洗浄装置及びオゾン水生成装置
【課題】オゾン水による効率的な洗浄を可能とする洗浄装置、及びそのような洗浄装置に用いることができるオゾン水生成装置を提供する。
【解決手段】電子部品洗浄装置１は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部３０と、オゾンガス濃縮部３０で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部５０と、オゾンガス溶解部５０で得られたオゾン水で電子部品を洗浄する洗浄部７０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】電子部品洗浄装置１は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部３０と、オゾンガス濃縮部３０で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部５０と、オゾンガス溶解部５０で得られたオゾン水で電子部品を洗浄する洗浄部７０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子部品の洗浄に好適に利用される洗浄装置、及び洗浄装置に用いられるオゾン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のオゾン水製造装置が知られている。この装置は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾンガスを、テフロン（登録商標）製多孔質中空糸膜を介して被処理水に溶解させてオゾン水を生成するものである。この装置では、中空糸膜の上流に中空糸内側の水圧を該オゾンガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御する無段階可変速制御方式のポンプを設けると共に、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度により制御する制御機構を設けたものであり、上記無段階可変速制御方式のポンプの制御は、中空糸膜上流に流量計及び圧力計を設け、これらからの出力信号値を演算回路で処理して行う。また、前記水圧は、オゾンガス圧より高くするのがよいとされている。このようなオゾン水製造装置において、オゾン水の濃度を高くすることを望む場合には、飽和溶解オゾン濃度を上げるべく、水に接触するオゾンガス圧を高くするといった方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このオゾン水を半導体や液晶などの電子部品の洗浄に用いる場合、オゾンガス圧を高くすることでオゾン水の濃度を上げると、加圧されたオゾン水が洗浄ノズルから排出され大気に開放されたときに飽和溶解オゾン濃度が低下し、オゾン水中のオゾンが大気中に逃げてしまう。その結果、オゾン水が洗浄対象物の表面に到達したときには濃度が低下しており、洗浄効率が悪いといった問題があった。
【０００５】
このような問題に鑑み、本発明は、オゾン水による効率的な洗浄を可能とする洗浄装置、及びそのような洗浄装置に用いることができるオゾン水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の洗浄装置は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、オゾンガス溶解部で得られたオゾン水で対象物を洗浄する洗浄部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この装置では、オゾンガス濃縮部によって濃縮オゾンガスが得られ、この濃縮オゾンガスをオゾン溶解部で水に溶解させてオゾン水を得ている。このように、オゾンガスを濃縮して水に溶解させることにより、オゾンガスの圧力が比較的低い状態でも、高濃度のオゾン水が得やすい。そして、水に溶解させるときのオゾンガスの圧力が比較的低いことから、オゾン水が大気に開放されたときにも、オゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が少なく抑えられる。従って、洗浄部において、例えば、オゾン水が洗浄ノズル等から噴射される場合に、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度を比較的高く保つことができ、洗浄効率を向上することができる。
【０００８】
また、オゾンガス溶解部は、オゾン水のオゾン濃度に基づいて、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を制御する溶解ガス圧力制御手段を有することとしてもよい。溶解ガス圧力制御手段が、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を調整することにより、飽和溶解オゾン濃度が変化し、得られるオゾン水の濃度が調整される。従って、溶解ガス圧力制御手段は、オゾン水の濃度を監視しながら濃縮オゾンガスの圧力を調整する制御により、オゾン水の濃度を安定させることができる。
【０００９】
