特許 5874223 オゾン水供給装置及びオゾン水供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5874223

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】オゾン水供給装置及びオゾン水供給方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/78 20060101AFI20160218BHJP

   B01J 4/00 20060101ALN20160218BHJP

   C01B 13/10 20060101ALN20160218BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/78

   !B01J4/00 103

   !C01B13/10 D

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-151832(P2011-151832)

(22)【出願日】2011年7月8日

(65)【公開番号】特開2013-17932(P2013-17932A)

(43)【公開日】2013年1月31日

【審査請求日】2014年6月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】床嶋 裕人

(72)【発明者】

【氏名】井田 純一

【審査官】 森井 隆信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３７１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１４４１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４７７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２７７９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／００−１／７８

Ｂ０１Ｊ ４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オゾン水使用箇所に供給するためのオゾン水を生成するオゾン水生成手段と、
前記オゾン水生成手段に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、前記オゾン水使用箇所の数に対応する分岐点が、上流側から下流側にかけて、軸方向の異なる位置に複数設けられた本管と、
前記分岐点と前記オゾン水使用箇所とを連絡する枝管と、
前記本管を流れるオゾン水の流速が、最も上流側に設けられた前記分岐点の上流側を流れるオゾン水の流速よりも低下することを防止するための流速維持手段と、を備え、
前記流速維持手段は、前記本管の横断面積が、前記分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成されてなり、
前記横断面積の減少分が、当該分岐点に連絡された前記枝管に分流されるオゾン水の流量に対応していることを特徴とするオゾン水供給装置。

【請求項2】

前記オゾン水使用箇所へのオゾン水の流れを迂回させる迂回用配管が、前記オゾン水使用箇所の数に対応して設けられ、前記オゾン水使用箇所又は前記迂回用配管にオゾン水を流す切換手段が設けられている、請求項１に記載のオゾン水供給装置。

【請求項3】

前記オゾン水使用箇所の直前における前記枝管内を流れるオゾン水の流速が、少なくとも３０ｍ／分となるように制御されている、請求項１又は２に記載のオゾン水供給装置。

【請求項4】

前記オゾン水使用箇所に供給されるオゾン水のｐＨ値を６以下に抑制するｐＨ値抑制手段を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のオゾン水供給装置。

【請求項5】

オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を、配管によってオゾン水が使用されるオゾン水使用箇所に供給するオゾン水供方法であって、
前記配管は、前記オゾン水生成手段に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、前記オゾン水使用箇所の数に対応する分岐点が上流側から下流側にかけて、軸方向の異なる位置に複数設けられた本管と、前記分岐点と前記オゾン水使用箇所とを連絡する枝管と、で構成され、
前記本管の横断面積を、前記分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成すると共に、前記横断面積の減少分を、当該分岐点に連絡された前記枝管に分流されるオゾン水の流量に対応させることによって、
前記本管を流れるオゾン水の流速を、最も上流側に設けられた分岐点の上流側に流れるオゾン水の流速よりも低下することを防止して前記オゾン水使用箇所にオゾン水を供給することを特徴とするオゾン水供給方法。

【請求項6】

前記オゾン水使用箇所へのオゾン水の流れを迂回させる迂回用配管を前記オゾン水使用箇所の数に対応させて設けると共に、前記オゾン水使用箇所又は前記迂回用配管にオゾン水を流す切換手段を設け、
選択された前記オゾン水使用箇所に対応する前記切換手段により前記迂回用配管へオゾン水を流し、選択された前記オゾン水使用箇所に対応する分岐点よりも下流側の本管を流れるオゾン水の流速の低下を防止してオゾン水を供給する、請求項５に記載のオゾン水供給方法。

【請求項7】

前記オゾン水使用箇所の直前における前記枝管内を流れるオゾン水の流速を、少なくとも３０ｍ／分となるように制御してオゾン水を供給する、請求項５又は６に記載のオゾン水供給方法。

【請求項8】

オゾン水のｐＨ値を６以下としてオゾン水を供給する、請求項５〜７のいずれか１項に記載のオゾン水供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オゾン水供給装置及びオゾン水供給方法に関する。さらに詳しくは、電子材料等に対してウェット処理を行うオゾン水のオゾン濃度を低下させることなく、オゾン水生成場所からオゾン水使用箇所にオゾン水を供給するオゾン水供給装置及びオゾン水供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板又はフォトマスク用石英基板等の基板その他の電子部品の洗浄は、米国のＲＣＡ社（Ｒａｄｉｏ ｏｆ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐ．）により開発されたＲＣＡ洗浄に代表されるように、高濃度の薬液や洗剤及びそれを濯ぐための夥しい量の純水又は超純水を用いて行われていた。これに対し、洗浄工程のコストを削減する目的や大量の洗浄水の使用を抑制して環境を保全する目的等のために、洗浄技術に対する様々な簡略化の取り組みがなされ、その成果を上げてきた。その代表的な洗浄技術としてオゾンや水素等の特定のガスを溶解した洗浄水による洗浄技術がある。

【0003】

例えば、純水にオゾンを溶解したオゾン水は、溶存オゾン濃度が数ｍｇ／Ｌといった低濃度であるにも拘わらず強い酸化力を有する。そのため、オゾン水は基板の表面に付着した有機物や金属等の不純物を除去する工程や、シリコン基板の表面に酸化皮膜層を形成する工程に使用されている。このような工程では、使用されるオゾンの濃度が基板表面の洗浄力や形成される膜厚に大きな影響を与えるため、オゾン濃度の管理が極めて重要とされている。

【0004】

しかしながら、オゾンは自己分解しやすく、オゾン水生成場所とオゾン水使用箇所との距離が長い場合、生成されたオゾン水をオゾン水使用箇所まで移送する途中でオゾン水中のオゾン濃度が低下してしまう。

