向所述雾混合部供给所述第二原料的气体，在所述雾混合部中，由所述第一喷嘴雾化后的所述第一原料的液体与由所述第二喷嘴整流后的所述第二原料的气体被混合，产生所述高浓度的气体溶解液。

根据该结构，在使第二原料的气体溶解于雾化后的第一原料的液体而产生气体溶解液时，对第二原料的气体进行整流而与第一原料的液体(雾化后的第一原料的液体)混合。由此，能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高，能够有效地进行气体溶解液的生成。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，在所述雾混合部中，所述第一喷嘴与所述第二喷嘴相对配置。

根据该结构，从相对配置的第一喷嘴和第二喷嘴供给第一原料的液体(雾化后的第一原料的液体)和第二原料的气体，因此高效地混合第一原料的液体(雾化后的第一原料的液体)与第二原料的气体。由此，能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高，能够有效地进行气体溶解液的生成。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，所述雾混合部具备连接部，该连接部具有开口，由所述雾混合部产生的气体溶解液经由所述开口向所述液体混合部供给，所述开口的直径在10mm以下。

根据该结构，由雾混合部产生的气体溶解液经由连接部的开口向液体混合部供给。在该情况下，在连接部的开口的直径在10mm以下，因此向液体混合部供给的气体溶解液难以经由连接部的开口从液体混合部向雾混合部逆流。由此，能够抑制向液体混合部供给的气体溶解液从液体混合部向雾混合部逆流。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，所述连接部也可以具有直径朝向所述开口渐渐变小的形状。

根据该结构，连接部具有直径朝向开口渐渐变小的形状(漏斗形状)，因此向液体混合部供给的气体溶解液难以经由连接部(从开口观察时直径渐渐变大)从液体混合部向雾混合部逆流。由此，能够抑制向液体混合部供给的气体溶解液从液体混合部向雾混合部逆流。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，向所述雾混合部供给的所述第一原料的液体和所述第二原料的气体的压力也可以设定为高于向所述液体混合部供给的所述第一原料的液体的压力。

根据该结构，雾混合部的内部的压力(向雾混合部供给的第一原料的液体和第二原料的气体的压力)高于液体混合部的内部的压力(向液体混合部供给的第一原料的液体的压力)，因此难以从液体混合部向雾混合部逆流。由此，能够抑制向液体混合部供给的气体溶解液从液体混合部向雾混合部逆流。

另外，在本发明的气体溶解液制造装置中，也可以是，所述第一原料的液体是纯水或硫酸，所述第二原料的气体是臭氧、氢气、氮气、二氧化碳、氧气、氩气、氙气中的任意一个或由它们的组合构成的气体。

根据本发明，能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的气体溶解液制造装置的结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式的气体溶解部的结构的说明图。

图3是用于本发明的实施方式的装置启动/停止时的动作说明的流程图。

图4是用于本发明的实施方式的臭氧浓度调整时的动作说明的流程图。

图5是用于本发明的实施方式的臭氧水流量调整时的动作说明的流程图。

符号说明

1气体溶解液制造装置

2雾水供给部

3主水供给部

4臭氧气体供给部

5气体溶解部

6使用点

7排气口

8气液分离部

9第一喷嘴

10第二喷嘴

11雾混合部

12液体混合部

13连接部

14开口

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，例示了半导体设备、液晶等电子部件的清洗所使用的臭氧水制造装置的情况。

参照附图，对本发明的实施方式的气体溶解液制造装置的结构进行说明。图1是表示本实施方式的气体溶解液制造装置的结构的框图。如图1所示，气体溶解液制造装置1具备：作为第一原料的液体(纯水)的供给源的雾水供给部2及主水供给部3、作为第二原料的气体(臭氧气体)的供给源的臭氧气体供给部4、使第二原料的气体(臭氧气体)溶解于第一原料的液体(纯水)而产生规定浓度的气体溶解液(臭氧水)的气体溶解部5。另外，该气体溶解液制造装置1具备气液分离部8，该气液分离部8将由气体溶解部5产生的气体溶解液分离成向使用点6供给的供给液体(臭氧水)和从排气口7排出的排出气体(气体)。

图2是表示作为本发明的特征的气体溶解部5的结构的说明图。如图2所示，气体溶解部5具备：使从雾水供给部2供给的纯水雾化的第一喷嘴9；对从臭氧气体供给部4供给的臭氧气体进行整流的第二喷嘴10；将由第一喷嘴9雾化后的纯水与由第二喷嘴10整流后的臭氧气体混合而产生浓度比规定浓度高的高浓度的臭氧水的雾混合部11。在雾混合部11中，第一喷嘴9与第二喷嘴10相对而配置。另外，气体溶解部5具备液体混合部12，该液体混合部12将由雾混合部11产生的高浓度的臭氧水与从主水供给部3供给的纯水混合而产生规定浓度的气体溶解液。雾混合部11例如由腔室构成，液体混合部12例如由配管构成。

另外，如图2所示，雾混合部11经由连接部13与液体混合部12连接。连接部13具有圆形状的开口14，由雾混合部11产生的臭氧水经由开口14向液体混合部12供给。该开口14的直径在10mm以下。另外，连接部13具有直径朝向开口14渐渐变小的形状(漏斗形状)。进一步地，在本实施方式中，向雾混合部11供给的纯水的压力p1和臭氧气体的压力p2设定为高于向液体混合部12供给的纯水的压力p0(p1≈p2＞p0)。

在本实施方式的气体溶解液制造装置1中，为了将向雾混合部11供给的纯水的压力p1和臭氧气体的压力p2保持为高于向液体混合部12供给的纯水的压力p0，进行各种各样的控制。以下，参照图3～图5的流程图对其动作进行说明。