また、オゾンガス溶解部は、濃縮オゾンガスの圧力を低下させる排ガスポンプを有することとしてもよい。濃縮オゾンガスの濃度によっては、オゾンの急激な分解を確実に防止し安全性を確保するために、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を大気圧よりも低くしなければならない場合もある。このオゾンガス溶解部の排ガスポンプによれば、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を大気圧よりも低くする対応が可能になり、オゾンガス溶解部における安全性を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の洗浄装置は、オゾンガス溶解部に供給される濃縮オゾンガスに希釈用の酸素ガスを加える希釈ガス供給部と、濃縮オゾンガスに加える酸素ガスの流量を、オゾンガス溶解部における濃縮オゾンガスの圧力に基づいて制御する希釈ガス流量制御部と、を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
洗浄に要求されるオゾン水の濃度が高くなった場合、それに伴って濃縮オゾンガスの圧力を高くするものとすれば、結局、大気に開放されたときにオゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が多くなり、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度が低下してしまう。ところが、この洗浄装置の構成によれば、希釈用の酸素ガスの流量によって、オゾンガス溶解部に供給される濃縮オゾンガスの濃度を調整することができる。従って、オゾンガス溶解部における濃縮オゾンガスの圧力が所定よりも高い場合には、濃縮オゾンガスの圧力を更に上げることなく、希釈用の酸素ガスの流量を絞ることによって、洗浄に要求されるオゾン水の濃度を確保することができる。
【００１２】
また、具体的には、本発明の洗浄装置は、オゾンガス溶解部を複数備えており、オゾンガス濃縮部は、複数のオゾンガス溶解部に対して濃縮オゾンガスを供給することとしてもよい。
【００１３】
またこの場合、複数のオゾンガス溶解部の各々に濃縮オゾンガスを供給する各々の濃縮オゾンガス供給ライン上には、それぞれ、オゾンガス溶解部側の濃縮オゾンガスの圧力を調整する圧力調整手段と、オゾンガス溶解部側の濃縮オゾンガスの流量を調整する流量調整手段と、が設けられていることとしてもよい。オゾンガス溶解部が複数ある場合に、濃縮オゾンガス供給ライン上のそれぞれの圧力調整手段と流量調整手段とによって、各々のオゾンガス溶解部が安定した量のオゾンガスの供給を受けることができる。
【００１４】
また、複数の圧力調整手段及び流量調整手段よりも上流側に、オゾンガス濃縮部から供給される濃縮オゾンガスの圧力を調整する供給圧力調整手段が設けられていることとしてもよい。この構成によれば、圧力調整手段及び流量調整手段の上流側における濃縮オゾンガスの圧力を、下流側よりもある程度高い圧力で安定させることができる。従って、複数のオゾンガス溶解部のそれぞれに、要求に係る圧力の濃縮オゾンガスを安定供給することができる。また、圧力調整手段及び流量調整手段の上流側の濃縮オゾンガスの圧力が過剰に高くならないように、供給圧力調整手段によって調整することができる。
【００１５】
また、本発明のオゾン水生成装置は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この装置では、オゾンガス濃縮部によって濃縮オゾンガスが得られ、この濃縮オゾンガスをオゾン溶解部で水に溶解させてオゾン水を得ている。このように、オゾンガスを濃縮して水に溶解させることにより、オゾンガスの圧力が比較的低い状態でも、高濃度のオゾン水が得られる。そして、水に溶解させるときのオゾンガスの圧力が比較的低いことから、オゾン水が大気に開放されたときにも、オゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が少なく抑えられる。従って、例えば、このオゾン水が洗浄ノズル等から噴射され対象物の洗浄に用いられる場合に、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度を比較的高く保つことができ、洗浄効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、オゾン水による効率的な洗浄を可能とする洗浄装置、及びそのような洗浄装置に用いることができるオゾン水生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電子部品洗浄装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における電子部品洗浄装置の濃縮部を詳細に示すブロック図である。