【0005】

また、オゾン水使用箇所が複数存在する場合、オゾン水生成場所で生成したオゾン水を配管で移送し、オゾン水使用箇所に順次に分流して供給する手法であると、オゾン水を分流するたびに配管内を流れるオゾン水の流速が低下する。このため、下流側に位置するオゾン水使用箇所では、オゾン水が到達するまでに時間がかかり、オゾン水使用箇所にオゾン水が到達したときにはオゾンが自己分解してしまい、オゾン水中のオゾン濃度が低下してしまう。

【0006】

このようなオゾン水中のオゾン濃度の低下を防止する技術について、本出願人は、これまでに様々な技術を提案してきた。

【0007】

特許文献１では、純水にオゾンを溶解して生成したオゾン水を移送するに際し、オゾン水生成装置にて純水又はオゾン水に炭酸ガス又は有機化合物を溶解させることでオゾンの自己分解を抑制できる技術を提案している。また、特許文献２では、オゾン水供給装置に、オゾン水の給水管から排出管までの任意の位置に薬剤供給装置を設け、亜硝酸、亜硝酸塩、炭酸、炭酸塩、重炭酸塩、亜硫酸、亜硫酸塩、重亜硫酸塩及びヒドラジンからなる群から選ばれる１又は２以上のオゾン分解抑制剤を添加する技術を提案している。

【0008】

一方、本出願人は、オゾン水中のオゾン濃度を調整し、所望のオゾン濃度のオゾン水を容易に供給する技術についても種々提案している。

【0009】

例えば、特許文献３では、過剰にオゾンを溶解させたオゾン水の濃度調整方法において、通水経路の長さ、加温、超音波、紫外線又は乱流化によりオゾンの分解を促進させることでオゾン濃度を調整する技術を提案している。また、特許文献４では、オゾン含有水をガラスと接触させ、所望のオゾン濃度のオゾン水とするオゾン濃度の調整方法に関する技術を提案している。

【0010】

さらに、本出願人は、所望濃度のオゾン水を安定供給する技術についても提案している。例えば、特許文献５では、オゾン分解抑制物質を存在させたオゾン水をユースポイントに移送し、ユースポイント近傍において濃度調整手段により所定のオゾン濃度に低下させることでオゾン水を供給する技術を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０００−３７６９５号公報

【特許文献2】特開２００２−１８４５４号公報

【特許文献3】特開２０００−１８０４３３号公報

【特許文献4】特開２０００−３３４４６８号公報

【特許文献5】特開２００５−２９４３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、上記した技術に引き続いてオゾン水中のオゾン濃度の低下を防止するためになされたものであり、その目的は、オゾン水生成手段とオゾン水使用箇所との距離が長い場合、及び／又は複数のオゾン水使用箇所を備えた場合に、オゾン水中のオゾン濃度を低下させることなくオゾン水を供給することができるオゾン水供給装置及びオゾン水供給方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するための本発明に係るオゾン水供給装置は、オゾン水使用箇所に供給するためのオゾン水を生成するオゾン水生成手段と、前記オゾン水生成手段に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、前記オゾン水使用箇所の数に対応する分岐点が形成された本管と、前記分岐点と前記オゾン水使用箇所とを連絡する枝管と、前記本管及び前記枝管を流れるオゾン水の流速の低下を防止する流速維持手段と、を備えることを特徴とする。

【0014】

この発明によれば、オゾン水生成手段に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、オゾン水使用箇所の数に対応する分岐点が形成された本管と、分岐点とオゾン水使用箇所とを連絡する枝管と、本管及び枝管を流れるオゾン水の流速の低下を防止する流速維持手段とを備えるので、オゾン水の流速の低下を防止して、所望の流速でオゾン水を移送できる。こうしたオゾン水供給装置は、オゾン水の流速の低下を防止するので、オゾン水中のオゾン濃度が低下する前にオゾン水をオゾン水使用箇所に供給することができ、オゾン水生成手段とオゾン水使用箇所との距離が長い場合に好ましく適用することができる。

【0015】

本発明に係るオゾン水供給装置において、前記流速維持手段を、前記本管の横断面積が前記分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成し、かつ、前記本管の横断面積の減少分が、前記分岐点で前記枝管に分流されるオゾン水の流量に対応するように構成する。

【0016】

この発明によれば、流速維持手段を、本管の横断面積が分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成し、かつ、本管の横断面積の減少分が、分岐点で枝管に分流されるオゾン水の流量に対応するように構成するので、本管からオゾン水を分流した後でもオゾン水の流速の低下を防止することができる。このオゾン水供給装置は、複数のオゾン水使用箇所にオゾン水の供給用配管である本管から順次に分流させてオゾン水を供給させる場合に好ましく適用することができる。

【0017】

本発明に係るオゾン水供給装置において、前記オゾン水使用箇所へのオゾン水の流れを迂回させる迂回用配管を、前記オゾン水使用箇所の数に対応して設け、前記オゾン水使用箇所又は前記迂回用配管にオゾン水を流す切換手段を設ける。

【0018】

この発明によれば、オゾン水使用箇所のいずれかにオゾン水を供給しない場合であっても、オゾン水の流れを迂回させる迂回用配管を設けたので、この迂回用配管にオゾン水を流すことができる。このため、オゾン水を供給しないオゾン水使用箇所に対応する本管の分岐点の下流側においては、本管の横断面積に適応した流量のオゾン水を流すことができ、オゾン水の流速を適切に維持することができる。

