專利名稱：溶氣水供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溶氣水供給系統(tǒng)，特別是涉及適于半導(dǎo)體用硅晶片、平板顯示器用玻 璃基板等的清洗水供給系統(tǒng)等的溶氣水供給系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了從半導(dǎo)體用硅基板、液晶用玻璃基板、光掩模用石英基板等電子材料的表面 除去微粒、有機物、金屬等，進(jìn)行被稱為所謂的RCA清洗法的、利用以過氧化氫為基質(zhì)的濃 藥液在高溫下的濕法清洗。RCA清洗法是用于除去電子材料表面的金屬等的有效方法，但由 于大量使用高濃度的酸、堿或過氧化氫，所以這些藥液被排放到廢液中，廢液處理時中和或 沉淀處理等要花費很大的精力，同時產(chǎn)生大量的污泥。于是，人們將特定氣體溶于超純水中，根據(jù)需要添加微量的藥品，制成功能性清洗 水，并逐漸使用該清洗水來代替高濃度藥液。功能性清洗水中使用的特定氣體有氫氣、氧 氣、臭氧氣體、稀有氣體、二氧化碳等。特別是添加有極微量的氨的溶氫水、溶氧水、溶有氬 氣等稀有氣體的水、溶有二氧化碳的水，在結(jié)合使用超聲波的清洗步驟中使用時，發(fā)揮極高 的除去微粒的效果。利用溶氣水制造裝置制造溶氣水后，將其暫且貯留在貯留罐中，之后通過配管輸 送到使用地點。在使用地點未使用的剩余溶氣水通過循環(huán)配管被返送回來(例如專利文獻(xiàn) 1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-271549

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可以高效率地制造高濃度的溶氣水、并將其循環(huán)供給使 用地點的溶氣水供給系統(tǒng)。第1種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，具有將氣體溶解于原水中的氣體溶解裝置和將來 自該氣體溶解裝置的溶氣水供給使用地點的供給裝置，該供給系統(tǒng)的特征在于具備廢水 返送裝置，該返送裝置將該使用地點使用的廢水的至少一部分返送到上述原水中以進(jìn)行利用。第2種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1種方式中具備未使用溶氣水返 送裝置，該返送裝置將來自上述使用地點的未使用的溶氣水的至少一部分返送到上述原水 中以進(jìn)行利用。第3種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1種或第2種方式中，設(shè)有用于 貯留供給上述氣體溶解裝置的原水的水槽，并將來自上述返送裝置的水導(dǎo)入該水槽中。第4種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第3種方式中，具備用于將來自該 水槽的水供給上述氣體溶解裝置的泵。第5種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第4種方式中，將來自該泵的水通 過純化裝置純化后供給上述氣體溶解裝置。
第6種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1 5任一種方式中，具備用于 將導(dǎo)入上述氣體溶解裝置中的水脫氣的脫氣裝置。第7種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第6種方式中，該脫氣裝置為膜脫
氣^^直ο第8種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1 7的任一種方式中，上述氣 體溶解裝置是通過膜隔開氣相室與水室的氣體溶解膜組件(* 一 > )，為了排出積存 在該氣體溶解膜組件的氣相室中的凝縮水，向該氣體溶解膜組件中供給較此時的通水量所 溶解的氣體量多的量的氣體，邊將所供給的氣體中未溶解的剩余部分排放到該氣體溶解膜 組件外邊溶解氣體。第9種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1 8的任一種方式中，上述氣 體至少含有氧。第10種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1 8的任一種方式中，上述氣 體含有氮、氬、臭氧、二氧化碳、氫、清潔空氣和稀有氣體中的至少1種。第11種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第1 10的任一種方式中，具備 向循環(huán)水和補給水的至少一方中添加藥品的裝置。