【図３】図１における電子部品洗浄装置の溶解部を詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電子部品洗浄装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図５】図４における電子部品洗浄装置の溶解部及び洗浄部近傍を詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る洗浄装置及びオゾン水生成装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示されるように、電子部品洗浄装置１は、オゾンガス生成装置７３を用いて高濃度オゾンガスを生成し、この高濃度のオゾンガスから生成した高濃度のオゾン水を半導体ウエハ、液晶、太陽電池、有機EL、プリント基板などの電子部品の表面に向けて噴射して洗浄する装置である。オゾンガス生成装置７３は、オゾンガスを発生させるオゾナイザ１０と、オゾナイザ１０で発生したオゾン含有ガスを濃縮する濃縮部３０と、を備えている。更に電子部品洗浄装置１のオゾン水生成装置７１は、濃縮オゾンガスを生成するオゾンガス生成装置７３と、このオゾンガスを超純水に溶解させて高濃度オゾン水を生成する溶解部５０と、を備えている。そして、電子部品洗浄装置１は、このオゾン水生成装置７１と、オゾン水生成装置７１で得られた高濃度オゾン水で電子部品の表面を洗浄する洗浄部７０と、を備えている。
【００２１】
電子部品洗浄装置１は、酸素タンク３と、窒素タンク５とを備えている。オゾナイザ１０には、酸素タンク３からラインＬ１を通じて酸素が供給される。また、ラインＬ１には、窒素タンク５からの窒素ガス供給ラインが合流しており、酸素ガスに微量の窒素ガスが混入されてオゾナイザ１０に導入される。オゾナイザ１０は、酸素ガスを原料として放電方式によりオゾンガスを生成する。このオゾナイザ１０では、１０vol％程度の比較的低濃度のオゾンガス（約９０vol％の酸素ガスと約１０vol％のオゾンガスとの混合気体）が生成する。また、原料の酸素ガスに微量混入された窒素ガスに起因して、オゾナイザ１０で生成されたオゾンガス（以下、「非濃縮オゾンガス」という）には微量の窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが含まれる。オゾナイザ１０から送出される非濃縮オゾンガスは、ラインＬ２を通じて濃縮部３０に導入される。
【００２２】
濃縮部３０は、オゾナイザ１０で生成される非濃縮オゾンガスを濃縮し、ほぼ１００vol％の高濃度のオゾンガスを生成するものである。図２にも示すように、濃縮部３０は、真空断熱チャンバ３１内に設けられたＮＯｘ除去部３２と、ガス冷却部３３と、分離タンク３４と、気化器３５と、熱交換部３６と、を備えている。チャンバ３１は、排気ポンプ３７によって真空引きされる。
【００２３】
ラインＬ２からの非濃縮オゾンガスは、濃縮部３０のＮＯｘ除去部３２に導入される。ＮＯｘ除去部３２は、導入された非濃縮オゾンガスを、ＮＯｘの凝固点以下にまで冷却して、ＮＯｘを固化させて捕捉し、非濃縮オゾンガスから分離除去する。ＮＯｘよりも凝固点が低い酸素及びオゾンは、気体の状態でＮＯｘ除去部３２を通過し、ラインＬ３１を通じてガス冷却部３３に導入される。一方、ＮＯｘ除去部３２で捕捉されたＮＯｘは、ＮＯｘ除去部３２の清掃運転時に昇温されて再び気化し、必要に応じてパージガス（例えば、酸素、窒素または非濃縮オゾンガスなど）に追い出されるようにしてラインＬ２１を通じ、排ガスラインＬ２０に排出される。なお、ラインＬ３１とラインＬ２１の流路の切り替えは、運転状態に合わせて適宜に実行される。
【００２４】
ガス冷却部３３では、ＮＯｘ除去後の非濃縮オゾンガスを、オゾンの沸点以下にまで冷却して、オゾンを液化させる。この液体オゾンは、ラインＬ３２を通じて分離タンク３４に導入され、当該分離タンク３４の下部に溜まる。一方、オゾンよりも沸点が低い酸素等は、気体の状態でガス冷却部３３及びラインＬ３２を通過し、分離タンク３４の上部に溜まる。分離タンク３４上部に溜まる気体は、主に酸素であり、ラインＬ３３を通じて分離タンク３４外に送出される。
【００２５】
前述のとおり、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３においては、非濃縮オゾンガスの冷却のための低熱源が必要である。この濃縮部３０では、極低温の低熱源としてクライオポンプ３８を備えている。クライオポンプ３８のクライオヘッド３８ａは、チャンバ３１内部に挿入されており、クライオヘッド３８ａとＮＯｘ除去部３２とが伝熱銅板３９ａで接続されている。また、クライオヘッド３８ａとガス冷却部３３とが伝熱銅板３９ｂで接続されている。この構成により、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３とを、極低温に冷却することが可能となり、前述のＮＯｘ除去及びオゾン液化が実現される。
【００２６】
分離タンク３４の底部には、Ｕ字管４１の一端が接続されている。このＵ字管４１の他端は、気化器３５の底部に接続されている。そして、分離タンク３４内に溜まった液体オゾンは、Ｕ字管４１内にも充填される。Ｕ字管４１は、分離タンク３４内の液体オゾンを気化器３５に導くためのものであると共に、当該液体オゾンによって分離タンク３４上部に溜まる酸素ガスと気化器３５側とを液封するものである。
【００２７】
このＵ字管４１内には、毛細管力を発現し、Ｕ字管４１内の液体オゾンを気化器３５内に導く充填材４１ａが充填されている。ここでは、充填材４１ａは金網状のものが用いられ、毛細管力を発現すべく密に構成されていると共に、気化器３５の底部の入口３５ａを通して気化器３５内に進入する構成とされている。この構成により、Ｕ字管４１内の液体オゾンは、入口３５ａを通じて気化器３５内に徐々に導入されていく。なお、この充填材４１ａとしては、金網状の充填材に限定されるものではなく、例えば密に配置される細い金属材料やガラス繊維、例えば多数配置される細かいシリカゲルやポーラスシリカ等であっても良く、要は、毛細管力を発現する充填材であればよい。