【0019】

本発明に係るオゾン水供給装置において、前記オゾン水使用箇所の直前における前記枝管内を流れるオゾン水の流速を、少なくとも３０ｍ／分となるように制御する。

【0020】

この発明によれば、オゾン水中のオゾンが自己分解して溶存オゾン濃度が低下してしまう前にオゾン水をオゾン水使用箇所に供給することができる。

【0021】

本発明に係るオゾン水供給装置において、前記オゾン水使用箇所に供給されるオゾン水のｐＨ値を６以下に抑制するｐＨ値抑制手段を備える。

【0022】

この発明によれば、オゾン水のｐＨ値を酸性に調整し、オゾンの自己分解を抑制し、オゾン水中の溶存オゾン濃度の低下を効果的に防止できる。

【0023】

また、上記課題を解決するための本発明に係るオゾン水供給方法は、オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を、配管によってオゾン水が使用されるオゾン水使用箇所に供給するオゾン水供給方法であって、前記配管を流れるオゾン水の流速を一定以上に維持して前記オゾン水使用箇所にオゾン水を供給することを特徴とする。

【0024】

この発明によれば、オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を、配管によってオゾン水が使用されるオゾン水使用箇所に供給する際に、この配管を流れるオゾン水の流速を一定以上に維持するので、オゾン水の流速の低下を防止して、所望の流速でオゾン水を移送できる。こうしたオゾン水供給方法は、オゾン水の流速の低下を防止するので、オゾン水中のオゾン濃度が低下する前にオゾン水をオゾン水使用箇所に供給することができ、オゾン水生成手段とオゾン水使用箇所との距離が長い場合に好ましく適用することができる。

【0025】

本発明に係るオゾン水供給方法において、前記配管は、前記オゾン水生成手段に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、前記オゾン水使用箇所の数に対応する分岐点が形成された本管と、前記分岐点と前記オゾン水使用箇所とを連絡する枝管と、で構成され、前記本管の横断面積を前記分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成し、かつ、前記本管の横断面積の減少分を、前記分岐点で前記枝管に分流されるオゾン水の流量に対応させて、本管を流れるオゾン水の流速の低下を防止してオゾン水を供給する。

【0026】

この発明によれば、本管の横断面積を分岐点の上流側よりも下流側が減少するよう形成し、かつ、本管の横断面積の減少分を、分岐点で枝管に分流されるオゾン水の流量に対応させているので、本管からオゾン水を分流した後でも本管を流れるオゾン水の流速の低下を防止することができる。このオゾン水供給方法は、複数のオゾン水使用箇所に、オゾン水の供給用配管である本管から順次に分流させてオゾン水を供給させる場合に好ましく適用することができる。

【0027】

本発明に係るオゾン水供給方法において、前記オゾン水使用箇所へのオゾン水の流れを迂回させる迂回用配管を前記オゾン水使用箇所の数に対応して設けると共に、前記オゾン水使用箇所又は前記迂回用配管にオゾン水を流す切換手段を設け、選択された前記オゾン水使用箇所に対応する前記切換手段により前記迂回用配管へオゾン水を流し、選択された前記オゾン水使用箇所に対応する分岐点よりも下流側の本管を流れるオゾン水の流速の低下を防止してオゾン水を供給する。

【0028】

この発明によれば、オゾン水使用箇所のいずれかにオゾン水を供給しない場合であっても、迂回用配管にオゾン水を流すことができる。このため、オゾン水を供給しないオゾン水使用箇所に対応する本管の分岐点の下流側においては、本管の横断面積に適応した流量のオゾン水を流すことができ、オゾン水の流速を適切に維持することができる。

【0029】

本発明に係るオゾン水供給方法において、前記オゾン水使用箇所の直前における前記枝管内を流れるオゾン水の流速を、少なくとも３０ｍ／分となるように制御してオゾン水を供給する。

【0030】

この発明によれば、オゾン水中のオゾンが自己分解し溶存オゾン濃度が低下してしまう前にオゾン水をオゾン水使用箇所に供給することができる。

【0031】

本発明に係るオゾン水供給方法において、オゾン水のｐＨ値を６以下としてオゾン水を供給する。

【0032】

この発明によれば、オゾン水のｐＨ値を酸性に調整し、自己分解を抑制してオゾンの溶存濃度の低下を効果的に防止できる。

【発明の効果】

【0033】

本発明に係るオゾン水供給装置及びオゾン水供給方法によれば、オゾン水生成手段とオゾン水使用箇所との距離が長い場合でも、オゾン水を所望の流速で移送でき、溶存オゾン濃度が低下するよりも前にオゾン水を供給することができる。

【0034】

また、本発明に係るオゾン水供給装置及びオゾン水供給方法によれば、複数のオゾン水使用箇所に、オゾン水を移送する本管から順次に分流してオゾン水を供給する場合でも、分流後に本管を流れるオゾン水の流速を低下させることなく移送できる。その結果、下流側に位置するオゾン水使用箇所にも所望の流速でオゾン水を供給でき、溶存オゾン濃度の低下を防止したオゾン水を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明の第１実施形態に係るオゾン水供給装置の工程系統図である。

【図2】オゾン水供給装置を構成する本管及び枝管を示す一部切り欠き平面図である。

【図3】オゾン水の流路を切り換えるソレノイドバルブのシンボルを示す説明図である。

【図4】ストップバルブを使用したオゾン水の流路を切り換える切換手段を示す説明図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るオゾン水供給装置の一部を示す工程系統図である。

【図6】オゾン水の流路を切り換えるソレノイドバルブのシンボルを示す説明図である。

【図7】ストップバルブを使用したオゾン水の流路を切り換える切換手段を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。

