本発明は、ガス溶解水供給システムに係� ��、特に、半導体用のシリコンウェハ、フラ� ��トパネルディスプレイ用のガラス基板等の� ��浄水供給システム等に好適なガス溶解水供� ��システムに関する。

 半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基� ��、フォトマスク用石英基板などの電子材料� ��表面から、微粒子、有機物、金属などを除� ��するために、いわゆるRCA洗浄法と呼ばれる� ��酸化水素をベースとする濃厚薬液による高� ��でのウェット洗浄が行われていた。RCA洗浄� ��は、電子材料の表面の金属などを除去する� ��めに有効な方法であるが、高濃度の酸、ア� ��カリや過酸化水素を多量に使用するために� ��廃液中にこれらの薬液が排出され、廃液処� ��において中和や沈殿処理などに多大な負担� ��かかるとともに、多量の汚泥が発生する。

 そこで、特定のガスを超純水に溶解し、� ��要に応じて微量の薬品を添加して調製した� ��能性洗浄水が高濃度薬液に代わって使用さ� ��るようになってきている。機能性洗浄水に� ��いられる特定のガスとしては、水素ガス、� ��素ガス、オゾンガス、希ガス、炭酸ガスな� ��がある。特に、アンモニアを極微量添加し� ��水素ガス溶解水、酸素ガス溶解水、アルゴ� ��などの希ガス溶解水、炭酸ガス溶解水は、� ��音波を併用した洗浄工程で使用すると、極� ��て高い微粒子除去効果を発揮する。

 ガス溶解水は、ガス溶解水製造装置で製造� ��れたのち、いったん貯留タンクに貯留され� ��配管を通してユースポイントに送られる。� ��ースポイントで使用されなかった余剰のガ� ��溶解水は、循環配管により返送される(例え ば特許文献1)。

特開2000-271549

 以下、図面を参照して実施の形態につい� ��説明する。

 図1,2は、それぞれ本発明の実施の形態に� ��るガス(この実施の形態では酸素)溶解水供� �装置の一態様の説明図である。まず図1につ� ��て説明する。

 貯留槽1に、ガス(酸素)を溶解させた水で� ��洗浄物を洗浄した後の排水(洗浄排水)が配� �15を経由して返送され、また、補給水配管1a� ��経由して補給水が供給される。補給水とし� ��は洗浄に供することが可能な程度の清浄度� ��有する純水又は超純水もしくは別装置で製� ��されたガス(酸素)溶解水が望ましい。

 貯留槽1の清浄度を保つために、パージガ ス配管1bからパージガスを供給し、圧力調整� ��構1cにて大気圧よりも若干例えば10~50mmAq程� �、好ましくは30mmAq程度高い圧力となるよう� �貯留槽1内を圧力調整し、外気が混入しない� ��うにしてもよい。なお、洗浄物の要求清浄� ��が高くない場合は、必ずしもパージガスは� ��要としない。また、安全性を考慮した上で� ��パージガスとして、溶解させるガスと同一� ��ガス(酸素)を用いれば、貯留槽1における該� ��スの水からの気散が抑制できるので好まし� ��。

 貯留槽1は後述の洗浄処理槽14と兼ねるこ� ��もできる。この場合、洗浄処理槽に補給水� ��管1aが接続される。

 貯留槽1内の水は、圧送ポンプ2及び水温� �一定に保つための熱交換器3を経由して、純� ��装置4に送られる。この純化装置4では、水� �に存在する、洗浄に実質的に影響を与える� �物を一部の水とともに除去する。

 なお、熱交換器3は、主に循環中に昇温す る分を冷却するのに用いられるが、熱交換器 を設置せず、昇温した水を洗浄に用いても良 い。また、逆に加温してもよい。熱交換器3� �設置場所は、純化装置4よりも上流側が望ま� ��い。

 純化装置4としては、例えば、UF膜、MF膜� �どが用いられ、異物はブライン水と共に系� �へ排出される。

 補給水の補給場所は貯留槽1から、純化装 置4の2次側の間でいずれでも良い。純化装置4 の処理水量を少なくして異物を効率的に除去 する観点からすると、純化装置4の2次側が好� ��であるが、装置運転上、複雑な制御を伴う� ��で、補給水の制御が容易な貯留槽1に補給す るのが好ましい。例えば、貯留槽1内の水位� �一定に保つように補給水量を調整すれば、� �質的に系外へ排出される水量とつりあわせ� �ことができ、制御も容易となる。