【００２８】
気化器３５は、Ｕ字管４１からの液体オゾンを気化するためのもので、円筒状の胴部を有し、下部が下細りの擂り鉢状に閉じられて下端に入口３５ａが設けられていると共に、上端にオゾンガス出口３５ｂが設けられている。この気化器３５の入口３５ａは、分離タンク３４における液体オゾンの液面以上の高さに位置する。この入口３５ａを通して内部に進入する金網状の充填材４１ａは、液体オゾンを毛細管力により気化器３５内に送り込むべく、当該気化器３５の底部内面に沿って広がるように配置されている。
【００２９】
気化器３５内部に進入した充填材４１ａの上方には、加熱用のヒータ３５ｃが設けられている。ヒータ３５ｃは、気化器３５の底部に供される液体オゾンを加熱して気化させる。前述のとおり、気化器３５内には、酸素が分離除去された液体オゾンが導入されるので、気化器３５内で気化されるオゾンは、ほぼ１００vol％の濃度である。また、気化器３５には、ラインＬ１２を介して、酸素タンク３からの酸素が希釈用酸素ガスとして導入される。液体オゾンの気化で得られたほぼ濃度１００vol％のオゾンは、ラインＬ１２からの希釈用酸素ガスによって気化器３５上部で適宜希釈され、オゾンガス出口３５ｂ及びラインＬ３を通じて、濃縮オゾンガスとして送出される。このラインＬ３の濃縮オゾンガスは、溶解部５０に導入される。また、この濃縮オゾンガスの一部の余剰分は、ラインＬ３から分岐したラインＬ２５を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。また、ラインＬ３には、酸素タンク３からのラインＬ１３も合流しており、ラインＬ３の濃縮オゾンガスは、ラインＬ１３からの酸素ガスで適宜希釈されて、溶解部５０に導入される
【００３０】
なお、ラインＬ１２は、気化器３５よりも上流側で熱交換部３６を通過している。熱交換部３６では、分離タンク３４からラインＬ３３を通じて排出される排酸素ガスとラインＬ１２の希釈用酸素ガスとの熱交換が行われる。これにより、希釈用酸素ガスは、熱交換部３６で冷却され温度調整された後に気化器３５内に導入される。また排酸素ガスは、熱交換部３６から、ラインＬ２３を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。
【００３１】
図１に示すように、溶解部５０は、ラインＬ３から導入される濃縮オゾンガスとラインＬ１１から導入される超純水とを接触させる溶解モジュールを備えている。溶解モジュールとは、高分子膜、エジェクタ、マイクロリアクタなどオゾンガスを水に溶解させる装置をいう。溶解モジュールにおいては、超純水に濃縮オゾンガスが溶解し、高濃度のオゾン水が生成される。なお、超純水に溶解されなかった余剰の濃縮オゾンガスは、ガスラインＬ２７を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。一方、オゾン水は、ラインＬ４を通じて洗浄部７０に導入される。
【００３２】
洗浄部７０は、ラインＬ４から導入したオゾン水を、ノズルから半導体ウエハ、液晶、太陽電池、有機EL、プリント基板などの電子部品の表面に向けて噴射する。このようなオゾン水の噴射によって、電子部品の表面に形成されたレジストが洗浄除去される。すなわち、洗浄部７０は、電子部品のレジスト除去の用途で用いられる。
【００３３】
なお、前述のように、電子部品洗浄装置１の各部で発生する不要なガス（ラインＬ２１の排ＮＯｘガス、ラインＬ２３の排酸素ガス、ラインＬ２５の排オゾンガス、及びＬ２７の排オゾンガス）は、すべて合流して排ガスラインＬ２０を通過する。そして、このラインＬ２０の不要ガスは、触媒分解装置７と排気ガス冷却器８とを通過し、排気ポンプ９によって系外に排出される。触媒分解装置７は、不要ガスを例えば活性炭などの触媒と接触させることにより、不要ガス中のオゾンガスを比較的無害な酸素ガスに分解する。排気ガス冷却器８は、不要ガスを大気に排出する前に当該不要ガスを常温まで冷却する。
【００３４】
続いて、溶解部５０について、図３を参照しながら更に詳細に説明する。
【００３５】
図３に示すように、溶解部５０には、超純水がラインＬ１１を通じて導入されると共に、酸素ガスで希釈されたオゾンガスがラインＬ３を通じて導入される。溶解部５０は、導入されたオゾンガス（以下「導入オゾンガス」という）と超純水と導入して両者を接触させる溶解モジュール５１を有している。以下では、高分子膜を備えたタイプの溶解モジュール５１を採用する場合を例として説明する。このタイプの溶解モジュール５１は、中空糸膜の構造をなす溶解膜を有しており、この溶解膜の内側に超純水を流通させ、溶解膜の外側に導入オゾンガスを流通させる。この構成により、導入オゾンガスと超純水とが溶解膜を介して接触し、導入オゾンガスが溶解膜を通過して超純水に溶解することで、オゾン水が生成される。溶解モジュール５１で生成されたオゾン水は、ラインＬ４を通じて洗浄部７０に送出される。導入オゾンガスのうち超純水に溶解しきれなかった余剰分は、ラインＬ２７を通じて溶解モジュール５１から排出され、不要ガスとしてラインＬ２０に排出される。なお、このような溶解膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等が好適に用いられる。