第12種方式的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于在第11種方式中，設(shè)有計測部和藥 品注入部，所述計測部計測該水中的藥品濃度或基于其的濃度，以使添加有藥品的水中的 藥品濃度保持恒定。將使用地點未使用的溶氣水循環(huán)再利用時，通過將使用地點使用的溶氣水的至少 一部分循環(huán)再利用，可以高效率地制造高濃度的溶氣水以供給使用地點。此外，通過一并進(jìn) 行使用地點未使用水的循環(huán)再利用，可以以極高的效率供給高濃度的溶氣水。需要說明的是，由于使用地點所使用的水中含有微粒等雜質(zhì)，所以通過將該水通 過純化裝置純化后再供給氣體溶解裝置，可以向使用地點供給純凈的溶氣水。將來自整個系統(tǒng)的循環(huán)用的泵的吐出水通入該純化裝置中，然后通入氣體溶解裝 置中，從而可以兼用純化裝置通水用的泵和整個系統(tǒng)的循環(huán)用的泵，實現(xiàn)設(shè)備的簡化。


圖1是實施方式所涉及的溶氣水供給系統(tǒng)的流程圖。圖2是另一實施方式所涉及的溶氣水供給系統(tǒng)的流程圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來說明實施方式。圖1、圖2分別是本發(fā)明的實施方式所涉及的溶氣(在該實施方式中為氧)水供給 裝置的一實施方式的說明圖。首先，對圖1進(jìn)行說明。用溶有氣體(氧)的水清洗被清洗物后的廢水(清洗廢水)經(jīng)由配管15被返送 到貯留槽1中，另外，經(jīng)由補給水配管Ia向貯留槽1中供給補給水。作為補給水，優(yōu)選具有 可用于清洗的程度的潔凈度的純水或超純水或利用其他裝置制造的溶氣(氧)水。為了保持貯留槽1的潔凈度，由吹掃氣體配管Ib供給吹掃氣體，再利用壓力調(diào)整 裝置Ic調(diào)節(jié)貯留槽1內(nèi)的壓力，使達(dá)到較大氣壓稍高、例如高10 50mmAq左右、優(yōu)選高30mmAq左右的壓力，可以按照不混入外部氣體的方式來操作。需要說明的是，當(dāng)清洗物所要 求的潔凈度不高時，未必需要吹掃氣體。另外，考慮到安全性，作為吹掃氣體，當(dāng)使用與溶解 的氣體相同的氣體(氧)時，可以抑制貯留槽1中該氣體自水中的擴散，因此優(yōu)選。貯留槽1還可以和后述的清洗處理槽14并立。此時，清洗處理槽上連接有補給水 配管la。貯留槽1內(nèi)的水經(jīng)由壓送泵2和用于保持水溫恒定的熱交換器3輸送到純化裝置 4中。在該純化裝置4中，將水中存在的、對清洗產(chǎn)生實質(zhì)上影響的雜質(zhì)和一部分水同時除去。需要說明的是，熱交換器3主要用于冷卻在循環(huán)中升溫的部分，也可以不設(shè)置熱 交換器，將已升溫的水用于清洗。反之，還可以加熱。熱交換器3的設(shè)置位置優(yōu)選純化裝置 4的上游側(cè)。作為純化裝置4，例如使用UF膜、MF膜等，雜質(zhì)與鹽水被一同排放到系統(tǒng)外。補給水的補給位置可以是自貯留槽1到純化裝置4的二次側(cè)之間的任一位置。從 減少純化裝置4的處理水量以有效除去雜質(zhì)的角度考慮，補給位置優(yōu)選為純化裝置4的二 次側(cè)，但由于裝置運行中伴有復(fù)雜的控制，所以優(yōu)選補給到容易控制補給水的貯留槽1中。 例如，調(diào)整補給水量以使貯留槽1內(nèi)的水位保持恒定時，實質(zhì)上可以與排放到系統(tǒng)外的水 量相稱，控制也變得容易。通過純化裝置4除去了雜質(zhì)的水經(jīng)由流量計5輸送到脫氣裝置6中。作為該脫氣 裝置6，優(yōu)選為具備脫氣膜6a的脫氣膜裝置。通過脫氣膜6a將氣相室與水室隔開。通過用 真空泵6b吸引該氣相室內(nèi)的氣體，水中的溶存氣體被除去。為了使氣相室的凝縮水排放平 穩(wěn)，優(yōu)選從氣相室的下端進(jìn)行吸引。對真空泵6b沒有限制，可以使用水封式或渦旋式真空 泵等，但由于在使用油來產(chǎn)生真空的真空泵中，有時油會發(fā)生反擴散而污染脫氣膜，所以優(yōu) 選無油真空泵。來自脫氣裝置6的脫氣水被輸送到氣體溶解裝置7中。作為氣體溶解裝置7，優(yōu)選 為通過膜7a將氣相室與水室隔開的氣體溶解膜組件。從氧供給源8經(jīng)由調(diào)整閥8a、流量計 8b將氧氣導(dǎo)入氣相室中。氧氣透過膜7a，溶于水室內(nèi)的水中。余下的氧氣從具有排氣閥9a 的排氣管線9排放到系統(tǒng)外。