【0037】

本発明に係るオゾン水供給装置１０は、図１に示すように、オゾン水生成手段１と、このオゾン水生成手段１に接続されると共に、内部を流れるオゾン水を分流し、オゾン水使用箇所２１，２２，２３の数に対応する分岐点１２，１３，１４が形成された本管１１と、分岐点１２，１３，１４とオゾン水使用箇所２１，２２，２３とを連絡する枝管１５，１６，１７とを備える。また、本管１１及び枝管１５，１６，１７を流れるオゾン水の流速の低下を防止する流速維持手段を備えている。

【0038】

このオゾン水供給装置１０を使用してオゾン水を供給すれば、オゾン水生成手段１とオゾン水使用箇所２１，２２，２３との距離が長い場合でも、オゾン水を所望の流速で移送でき、溶存オゾン濃度が低下するよりも前にオゾン水を供給できる。

【0039】

また、複数のオゾン水使用箇所２１，２２，２３に、オゾン水を移送する本管１１から順次に分流してオゾン水を供給する場合でも、分流後に本管１１を流れるオゾン水の流速を低下させることなく移送でき、下流側に位置するオゾン水使用箇所２２，２３にも所望の流速でオゾン水を供給できるという格別の効果を有する。こうしたオゾン水供給装置１０でオゾン水を供給する場合、所定のオゾン水使用箇所（例えば、最も上流側に位置するオゾン水使用箇所２１）にオゾン水を供給しないこともある。その場合でも、そのオゾン水使用箇所２１より下流側に位置するオゾン水使用箇所２２，２３に対し、オゾン水を所望の流速に維持して供給することができる。

【0040】

なお、本発明に係るオゾン水供給装置では、迂回用配管配を枝管に接続する第１実施形態、本管に接続する第２実施形態のいずれもが考えられる。これらの形態について、以下、さらに詳細に説明する。

【0041】

［第１実施形態］
オゾン水供給装置１０は、図１に示すように、オゾン水を流すための配管を備えている。配管は、オゾン水生成手段１に接続される本管１１と、本管１１から分岐する複数の枝管１５，１６，１７とから構成される。本管１１には、オゾン水使用箇所２１，２２，２３に対応する分岐点１２，１３，１４が、その上流側から下流側にかけて、本管１１の軸方向の異なる位置に設けられている。枝管１５，１６，１７は、これらの分岐点１２，１３，１４とオゾン水使用箇所２１，２２，２３とをそれぞれ連絡するように設けられる。

【0042】

図１に示す実施形態では、オゾン水使用箇所２１，２２，２３が３箇所設けられ、このオゾン水使用箇所２１，２２，２３の数に応じ、３つの分岐点１２，１３，１４が設けられると共に、各分岐点１２，１３，１４とオゾン水使用箇所２１，２２，２３とを連絡する３つの枝管１５，１６，１７が設けられている。また、各枝管１５，１６，１７には、各枝管１５，１６，１７からさらに分岐する迂回用配管３１，３２，３３がそれぞれ設けられている。これらの迂回用配管３１，３２，３３は、オゾン水使用箇所２１，２２，２３へ供給しない場合にオゾン水を移送させている。

【0043】

（オゾン水生成手段）
オゾン水生成手段１は、オゾン水を生成することができればその構成に制限はない。ここでは、オゾンガス供給源であるオゾン発生器４と、送り込まれた水（例えば純水）にオゾンガスを溶解するオゾン溶解装置５とを備えた装置を例に説明する。

【0044】

このオゾン水生成手段１が備えるオゾン発生器４には、酸素ガスタンク２と炭酸ガスタンク３が接続され、酸素ガスと炭酸ガスとの混合ガスが供給される。このオゾン発生器４は、種々のオゾン発生方式によりオゾンを発生する。例えば、無声放電方式、電気分解方式又は紫外線方式のオゾナイザを用いてオゾンガスを発生させる。

【0045】

オゾン溶解装置５は、オゾン発生器４が接続されており、このオゾン発生器４により発生されたオゾンガスと水（例えば純水）が供給される。オゾン溶解装置５についても特に制限はなく、例えば、オゾン溶解膜を用いてオゾンガスを溶解させる方式の装置や、エゼクターを用い、高圧の純水にオゾンガスを溶解させる方式の装置等を用いることができる。

【0046】

なお、このオゾン水生成手段１では、炭酸ガスを混合してｐＨを酸性とし、オゾン水中に溶解するオゾンの自己分解を抑制している。炭酸ガスの混合によるｐＨの調整は、オゾンの原料ガスとして供給する炭酸ガス量を制御して行ったり、オゾンガス発生器４で発生したオゾンガスに混合してもよい。また、オゾン溶解装置５でオゾンガスを溶解させた後のオゾン水に混合して調整してもよい。もっとも、自己分解を抑制することが目的なので、オゾンガスを溶解する前に混合して調整することが好ましい。ただし、オゾン水のｐＨを酸性に調整するにあたり、オゾン水生成手段１の内部又はその前後にて他の薬品（ｐＨ調整液）を使用すること妨げるものではない。

【0047】

ｐＨを調整した後のオゾン水は、ｐＨが７以下であることが望ましく、ｐＨが６〜２であることがより望ましい。

【0048】

（オゾン水使用箇所）
オゾン水使用箇所２１，２２，２３は、供給されたオゾン水を利用して、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板又はフォトマスク用石英基板等の基板やその他の電子部品が洗浄される箇所である。オゾン水使用箇所２１，２２，２３では、オゾン水が供給された処理槽に基板等を浸漬して処理したり、基板等にオゾン水のシャワーを吹き付けて処理することが行われる。図１に示したオゾン水供給装置１０では、３箇所のオゾン水使用箇所２１，２２，２３を設けた例を示しているが、このオゾン水使用箇所は１箇所、２箇所又は４箇所以上の複数箇所設けてもよい。