【００３６】
ここで、この溶解部５０から送出されるオゾン水の濃度は、洗浄部７０で要求される濃度に合わせて制御する必要がある。そこで、溶解部５０は、ラインＬ２７の開度調整により溶解モジュール５１における導入オゾンガスの圧力を調整するバルブ（溶解ガス圧力制御手段）５３を有している。このバルブ５３の開度を小さくするほど、溶解モジュール５１で超純水に接触する導入オゾンガスの圧力（以下「溶解圧力」という）が上昇する。その結果、ヘンリーの法則に従って飽和溶解オゾン濃度が上昇するので、溶解モジュール５１で生成されるオゾン水の濃度が上昇し、ラインＬ４のオゾン水の濃度が上昇する。同様に、バルブ５３の開度を大きくするほど、ラインＬ４のオゾン水の濃度が低下する。
【００３７】
更に溶解部５０は、ラインＬ４を流通するオゾン水の濃度を測定するオゾン水濃度計５２と、オゾン水濃度計５２で得られるオゾン水濃度測定値に基づいて、バルブ５３の開度を調整するバルブ制御部（溶解ガス圧力制御手段）５４を備えている。すなわち、バルブ制御部５４は、例えば、オゾン水濃度計５２の測定値が目標濃度よりも高い場合にはバルブ５３の開度を大きくして溶解圧力を下げ、オゾン水濃度計５２の測定値が目標濃度よりも低い場合にはバルブ５３の開度を小さくして溶解圧力を上げる操作を行う。このように、バルブ制御部５４が、ラインＬ４のオゾン水の濃度を監視しながらフィードバック制御することで、ラインＬ４からは目標濃度のオゾン水が安定して供給される。
【００３８】
また、オゾン水の目標濃度が高くなると、それに応じて溶解圧力も高くする必要がある。ところが、溶解圧力を高くすることでオゾン水の濃度を上げようとすると、加圧されたオゾン水が洗浄部７０の洗浄ノズルから排出され大気に開放されたときに飽和溶解オゾン濃度が低下し、オゾン水中のオゾンが大気中に逃げてしまう。その結果、オゾン水が電子部品の表面に到達したときには濃度が低下してしまい、洗浄効率が低下するといった問題が生じる。
【００３９】
そこで、この電子部品洗浄装置１では、溶解圧力が所定の規定値を超えないように制御する制御手段が設けられている。具体的には、希釈用酸素ガスのラインＬ１３上に、希釈用酸素ガスの流量調整を行う流量制御装置（希釈ガス流量制御手段）８１が設けられると共に、当該流量制御装置８１に設定流量を付与する希釈ガス流量制御部（希釈ガス流量制御手段）８２が設けられている。この流量制御装置８１の設定流量を小さくするほど、ラインＬ１３からラインＬ３に合流する希釈用酸素ガスが少なくなるので、ラインＬ３で溶解モジュール５１に導入される導入オゾンガスの濃度が上昇する。その結果、超純水に接触する導入オゾンガスの濃度が上昇する。ここで、水の飽和溶解オゾン濃度Ｃは、下式（１）で表される。
Ｃ＝ｍ・Ｐ …（１）
但し、
ｍは分配係数；ｍ＝-0.0120・θ＋0.533
Ｐは水に接触するオゾンガスの濃度（mg/l）
【００４０】
従って、流量制御装置８１の設定流量を小さくするほど、溶解モジュール５１に導入される導入オゾンガスの濃度が上昇し、それにより、式（１）から理解されるように飽和溶解オゾン濃度が上昇し、その結果、ラインＬ４のオゾン水の濃度が上昇する。また、同様に、流量制御装置８１の設定流量を大きくするほど、ラインＬ４のオゾン水の濃度が低下する。
【００４１】
更に、ラインＬ２７上には溶解圧力を測定する圧力計（希釈ガス流量制御手段）８３が設けられている。そして、希釈ガス流量制御部８２は、圧力計８３で得られる溶解圧力の測定値に基づいて、流量制御装置８１に付与する設定流量を調整する。すなわち、希釈ガス流量制御部８２は、例えば、圧力計８３による溶解圧力の測定値が規定値を超えた場合には、流量制御装置８１に付与する設定流量を小さくする操作を行う。なお、上記の規定値とは、洗浄部７０における洗浄効率の悪化が許容されるような溶解圧力の上限値として予め定められる。例えば、この規定値は１５０ｋＰａである。このように、流量制御装置８１の設定流量を小さくすることで、規定値以下の比較的大気圧に近い溶解圧力を維持しながら、ラインＬ４のオゾン水の濃度を上昇させることができる。従って、洗浄部７０において洗浄効率が悪化するといった前述の問題を抑えることができ、良好な洗浄効率を得ることができる。
【００４２】
なお、このような制御を行うためには、溶解部５０への導入前に、オゾンガスを希釈用酸素ガスで希釈することを前提としなければならない。電子部品洗浄装置１は、溶解部５０の前段に、オゾンガスを濃縮する濃縮部３０を備えているので、高濃度のオゾンガスを溶解部５０に送り込むことも可能となる。そして、このオゾンガスを酸素ガスで希釈することを前提としながらも、十分な濃度の導入オゾンガスを溶解部５０に導入することができる。
【００４３】
また、濃縮部３０で濃縮された濃度が高い導入オゾンガスを用いることにより、前述の規定値（例えば、１５０ｋＰａ）以下といったような比較的大気圧に近い溶解圧力でも、電子部品洗浄に必要とされるオゾン水の濃度を十分に確保することができる。従って、大気圧解放後にオゾン水から大気中に逃げてしまうオゾンの量が抑えられ、洗浄効率を向上することができる。
【００４４】