為了排出積存在氣體溶解膜組件的氣相室中的凝縮水，向溶解膜組件中供給較以 其水量溶解的氣體量多的氣體，將膜組件的下端開放于大氣中，邊排出所供給的氣體中未 溶解的剩余部分邊使氣體溶解時，優(yōu)選打開排氣閥9a，邊從排出管線9排出一部分氣體，邊 進(jìn)行氣體溶解運轉(zhuǎn)。就此時的氣體供給量而言，當(dāng)以該水量、水溫下的飽和氣體量為1時， 優(yōu)選1. 1 1. 5倍左右；從經(jīng)濟性的角度和排出性方面考慮，優(yōu)選1. 2 1. 4倍左右。溶存 氣體濃度的調(diào)整優(yōu)選通過改變供給氣體的濃度來進(jìn)行。需要說明的是，可以在關(guān)閉排氣閥9a的狀態(tài)下使氣體溶解，此時，從氧供給源8供 給符合用流量計5計測的水量和要求濃度的量的氧氣。氧氣流量通過氣體流量計8b來計 測，通過調(diào)整閥8a調(diào)整其氣體流量，使流量計8b的指示值達(dá)到所期望的值?？梢允褂昧髁?計與調(diào)整閥一體化的質(zhì)流控制儀。另外，可以調(diào)整氧氣量，使按照溶存氣體濃度計12的指 示值運轉(zhuǎn)，以達(dá)到所期望的指示值。作為氧供給源8，可以使用PSA(變壓吸附，Pressure SwingAdsorption)、液態(tài)氧、水電解得到的氧等，但優(yōu)選使用適于連續(xù)運轉(zhuǎn)的PSA。之后，對于來自氣體溶解裝置7的溶氣水，利用pH計11確認(rèn)pH在預(yù)定范圍內(nèi)，再 利用溶存氣體濃度計12確認(rèn)溶存氧濃度為預(yù)定濃度后，經(jīng)由供給配管13供給清洗處理槽 14。需要說明的是，為了提高清洗效果，還可以通過添加裝置10向溶氣水中添加藥 品。作為藥品，可以使用氨、Na0H、K0H、四甲基氫氧化銨、膽堿等堿；HF、HC1、H2S04等酸；螯 合劑、表面活性劑或它們的組合物等。藥品的添加濃度通過各藥品用濃度計、pH計、ORP計、 電導(dǎo)率計等來測定，調(diào)整其供給量使達(dá)到所期望的濃度。作為其調(diào)整方法，當(dāng)用泵注入藥品 時，可以調(diào)整其脈沖數(shù)或沖程長度；通過氣體壓入藥品時，通過調(diào)整其氣體壓力可以調(diào)整注 入量。無論是哪一種方法，均可通過閥的開度來調(diào)整注入量。注入位置并沒有這種限制，但 為了利于控制注入(提早響應(yīng))，優(yōu)選緊靠近濃度計測器(圖1中為PH計)之前或其稍上 游側(cè)。藥品可以添加在補給水中。來自清洗處理槽14的清洗廢水通過返送配管15被返送到貯留槽1中。在圖1中，來自氣體溶解裝置7的全部溶氣水通過供給配管13供給清洗處理槽 14，但在圖2中，該供給配管13的末端與貯留槽1連接，從供給配管13的中途分出分支供 給配管15，從該分支供給配管15向各清洗處理槽14中供給溶氣水。來自各清洗處理槽14的清洗廢水經(jīng)由配管16被返送到貯留槽1中。清洗中未使 用的剩余溶氧水也被返送到貯留槽1中，該未使用的水也作為溶氣水的原水被再利用。需要說明的是，通過氣體溶解裝置溶解的氣體可以是氮、氬、臭氧、二氧化碳、氫、 清潔空氣和稀有氣體等的至少一種。還可以是使上述氣體的至少一種與氧溶解。實施例
以下，對實施例和比較例進(jìn)行說明。
實施例1
在圖1所示的溶氣水供給系統(tǒng)中，按照下述條件運行。
純化裝置栗田工業(yè)(株)UF膜組件KU-1510HUT
供給貯留槽的吹掃氣體氮
貯留槽壓力+30mmAq
送水量200L/分鐘
補給水量20L/分鐘
送水壓力0. 2MPa
目標(biāo)溶存氧濃度36mg/L(25°C )
注入藥品及濃度(PH)氨 pHIO
氧供給源為PSA。氧氣純度為90%左右。來自純化裝置
后，通過溶解膜組件使氧氣溶解。需要說明的是，通過開放排氣閥9a，將溶解膜組件的下端 開放于大氣中。氧供給量為必需量的約1. 2倍、即6. 05L(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/分鐘。溶存氧濃度維持在36mg/L不變，可以連續(xù)運轉(zhuǎn)。比較例1在實施例1中，除了廢棄來自清洗處理槽14的清洗廢水、而未返送到貯留槽1中 以外，進(jìn)行同樣的操作，進(jìn)行運轉(zhuǎn)。