【0049】

（本管及び枝管）
本管１１は、オゾン水生成手段１に接続されてオゾン水を下流側に移送するための配管である。本管１１は、図２に示すように、オゾン水使用箇所２１，２２，２３の数に対応する分岐点１２，１３，１４を有し、内部を流れるオゾン水を分流する。また、本管１１は、各分岐点１２，１３，１４で、下流側に向けてテーパー状に先細りとなるように形成されており、なだらかに横断面積が減少するように形成されている。一方、枝管１５，１６，１７は、本管１１の分岐点１２，１３，１４と、オゾン水使用箇所２１，２２，２３とをそれぞれ連絡しおり、各分岐点１２，１３，１４で本管１１から分流したオゾン水をオゾン水使用箇所２１，２２，２３まで移送している。

【0050】

本発明を構成する流速維持手段は、本管１１及び枝管１５，１６，１７により構成される。この流速維持手段は、図２に示すように、本管１１を、本管１１の横断面積が分岐点１２，１３，１４の上流側より下流側が減少するよう形成し、かつ、本管１１の横断面積の減少分を、分岐点１２，１３，１４で枝管１５，１６，１７に分流されるオゾン水の流量に対応するように構成して実現している。

【0051】

このことは、仮に本管１１に横断面積の減少がなかったとした場合に、横断面積の減少分を流れるはずであったオゾン水の流量が、枝管１５，１６，１７に分流したオゾン水の流量に対応することを意味する。このように本管１１及び枝管１５，１６，１７を構成することで、オゾン水が本管１１から枝管１５，１６，１７に分流した後も、本管１１を流れるオゾン水の水圧の低下が生じることはなく、オゾン水の流速の低下が防止される。なお、この本管１１の配管径は、得ようとするオゾン水の流速に応じて設計される。

【0052】

本管１１を流れるオゾン水の流速は、オゾン水生成手段１とオゾン水使用箇所２１，２２，２３との距離に応じて適切な流速となるように制御される。すなわち、オゾン水中の溶存オゾン濃度が低下する前にオゾン水使用箇所２１，２２，２３でオゾン水を使用できるように、オゾン水の流速を３０ｍ／分〜１２０ｍ／分とすることが望ましく、４０ｍ／分〜９０ｍ／分とすることがより望ましい。

【0053】

なお、本管１１及び枝管１５，１６，１７に使用される配管の材質は限定されないが、耐オゾン性を有する配管を使用することが好ましい。例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂により形成されたＰＦＡ配管等を用いるとよい。

【0054】

（迂回用配管）
次に、迂回用配管３１，３２，３３について説明する。

【0055】

迂回用配管３１，３２，３３は、オゾン水使用箇所２１，２２，２３へのオゾン水の流れを迂回させる配管であり、オゾン水使用箇所２１，２２，２３の数に対応して設けられている。迂回用配管３１，３２，３３は、各枝管１５，１６，１７に接続されており、オゾン水使用箇所２１，２２，２３にオゾン水を供給しない場合に、枝管１５，１６，１７を流れてきたオゾン水を回収ライン３７へ迂回させる。

【0056】

例えば、３箇所のオゾン水使用箇所２１，２２，２３のうち第１番目に位置するオゾン水使用箇所２１が使用されないとする。この場合、オゾン水使用箇所２１に対応する枝管１５を流れてきたオゾン水をオゾン水使用箇所２１へは供給させず、迂回用配管３１へオゾン水を流し、迂回ライン３７へ迂回させる。このように、使用しないオゾン水使用箇所２１がある場合でも、迂回用配管３１によりオゾン水を迂回させて、本管１１の分岐点１２よりも下流側の本管１１を流れるオゾン水の流量を一定に維持する。その結果、分岐点１２よりも下流側でのオゾン水の流速の低下を防止することができる。

【0057】

同様に、他のオゾン水使用箇所２２，２３を使用しない場合にも、それぞれのオゾン水使用箇所２２，２３に対応する枝管１６，１７を流れるオゾン水を、迂回用配管３２，３３へ流し、回収ライン３７へ迂回させる。これにより、本管１１の分岐点１３，１４よりも下流側におけるオゾン水の流量は一定に維持し、分岐点１３，１４よりも下流側でもオゾン水の流速の低下を防止することができる。

【0058】

なお、この迂回用配管３１，３２，３３の管径は枝管１５，１６，１７の管径と同寸に形成されている。また、迂回用配管３１，３２，３３の材質は特に制限されないが、耐オゾン性を有する配管を使用することが好ましく、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂により形成されたＰＦＡ配管等を使用いることが好ましい。

【0059】

オゾン水使用箇所２１，２２，２３又は迂回用配管３１，３２，３３のいずれかにオゾン水を流す切換手段を設けている。この切換手段は、例えば、図３に示すソレノイドバルブ４０や図４に示すストップバルブ４１を用いて構成される。

【0060】

例えば、図３に示すソレノイドバルブ４０を使用することができる。このソレノイドバルブ４０は、バルブ内のスプールの移動によって、枝管１５，１６，１７を流れるオゾン水をオゾン水使用箇所２１，２２，２３へ流す状態又は迂回用配管３１，３２，３３へ流す状態のいずれかに切り換わるよう構成されている。スプールの移動は、ソレノイドバルブ４０が備えるソレノイドへの電流のオン・オフにより行われる。

【0061】

また、図４に示すストップバルブ４１は、枝管１５，１６，１７と迂回用配管３１，３２，３３との分岐点よりも下流側に、枝管１５，１６，１７及び迂回用配管３１，３２，３３の双方にストップバルブ４１を設けられる。この切換手段によれば、例えば、オゾン水使用箇所２１，２２，２３へのオゾン水の供給を防止し、迂回用配管３１，３２，３３へオゾン水を流す場合には、枝管１５，１６，１７側のストップバルブ４１を閉じると共に、迂回用配管３１，３２，３３側のストップバルブ４１を開く。