また、このような高濃度のオゾンガスを取り扱う場合には、オゾンの急激な分解を確実に防止するために、溶解部５０における溶解圧力を低くしておく必要がある。特に、導入オゾンガスの濃度によっては、安全性確保のために溶解圧力を大気圧よりも低くしなければならない場合もある。そこで、溶解部５０は、ラインＬ２７上でバルブ５３よりも下流側に設けられた排ガスポンプ５６を有している。この排ガスポンプ５６によれば、溶解モジュール５１における導入オゾンガスの溶解圧力を大気圧よりも低くする対応が可能になり、溶解部５０における安全性を確保することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
【００４６】
続いて、図４及び図５を参照しながら本発明に係る電子部品洗浄装置の第２実施形態について説明する。図４及び図５に示す電子部品洗浄装置１０１は、特に、２つの溶解部５０Ａ，５０Ｂと２つの洗浄部７０Ａ，７０Ｂとを備える点において前述の電子部品洗浄装置１とは異なる。溶解部５０Ａは洗浄部７０Ａにオゾン水を供給し、溶解部５０Ｂは洗浄部７０Ｂにオゾン水を供給する。導入オゾンガスを供給するラインＬ３は、２つのラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂに分岐しており、ラインＬ１０３Ａは溶解部５０Ａに、ラインＬ１０３Ｂは溶解部５０Ｂに、導入オゾンガスを供給する。また、ラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂの分岐点の上流側において、ラインＬ３からラインＬ２９が分岐しており、このラインＬ２９は、排ガスラインＬ２０に合流している。ラインＬ３の導入オゾンガスのうち一部の余剰なガスが、当該ラインＬ２９を通じて、排ガスラインＬ２０に排出される。
【００４７】
２つの洗浄部７０Ａ，７０Ｂでは、互いに異なる洗浄条件でそれぞれ電子部品洗浄を行うことができる。従って、洗浄部７０Ａ，７０Ｂの洗浄条件にそれぞれ対応すべく、溶解部５０Ａ，５０Ｂは、互いに異なる流量・濃度でオゾン水を供給する必要があると共に、洗浄条件の変動に応じて各溶解部５０Ａ，５０Ｂへのオゾン水の流量・濃度を変動させる場合もある。よって、分岐ラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂを通じて各溶解部５０Ａ、５０Ｂに送り込むべきオゾンガスの量も変動する場合がある。ところが、濃縮部３０で生成されるオゾンガス量は、変動に急激に追従できないので、各溶解部５０Ａ，５０Ｂで生成されるオゾン水の濃度が不安定になるおそれもある。
【００４８】
そこで、このような溶解部５０Ａ，５０Ｂにおけるオゾン濃度の変動を抑制すべく、図５に詳細に示すように、分岐ラインＬ１０３Ａ上に、下流側の導入オゾンガスの圧力を一定化する減圧弁（圧力調整手段）８５Ａ、及び下流側の導入オゾンガスの流量を一定化する流量制御装置（流量調整手段）８６Ａが設けられており、分岐ラインＬ１０３Ｂ上にも、同様の減圧弁８５Ｂ及び流量制御装置８６Ｂが設けられている。このような減圧弁８５Ａ，８５Ｂと流量制御装置８６Ａ，８６Ｂとを設けることにより、各溶解部５０Ａ、５０Ｂに対して安定した圧力及び量で導入オゾンガスを供給することができ、各溶解部５０Ａ、５０Ｂにおいては安定してオゾン水が生成される。
【００４９】
また、ラインＬ２９上には、圧力調整装置（供給圧力調整手段）８７が設けられ、ラインＬ３における導入オゾンガスの圧力を安定させる。従って、減圧弁８５Ａ，８５Ｂ及び流量制御装置８６Ａ，８６Ｂよりも上流側における導入オゾンガスの圧力を安定させ、下流側における導入オゾンガスの圧力よりも高い圧力とすることができる。よって、減圧弁８５Ａ，８５Ｂが正しく作動し、２つの溶解部５０Ａ，５０Ｂのそれぞれに、要求に係る圧力の導入オゾンガスを安定供給することができる。また、減圧弁８５Ａ，８５Ｂ及び流量制御装置８６Ａ，８６Ｂよりも上流側における導入オゾンガスの圧力が過剰に高くならないように、圧力調整装置８７によって調整することができる。圧力調整装置８７は、例えば、開度調整可能なバルブ８７ａと、当該バルブ８７ａを制御するＰＩＣ８７ｂと、で構成される。
【００５０】
本発明は、上述の第１及び第２実施形態に限定されるものではない。例えば、オゾンガスを濃縮する濃縮部としては、実施形態のような液化方式には限られず、吸着方式の濃縮部であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１…電子部品洗浄装置、３…酸素タンク、３０…濃縮部（オゾンガス濃縮部）、５０，５０Ａ，５０Ｂ…溶解部（オゾンガス溶解部）、５２…オゾン水濃度計、５３…バルブ（溶解ガス圧力制御手段）、５４…バルブ制御部（溶解ガス圧力制御手段）、５６…排ガスポンプ、７０，７０Ａ，７０Ｂ…洗浄部、８１…流量制御装置（希釈ガス流量制御手段）、８２…希釈ガス流量制御部（希釈ガス流量制御手段）、８３…圧力計（希釈ガス流量制御手段）、８５Ａ，８５Ｂ…圧力調整手段、８６Ａ，８６Ｂ…流量調整手段、８７…供給圧力制御手段、Ｌ１３…ライン（希釈ガス供給部）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子部品の洗浄に好適に利用される洗浄装置、及び洗浄装置に用いられるオゾン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のオゾン水製造装置が知られている。