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其結(jié)果，補給水量必需為200L/分鐘。實施例2在圖2所示的溶氣水供給系統(tǒng)中，來自氣體溶解裝置7的送水量與實施例1相同， 為200L/分鐘，其中有30L/分鐘未使用而返送到貯留槽1中，余下的170L/分鐘供給清洗 處理槽14，將全部清洗廢水返送到貯留槽1中。其他條件與實施例1相同，進(jìn)行運轉(zhuǎn)。其結(jié)果，補給水量為20L/分鐘、氧供給量為6. 05L/分鐘。比較例2在實施例2中，除了廢棄來自各清洗處理槽14的清洗廢水、而未返送到貯留槽1 中以外，進(jìn)行同樣的操作，進(jìn)行運轉(zhuǎn)。其結(jié)果，補給水量必需為170L/分鐘。如上述的實施例和比較例所示，根據(jù)本發(fā)明例，可以減少補給水量，高效率地將溶 氣水供給使用地點。雖然采用特定方式來詳細(xì)說明本發(fā)明，但在不偏離本發(fā)明的意圖和范圍的情況下 可以進(jìn)行各種變更，這為本領(lǐng)域技術(shù)人員所自明。需要說明的是，本申請基于2008年3月14日申請的日本專利申請(日本特愿 2008-066269)，其全部內(nèi)容通過弓丨用而援引于本申請中。
權(quán)利要求
溶氣水供給系統(tǒng)，具有使氣體溶解于原水中的氣體溶解裝置和將來自該氣體溶解裝置的溶氣水供給使用地點的供給裝置，該供給系統(tǒng)的特征在于具備廢水返送裝置，該返送裝置將該使用地點中使用的廢水的至少一部分返送到上述原水中以進(jìn)行利用。
2.權(quán)利要求1所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于具備未使用溶氣水返送裝置，該返 送裝置將來自上述使用地點的未使用的溶氣水的至少一部分返送到上述原水中以進(jìn)行利 用。
3.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有用于貯留供給上述氣體 溶解裝置的原水的水槽，將來自上述返送裝置的水導(dǎo)入該水槽中。
4.權(quán)利要求3所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于具備用于將來自該水槽的水供給 上述氣體溶解裝置的泵。
5.權(quán)利要求4所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于將來自該泵的水通過純化裝置純 化后供給上述氣體溶解裝置。
6.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于具備用于將導(dǎo)入上述氣體溶 解裝置中的水脫氣的脫氣裝置。
7.權(quán)利要求6所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于該脫氣裝置為膜脫氣裝置。
8.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于上述氣體溶解裝置是通過膜 隔開氣相室與水室的氣體溶解膜組件，為了排出積存在該氣體溶解膜組件的氣相室中的凝縮水，向該氣體溶解膜組件中供給 較此時的通水量所溶解的氣體量多的量的氣體，邊將所供給的氣體中未溶解的剩余部分排 放到該氣體溶解膜組件外邊溶解氣體。
9.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于上述氣體至少含有氧。
10.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于上述氣體含有氮、氬、臭氧、 二氧化碳、氫、清潔空氣和稀有氣體中的至少1種。
11.權(quán)利要求1或2所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于具備向循環(huán)水和補給水的至 少一方中添加藥品的裝置。
12.權(quán)利要求11所述的溶氣水供給系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有計測部和藥品注入部，所述 計測部計測該水中的藥品濃度或基于其的濃度，以使添加有藥品的水中的藥品濃度保持恒 定。
全文摘要
本發(fā)明提供可以高效率地制造高濃度的溶氣水、并將其循環(huán)供給使用地點的溶氣水供給系統(tǒng)。用溶有氣體(氧)的水清洗被清洗物后的廢水(清洗廢水)經(jīng)由配管15積存在貯留槽1中，再經(jīng)由補給水配管1a向貯留槽1中供給補給水。貯留槽1內(nèi)的水經(jīng)由壓送泵2和用于保持水溫恒定的熱交換器3輸送到純化裝置4中。通過純化裝置4除去了雜質(zhì)的水經(jīng)由流量計5輸送到脫氣裝置6中。之后，通過氣體溶解裝置7溶解氣體，添加藥品后供給使用地點。
文檔編號B08B3/08GK101970137SQ200980110111
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者床島裕人, 森田博志, 龜谷茂二 申請人:栗田工業(yè)株式會社