【0062】

なお、流路の切り換えは、図３に示すソレノイドバルブ４０や図４に示すストップバルブ４１を用いた切換手段には限定されず、他の構成の切換手段を用いてもよい。

【0063】

（オゾン水供給装置の作用及び効果）
以上のオゾン水供給装置１０は以下のように作用する。

【0064】

まず、オゾン水生成手段１によりオゾン水が生成される。最初に、タンク２に収容された酸素ガス及びタンク３に収容された炭酸ガスが混合され、この混合ガスがオゾン発生器４に供給される。混合ガスがオゾン発生器４に供給されると、オゾン発生器４はオゾンを発生させる。次いで、発生されたオゾンガスは、オゾン溶解装置５に導入される。また、オゾン溶解装置５には、別途に純水が導入される。これらオゾンガス及び純水の導入されたオゾン溶解装置５は、オゾンガスを純水に溶解させてオゾン水を生成する。

【0065】

生成されたオゾン水は本管１１に流される。既述のように、本管１１にオゾン水を流す際には、オゾン水を少なくとも３０ｍ／分の流速で、好ましくは、３０ｍ／分〜１２０ｍ／分の流速で、より好ましくは、４０ｍ／分〜９０ｍ／分の流速で送り出す。この際、オゾン水のｐＨ値は、７以下とすることが望ましく、６〜２とすることがより望ましい。

【0066】

本管１１に送り出されたオゾン水は、本管１１の区間１１ａを流れ、最初の分岐点１２に到達する。分岐点１２に到達したオゾン水は、その一部が枝管１５に分流され、残部はそのまま本管１１の区間１１ｂを流れる。

【0067】

本管１１から枝管１５に分流されたオゾン水は枝管１５を流れ、オゾン水使用箇所２１に供給される。供給されたオゾン水は、オゾン水使用箇所２１で、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板又はフォトマスク用石英基板等の基板やその他の電子部品の洗浄に使用される。

【0068】

一方、本管１１を流れるオゾン水は、分岐点１２を通過し、横断面積が小さく形成された次の区間１１ｂに到達する。本管１１の横断面積が小さくなる部位は、下流側に向けてテーパー状に先細りとなるように形成されており、なだらかに横断面積が減少している。このため、この部位において、内部を流れるオゾン水に乱流が生じることがなく、エネルギー損失によりオゾン水の流速が失速することがない。また、本管１１は区間１１ａの横断面積に対して区間１１ｂの横断面積が小さくなるよう形成され、その横断面積の減少分は、枝管１５に分流したオゾン水の流量に対応して形成されている。そのため、区間１１ｂに流されたオゾン水は、オゾン水の流速が低下されることなく一定の流速以上に維持される。

【0069】

区間１１ｂに流されたオゾン水は、その後に分岐点１３，１４に到達するごとに、その一部が分流され、残部が本管１１における各分岐点１３，１４よりも下流側に流される。この際、枝管１６，１７には、一定値以上の流速で本管１１を流れてきたオゾン水が、その流速を維持したまま枝管１６，１７に分流される。分流されたオゾン水は、枝管１５，１６，１７を流れてオゾン水使用箇所２１，２２，２３に供給され、それぞれのオゾン水使用箇所２１，２２，２３で電子部品等の洗浄に使用される。これに対し、分岐点１３，１４の下流側に流されたオゾン水は、その流速が低下されることなく一定上の流速で本管１１を流れる。

【0070】

このように、本管１１を流れるオゾン水は流速の低下が防止されため、オゾン水を各オゾン水使用箇所２１，２２，２３まで迅速に到達させることができる。このため、オゾン水中のオゾンが自己分解を起こすことなく、溶存オゾン濃度が低下する前に各オゾン水使用箇所２１，２２，２３にオゾン水が供給される。

【0071】

なお、オゾン水使用箇所２１，２２，２３に供給されず本管１１を流れ続けたオゾン水は、オゾン水の回収ライン３７へと流される。

【0072】

オゾン水使用箇所２１，２２，２３のいずれかにオゾン水を供給しない場合、対応する迂回用配管３１，３２，３３にオゾン水を流して回収ライン３７に迂回させる。迂回用配管３１，３２，３３にオゾン水を流して回収ライン３７に迂回させる場合、例えば、対応する枝管１５，１６，１７に設けられたソレノイドバルブ４０（図３参照）を作動させる。ソレノイドバルブ４０の作動により、オゾン水の流路は、オゾン水使用箇所２１，２２，２３側から迂回用配管３１，３２，３３側に切り換えられ、迂回用配管３１，３２，３３にオゾン水が流れ込む。

【0073】

例えば、オゾン水使用箇所２１を使用せず、迂回用配管３１にオゾン水を迂回させた場合、本管１１の分岐点１２より下流側である区間１１ｂに流れるオゾン水の流量は、オゾン水使用箇所２１にオゾン水を供給した場合と同様となる。このため、分岐点１２の下流側に流されたオゾン水の流速の低下を生じさせることがなく、さらに下流側に位置するオゾン水使用箇所２２，２３に所望の流速でオゾン水を供給することができる。

【0074】

なお、図４に示したストップバルブ４１を切換手段として用いる場合には、オゾン水使用箇所２１，２２，２３側のストップバルブ４１を閉鎖し、迂回用配管３１，３２，３３側のストップバルブ４１を開放する。

【0075】

［第２実施形態］
図５は、本管５１の各分岐点５２，５３，５４に、枝管５５，５６，５７と、迂回用配管６１，６２，６３とを接続したオゾン水供給装置１０Ａの工程系統図を示している。この第２実施形態に使用されるオゾン水生成手段の構成、及び本管５１の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、ここではその説明を省略する。