この装置は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾンガスを、テフロン（登録商標）製多孔質中空糸膜を介して被処理水に溶解させてオゾン水を生成するものである。この装置では、中空糸膜の上流に中空糸内側の水圧を該オゾンガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御する無段階可変速制御方式のポンプを設けると共に、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度により制御する制御機構を設けたものであり、上記無段階可変速制御方式のポンプの制御は、中空糸膜上流に流量計及び圧力計を設け、これらからの出力信号値を演算回路で処理して行う。また、前記水圧は、オゾンガス圧より高くするのがよいとされている。このようなオゾン水製造装置において、オゾン水の濃度を高くすることを望む場合には、飽和溶解オゾン濃度を上げるべく、水に接触するオゾンガス圧を高くするといった方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このオゾン水を半導体や液晶などの電子部品の洗浄に用いる場合、オゾンガス圧を高くすることでオゾン水の濃度を上げると、加圧されたオゾン水が洗浄ノズルから排出され大気に開放されたときに飽和溶解オゾン濃度が低下し、オゾン水中のオゾンが大気中に逃げてしまう。その結果、オゾン水が洗浄対象物の表面に到達したときには濃度が低下しており、洗浄効率が悪いといった問題があった。
【０００５】
このような問題に鑑み、本発明は、オゾン水による効率的な洗浄を可能とする洗浄装置、及びそのような洗浄装置に用いることができるオゾン水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の洗浄装置は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、オゾンガス溶解部で得られたオゾン水で対象物を洗浄する洗浄部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この装置では、オゾンガス濃縮部によって濃縮オゾンガスが得られ、この濃縮オゾンガスをオゾン溶解部で水に溶解させてオゾン水を得ている。このように、オゾンガスを濃縮して水に溶解させることにより、オゾンガスの圧力が比較的低い状態でも、高濃度のオゾン水が得やすい。そして、水に溶解させるときのオゾンガスの圧力が比較的低いことから、オゾン水が大気に開放されたときにも、オゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が少なく抑えられる。従って、洗浄部において、例えば、オゾン水が洗浄ノズル等から噴射される場合に、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度を比較的高く保つことができ、洗浄効率を向上することができる。
【０００８】
また、オゾンガス溶解部は、オゾン水のオゾン濃度に基づいて、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を制御する溶解ガス圧力制御手段を有することとしてもよい。溶解ガス圧力制御手段が、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を調整することにより、飽和溶解オゾン濃度が変化し、得られるオゾン水の濃度が調整される。従って、溶解ガス圧力制御手段は、オゾン水の濃度を監視しながら濃縮オゾンガスの圧力を調整する制御により、オゾン水の濃度を安定させることができる。
【０００９】
また、オゾンガス溶解部は、濃縮オゾンガスの圧力を低下させる排ガスポンプを有することとしてもよい。濃縮オゾンガスの濃度によっては、オゾンの急激な分解を確実に防止し安全性を確保するために、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を大気圧よりも低くしなければならない場合もある。このオゾンガス溶解部の排ガスポンプによれば、水に溶解させる濃縮オゾンガスの圧力を大気圧よりも低くする対応が可能になり、オゾンガス溶解部における安全性を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の洗浄装置は、オゾンガス溶解部に供給される濃縮オゾンガスに希釈用の酸素ガスを加える希釈ガス供給部と、濃縮オゾンガスに加える酸素ガスの流量を、オゾンガス溶解部における濃縮オゾンガスの圧力に基づいて制御する希釈ガス流量制御部と、を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