图3是对使本实施方式的气体溶解液制造装置1启动或停止时的动作进行说明的流程图。如图3所示，在气体溶解液制造装置1中，当进行装置的启动操作时(s1)，以压力p1开始来自雾水供给部2的纯水的供给，并且以压力p2开始来自臭氧气体供给部4的臭氧气体的供给(s2)，之后，以压力p0开始来自主水供给部3的纯水的供给(s3)。当进行装置的停止操作时(s4)，停止来自主水供给部3的纯水的供给(s5)，之后，停止来雾水供给部2的纯水的供给，并且停止来自臭氧气体供给部4的臭氧气体的供给(s6)。如此，向雾混合部11供给的纯水的压力p1和臭氧气体的压力p2被保持为高于向液体混合部12供给的纯水的压力p0。

图4是对本实施方式的气体溶解液制造装置1中调整供给液体即臭氧水的臭氧浓度时的动作进行说明的流程图。如图4所示，在气体溶解液制造装置1中，当进行提高臭氧水的浓度的操作时(s10)，使从雾水供给部2供给的纯水的流量增加，并且使从臭氧气体供给部4供给的臭氧气体的流量增加(s11)。另一方面，当进行降低臭氧水的浓度的操作时(s12)，使从雾水供给部2供给的纯水的流量减少，并且使从臭氧气体供给部4供给的臭氧气体的流量减少(s13)。如此，向雾混合部11供给的纯水的压力p1和臭氧气体的压力p2被保持为高于向液体混合部12供给的纯水的压力p0。

图5是对本实施方式的气体溶解液制造装置1中调整供给液体即臭氧水的流量时的动作进行说明的流程图。如图5所示，在气体溶解液制造装置1中，当进行提高臭氧水的流量的操作时(s20)，使从雾水供给部2供给纯水的压力p1增加而流量增加，并且使从臭氧气体供给部4供给臭氧气体的压力p2增加而流量增加后(s21)，使从主水供给部3供给的纯水的流量增加(s22)。另一方面，当进行降低臭氧水的流量的操作时(s23)，使从主水供给部3供给的纯水的流量减少后(s24)，使从雾水供给部2供给的纯水的流量减少，并且使从臭氧气体供给部4供给的臭氧气体的流量减少(s25)。如此，向雾混合部11供给的纯水的压力p1和臭氧气体的压力p2被保持为高于向液体混合部12供给的纯水的压力p0。

根据这样的本实施方式的气体溶解液制造装置1，在使臭氧气体溶解于纯水而产生臭氧水时，使纯水雾化(雾状的微粒化)而与臭氧气体混合。由此，能够使臭氧气体溶解于纯水时的溶解效率提高，能够有效地进行臭氧水的生成。

另外，在本实施方式中，在使臭氧气体溶解于雾化后的纯水而产生臭氧水时，对臭氧气体进行整流而与纯水(雾化后的纯水)混合。由此，能够使臭氧气体溶解于纯水时的溶解效率提高，能够有效地进行臭氧水的生成。

另外，在本实施方式中，从相对配置的第一喷嘴9和第二喷嘴10供给纯水(雾化后的纯水)和臭氧气体，因此高效地混合纯水(雾化后的纯水)与臭氧气体。由此，能够使臭氧气体溶解于纯水时的溶解效率提高，能够有效地进行臭氧水的生成。

另外，在本实施方式中，由雾混合部11产生的臭氧水经由连接部13的开口14向液体混合部12供给。在该情况下，在连接部13的开口14的直径在10mm以下，因此向液体混合部12供给的臭氧水难以经由连接部13的开口14从液体混合部12向雾混合部11逆流。由此，能够抑制向液体混合部12供给的臭氧水从液体混合部12向雾混合部11逆流。

另外，在本实施方式中，连接部13具有直径朝向开口14渐渐变小的形状(漏斗形状)，因此向液体混合部12供给的臭氧水难以经由连接部13(从开口14观察时直径渐渐变大)从液体混合部12向雾混合部11逆流。由此，能够抑制向液体混合部12供给的臭氧水从液体混合部12向雾混合部11逆流。

另外，在本实施方式中，雾混合部11的内部的压力(向雾混合部11供给的纯水和臭氧气体的压力)高于液体混合部12的内部的压力(向液体混合部12供给的纯水的压力)，因此难以从液体混合部12向雾混合部11逆流。由此，能够抑制向液体混合部12供给的臭氧水从液体混合部12向雾混合部11逆流。

另外，在将气体溶解液制造装置作为臭氧水生成装置的情况下，也可以在未图示的框体的内部设置检测框体内的臭氧浓度的未图示的臭氧检测部和控制部。该臭氧检测部与控制部(未图示)电连接。由此，万一有臭氧泄漏，也能够尽早检测到，能够提高装置的安全性。

以上，通过例示对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不限定于此，能够在权利要求所述的范围内供给目的而变更、变形。

例如，在以上的说明中，对第一原料的液体为纯水，第二原料的气体为臭氧气体的情况进行了说明，但使用纯水以外的液体(例如，硫酸等)作为第一原料的液体，使用臭氧气体以外的气体(例如，氢气、氮气、二氧化碳、氧气、氩气、氙气等)作为第二原料的气体，也同样能够实施。或者，例如也可以将多个气体溶解液制造装置设置于一个站点，以对于一个使用点供给多个供给液体。由此，例如，为了将漂浮金属和有机微粒子从基板上去除，还能够在同一使用点使用臭氧添加水和氢气添加水。

产业实用性

综上，本发明的气体溶解液制造装置具有如下效果：能够使第二原料的气体溶解于第一原料的液体时的溶解效率提高，作为用于半导体设备、液晶等电子部件的清洗的臭氧水制造装置等是有用的。