【0076】

本管５１に設けられた３つの分岐点５２，５３，５４には、枝管５５，５６，５７と、この枝管５５，５６，５７とは別途に設けられた迂回用配管６１，６２，６３がそれぞれ接続されている。これら枝管５５，５６，５７と迂回用配管６１，６２，６３とはその管径が相互に同寸に形成されたものが使用され、その横断面積が同値に設計されている。また、これら枝管５５，５６，５７及び迂回用配管６１，６２，６３の横断面積は、本管５１の分岐点５２，５３，５４の上流側の横断面積に対する下流側の横断面積の減少分に対応している。

【0077】

さらに、各分岐点５２，５３，５４には、本管５１を流れてきたオゾン水の一部を枝管５５，５６，５７又は迂回用配管６１，６２，６３のいずれか一方に分流させるとともに、残部を本管５１の分岐点５２，５３，５４よりも下流側に流すための切換手段が設けられている。

【0078】

図６は、切換手段の一例であるソレノイドバルブ７０を示している。このソレノイドバルブ７０は、電流をオン・オフすることで、ソレノイドバルブ７０が備えるスプールの位置を移動させ、流れてきたオゾン水を枝管５５，５６，５７及び本管５１の下流側に流す状態と、迂回用配管６１，６２，６３及び本管５１の下流側に流す状態との切り換えが行われる。

【0079】

図７は、切換手段であるトップバルブ４１を使用した例を示している。このストップバルブは、分岐点５２，５３，５４に接続された枝管５５，５６，５７及び迂回用配管６１，６２，６３のいずれにも設けており、オゾン水の流通をオン・オフする。図７に示す切換手段では、オゾン水の一部を枝管５５，５６，５７に分流させると共に残部を本管５１の下流側に流す場合には、迂回用配管６１，６２，６３に設けられたストップバルブ４１を閉じ、迂回用配管６１，６２，６３にオゾン水が流れ込むことを防止する。逆に、オゾン水の一部を迂回用配管６１，６２，６３に分流させると共に残部を本管５１の下流側に流す場合には、枝管５５，５６，５７に設けられたストップバルブ４１を閉じ、枝管５５，５６，５７にオゾン水が流れ込むことを防止する。

【0080】

迂回用配管６１，６２，６３は、回収ライン６７に接続されており、オゾン水使用箇所２１，２２，２３でオゾン水を使用しない場合に、迂回用配配管６１，６２，６３はオゾン水を回収ライン６７に迂回させる。

【0081】

この第２実施形態に係るオゾン水供給装置１０Ａにおいても、本管５１は、各分岐点５２，５３，５４の上流側の横断面積に対し、下流側の横断面積が小さくなるよう形成され、その横断面積の減少分は、枝管５５，５６，５７に分流したオゾン水の流量に対応して形成されている。そのため、各分岐点５２，５３，５４よりも下流側の本管５１を流れるオゾン水の流速を低下させることなく一定値以上で流すことができる。また、オゾン水使用箇所に供給しない場合でも、オゾン水を迂回用配管６１，６２，６３へ分流するので、本管５１における、オゾン水を供給しないオゾン水供給箇所に対応する分岐点５２，５３，５４の下流側で、本管５１を流れるオゾン水の流速の低下を防止することができる。

【実施例】

【0082】

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

【0083】

なお、以下に説明する実施例及び比較例においては、図１に示したオゾン発生器４（住友精密工業（株）、無声放電式オゾン発生器 ＧＲ−ＲＤ）と、オゾン溶解装置５（ジャパンゴアテックス（株）、オゾン溶解膜 ＧＮＫ−０１Ｋ）とを使用してオゾン水を生成した。また、溶存オゾン濃度は、溶存オゾン計（荏原実業（株）、溶存オゾン計 ＥＬ−７００Ａ）を用いてそれぞれ測定した。

【0084】

［実施例］
この実施例では、図１に示した本管１１及び枝管１５，１６，１７を具備するオゾン水供給装置１０を使用した。また、オゾン水使用箇所２１，２２，２３は、図１に示すとおり３箇所とし、オゾン水使用箇所２１までの送水距離を３０ｍ、オゾン水使用箇所２２までの送水距離を６０ｍ、オゾン水使用箇所２３までの送水距離を９０ｍに設定した。そして、１番目のオゾン水使用箇所２１に対応する分岐点１２までの区間１１ａにおける本管１１の内径が３２ｍｍ、１番目のオゾン水使用箇所２１に対応する分岐点１２から２番目のオゾン水使用箇所２２に対応する分岐点１３までの区間１１ｂの本管１１の内径が２５ｍｍ、２番目のオゾン水使用箇所２２に対応する分岐点１３から３番目のオゾン水使用箇所２３に対応する分岐点１４までの区間１１ｃの本管１１の内径が２０ｍｍにそれぞれ形成された配管を使用した。

【0085】

まず、オゾン発生器４に酸素ガスと炭酸ガスとの混合ガスを供給してオゾンガスを発生させ、発生させたオゾンガスをオゾン溶解装置５であるオゾン溶解膜に導入し、純水にオゾンを溶解してオゾン水を生成した。このときのオゾン溶解装置５の出口における溶存オゾン濃度は２５ｍｇ／Ｌであった。また、生成したオゾン水のｐＨ値は５であった。

【0086】

一方、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３では、少なくとも溶存オゾン濃度が２０ｍｇ／Ｌであることが必要であるため、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３に到達した際の溶存オゾン濃度の目標値は、２０ｍｇ／Ｌである。

【0087】

生成されたオゾン水は、送水量を３５Ｌ／分に設定して本管１１に送り出し、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３におけるオゾン水の使用量を１箇所あたり、１０Ｌ／分とした。