 純化装置4で異物が除去された水は、流量 計5を経て、脱気装置6へ送られる。この脱気� ��置6としては、脱気膜6aを備えた脱気膜装置� ��好適である。脱気膜6aで気相室と水室とが� �てられている。この気相室内を真空ポンプ6b にて吸引することで、水中の溶存ガスが脱気 される。気相室の凝縮水の排出をスムーズに するために、気相室の下端から吸引すること が望ましい。真空ポンプ6bに制限はなく、水� ��式やスクロール式などが用いられるが、真� ��の発生にオイルを用いるものはオイルが逆� ��散して脱気膜を汚染することがあるので、� ��イルレスのものが望ましい。

 脱気装置6からの脱気水はガス溶解装置7� �送水される。ガス溶解装置7としては、膜7a� �よって気相室と水室とを隔てたガス溶解膜� �ジュールが好適である。気相室に酸素供給� �8から調整弁8a、流量計8bを介して酸素ガスが 導入される。酸素ガスは、膜7aを透過して水� ��内の水に溶解する。余剰の酸素ガスは、ガ� ��排出弁9aを有した排ガスライン9から系外に� ��出される。

 ガス溶解膜モジュールの気相室に溜まる� ��縮水を排出するために、その水量で溶解す� ��ガス量より多い量のガスを溶解膜モジュー� ��に供給し、膜モジュールの下端を大気開放� ��して、供給したガスのうち溶解しなかった� ��剰分を排出しながら、ガスを溶解させる場� ��、ガス排出弁9aを開けて、一部のガスを排� �ライン9から排出しながらガス溶解運転を行� ��のが好ましい。この場合のガスの供給量は� ��この水量、水温での飽和ガスの量を1とした 場合、1.1~1.5倍程度が望ましく1.2~1.4倍程度が� ��済的な観点と排出性から好ましい。溶存ガ� ��濃度の調整は供給ガスの濃度を変えること� ��行う事が望ましい。

 なお、ガス排出弁9aを閉じたまま溶解さ� �るようにしてもよく、この場合、流量計5で� ��測された水量と要求濃度とに応じた量の酸� ��ガスが酸素供給源8から供給される。酸素ガ ス流量はガス流量計8bで計測され、流量計8b� �指示値が所望の値になるように調整弁8aでそ のガス流量が調整される。流量計と調整弁が 一体となっているマスフローコントローラー を用いても良い。また、酸素ガス量の調整は 、溶存ガス濃度計12の指示値と連動させて、� ��望の指示値となるように調整してもよい。

 酸素供給源8としてはPSA(Pressure Swing Adsorp tion)、液化酸素、水電解で得られる酸素など� ��用いられるが、連続運転に適しているPSAが� ��適である。

 ガス溶解装置7からのガス溶解水は、その 後、pH計11でpHが所定の範囲にあることが確認 され、さらに、溶存ガス濃度計12にて溶存酸� ��濃度が所望の濃度にあることが確認された� ��、供給配管13を経て、洗浄処理槽14に供給さ れる。

 なお、洗浄効果を上げるためにガス溶解水� ��薬品を添加手段10によって添加することも� �きる。薬品としてはアンモニア、NaOH、KOH、� ��トラメチルアンモニウムヒドロキシド、コ� ��ン等のアルカリ、HF、HCl、H ₂ SO ₄ 等の酸、キレート剤、界面活性剤、もしくは これらを組み合わせたものなどが用いられる 。薬品の添加濃度は、それぞれの薬品用の濃 度計、pH計、ORP計、導電率計などによって測� ��され、所望の濃度になるようにその供給量� ��調整される。その調整方法は、ポンプで注� ��している場合、そのパルス数やストローク� ��で調整でき、ガスで圧入している場合、そ� ��ガス圧力を調整することで注入量が調整で� ��る。どちらの方法でも注入量を弁の開度で� ��整することもできる。注入場所はこの限り� ��はないが、注入の制御性をよく(応答を早く )するため濃度計測器(図1ではpH計)の直前もし くはそれより少し上流側が望ましい。薬品は 補給水に添加されてもよい。

 洗浄処理槽14からの洗浄排水は、返送配� �15によって貯留槽1へ返送される。

 図1では、ガス溶解装置7からのガス溶解� �の全量を供給配管13によって洗浄処理槽14へ� ��給しているが、図2では、この供給配管13の� ��端を貯留槽1に接続し、供給配管13の途中か� ��分岐供給配管15を分岐させ、この分岐供給� �管15から各洗浄処理槽14へガス溶解水を供給� ��ている。

 各洗浄処理槽14からの洗浄排水は、配管16 を経由して貯留槽1へ返送される。洗浄に用� �なかった余剰の酸素ガス溶解水も貯留槽1へ� ��送され、この未使用水も、ガス溶解水の原� ��として再利用される。

 なお、ガス溶解装置で溶解させるガスは� ��窒素、アルゴン、オゾン、二酸化炭素、水� ��、クリーンエア及び希ガス等の少なくとも1 種であってもよい。また、これらの少なくと も1種と酸素とを溶解させてもよい。