【0088】

本管１１を流れるオゾン水の流速は次の式（１）で表すことができる。

【0089】

配管流速ＬＶ（ｍ／分）＝送水量（ｍ^３／分）÷配管断面積（ｍ^２）・・・（１）

【0090】

この式（１）に、送水量＝０．０３５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１６^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ａにおける配管流速を求めると、約４３．５ｍ／分となる。

【0091】

同様に、式（１）に、送水量＝０．０３５−０．０１０＝０．０２５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１２．５^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ｂでの配管流速を求めると、約５１．０ｍ／分となる。また、式（１）に、送水量＝０．０２５−０．０１０＝０．０１５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１０^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ｃでの配管流速を求めると、約４７．８ｍ／分となる。

【0092】

そして、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３におけるオゾン水の溶存オゾン濃度の測定結果は、１番目のオゾン水使用箇所２１では２４ｍｇ／Ｌ、２番目のオゾン水使用箇所２２では２４ｍｇ／Ｌ、３番目のオゾン水使用箇所２３では２３ｍｇ／Ｌであった。

【0093】

このように、オゾン水使用箇所２１，２２，２３における溶存イオン濃度を測定したところ、供給されたオゾン水の溶存オゾン濃度の低下が抑制され、溶存オゾン濃度が目標値以上であることを確認できた。

【0094】

［比較例］
この比較例では、本管１１の内径を全ての区間で３２ｍｍに形成した他は、図１に示したオゾン水供給装置１０と同様のオゾン水供給装置１０を使用し、同様の手法によって測定を行った。なお、実施例と同様、オゾン水使用箇所２１，２２，２３は、３箇所とし、オゾン水使用箇所２１までの送水距離を３０ｍ、オゾン水使用箇所２２までの送水距離を６０ｍ、オゾン水使用箇所２３までの送水距離を９０ｍに設定した。また、オゾン水の生成及び生成されたオゾン水の溶存オゾン濃度（２５ｍｇ／Ｌ）も実施例と同様とした。

【0095】

生成されたオゾン水は、送水量を３５Ｌ／分に設定して本管１１に送り出し、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３でのオゾン水の使用量を１箇所あたり１０Ｌ／分とした。

【0096】

既述の式（１）に、送水量＝０．０３５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１６^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ａでの配管流速を求めると、約４３．５ｍ／分となる。この点は、上述した実施例と同様である。

【0097】

これに対し、式（１）に、送水量＝０．０３５−０．０１０＝０．０２５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１６^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ｂでの配管流速を求めると、約３１．１ｍ／分となる。また、式（１）に、送水量＝０．０２５−０．０１０＝０．０１５（ｍ^３／分）、配管断面積＝１６^２×３．１４×１０^−６（ｍ^２）を代入し、区間１１ｃでの配管流速を求めると、約１８．７ｍ／分となる。

【0098】

このような条件下で各オゾン水使用領域における溶存オゾン濃度を測定したところ、１番目のオゾン水使用箇所２１では２４ｍｇ／Ｌ、２番目のオゾン水使用箇所２２では２２ｍｇ／Ｌ、３番目のオゾン水使用箇所２３では１８ｍｇ／Ｌであった。

【0099】

このように、比較例では、オゾン水使用箇所２１，２２，２３での溶存イオン濃度をしたところ、下流側のオゾン水使用箇所での溶存オゾン濃度が順次低下してしまうことが分かる。３番目のオゾン水使用箇所では、溶存オゾン濃度が、１８ｍｇ／Ｌ溶存オゾン濃度まで低下してしまい、目標値である２０ｍｇ／Ｌ以上とすることができなかった。

【0100】

実施例及び比較例の配管流速を表１に示し、溶存オゾン濃度を表２に示す。

【0101】

【表1】

【0102】

【表2】

【0103】

表１から明らかなように、本管１１の配管径が分岐点を通過するごとに順次小さくなるよう形成された配管を使用した実施例では、配管径を小さくすることなくそのままの大きさに形成された配管を使用した比較例に比べ、本管１１を流れるオゾン水の流速の低下が防止されている。そして、表２に示すように、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３でのオゾン水の溶存オゾン濃度は、実施例においては、全てのオゾン水使用箇所２１，２２，２３において、目標値である溶存オゾン濃度２０ｍｇ／Ｌ以上とすることができた。これに対し、比較例においては、各オゾン水使用箇所２１，２２，２３における溶存オゾン濃度が、オゾン水の移送距離が長くなるにつれて低下してしまい、３番目のオゾン水使用箇所２３では、溶存オゾン濃度が１８ｍｇ／Ｌまで低下しており、目標値である溶存オゾン濃度２０ｍｇ／Ｌを下回ってしまった。

【0104】

このことから、実施例にかかるオゾン水供給装置を適用することで、オゾン水の流速を低下させることなく一定値以上の流速でオゾン水を供給することができ、オゾン水の溶存オゾン濃度の低下を効果的に防止することができることが分かった。

【符号の説明】

【0105】

１ オゾン水生成手段（オゾン水生成装置）
２ 酸素ガスタンク
３ 炭酸ガスタンク
４ オゾン発生器
５ オゾン溶解装置
１０，１０Ａ オゾン水供給装置
１１ 本管
５１ 本管
１２，１３，１４ 分岐点
５２，５３，５４ 分岐点
１５，１６，１７ 枝管
５５，５６，５７ 枝管
２１，２２，２３ オゾン水使用箇所
３１，３２，３３ 迂回用配管
６３，６４，６５ 迂回用配管
３７，６７ 回収ライン
４０ ソレノイドバルブ
７０ ソレノイドバルブ
４１ ストップバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】