洗浄に要求されるオゾン水の濃度が高くなった場合、それに伴って濃縮オゾンガスの圧力を高くするものとすれば、結局、大気に開放されたときにオゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が多くなり、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度が低下してしまう。ところが、この洗浄装置の構成によれば、希釈用の酸素ガスの流量によって、オゾンガス溶解部に供給される濃縮オゾンガスの濃度を調整することができる。従って、オゾンガス溶解部における濃縮オゾンガスの圧力が所定よりも高い場合には、濃縮オゾンガスの圧力を更に上げることなく、希釈用の酸素ガスの流量を絞ることによって、洗浄に要求されるオゾン水の濃度を確保することができる。
【００１２】
また、具体的には、本発明の洗浄装置は、オゾンガス溶解部を複数備えており、オゾンガス濃縮部は、複数のオゾンガス溶解部に対して濃縮オゾンガスを供給することとしてもよい。
【００１３】
またこの場合、複数のオゾンガス溶解部の各々に濃縮オゾンガスを供給する各々の濃縮オゾンガス供給ライン上には、それぞれ、オゾンガス溶解部側の濃縮オゾンガスの圧力を調整する圧力調整手段と、オゾンガス溶解部側の濃縮オゾンガスの流量を調整する流量調整手段と、が設けられていることとしてもよい。オゾンガス溶解部が複数ある場合に、濃縮オゾンガス供給ライン上のそれぞれの圧力調整手段と流量調整手段とによって、各々のオゾンガス溶解部が安定した量のオゾンガスの供給を受けることができる。
【００１４】
また、複数の圧力調整手段及び流量調整手段よりも上流側に、オゾンガス濃縮部から供給される濃縮オゾンガスの圧力を調整する供給圧力調整手段が設けられていることとしてもよい。この構成によれば、圧力調整手段及び流量調整手段の上流側における濃縮オゾンガスの圧力を、下流側よりもある程度高い圧力で安定させることができる。従って、複数のオゾンガス溶解部のそれぞれに、要求に係る圧力の濃縮オゾンガスを安定供給することができる。また、圧力調整手段及び流量調整手段の上流側の濃縮オゾンガスの圧力が過剰に高くならないように、供給圧力調整手段によって調整することができる。
【００１５】
また、本発明のオゾン水生成装置は、オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この装置では、オゾンガス濃縮部によって濃縮オゾンガスが得られ、この濃縮オゾンガスをオゾン溶解部で水に溶解させてオゾン水を得ている。このように、オゾンガスを濃縮して水に溶解させることにより、オゾンガスの圧力が比較的低い状態でも、高濃度のオゾン水が得られる。そして、水に溶解させるときのオゾンガスの圧力が比較的低いことから、オゾン水が大気に開放されたときにも、オゾン水中から大気中に逃げるオゾンの量が少なく抑えられる。従って、例えば、このオゾン水が洗浄ノズル等から噴射され対象物の洗浄に用いられる場合に、対象物の表面に到達するオゾン水の濃度を比較的高く保つことができ、洗浄効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、オゾン水による効率的な洗浄を可能とする洗浄装置、及びそのような洗浄装置に用いることができるオゾン水生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電子部品洗浄装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における電子部品洗浄装置の濃縮部を詳細に示すブロック図である。
【図３】図１における電子部品洗浄装置の溶解部を詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電子部品洗浄装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図５】図４における電子部品洗浄装置の溶解部及び洗浄部近傍を詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る洗浄装置及びオゾン水生成装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示されるように、電子部品洗浄装置１は、オゾンガス生成装置７３を用いて高濃度オゾンガスを生成し、この高濃度のオゾンガスから生成した高濃度のオゾン水を半導体ウエハ、液晶、太陽電池、有機EL、プリント基板などの電子部品の表面に向けて噴射して洗浄する装置である。オゾンガス生成装置７３は、オゾンガスを発生させるオゾナイザ１０と、オゾナイザ１０で発生したオゾン含有ガスを濃縮する濃縮部３０と、を備えている。更に電子部品洗浄装置１のオゾン水生成装置７１は、濃縮オゾンガスを生成するオゾンガス生成装置７３と、このオゾンガスを超純水に溶解させて高濃度オゾン水を生成する溶解部５０と、を備えている。そして、電子部品洗浄装置１は、このオゾン水生成装置７１と、オゾン水生成装置７１で得られた高濃度オゾン水で電子部品の表面を洗浄する洗浄部７０と、を備えている。
【００２１】
電子部品洗浄装置１は、酸素タンク３と、窒素タンク５とを備えている。オゾナイザ１０には、酸素タンク３からラインＬ１を通じて酸素が供給される。また、ラインＬ１には、窒素タンク５からの窒素ガス供給ラインが合流しており、酸素ガスに微量の窒素ガスが混入されてオゾナイザ１０に導入される。オゾナイザ１０は、酸素ガスを原料として放電方式によりオゾンガスを生成する。このオゾナイザ１０では、１０vol％程度の比較的低濃度のオゾンガス（約９０vol％の酸素ガスと約１０vol％のオゾンガスとの混合気体）が生成する。また、原料の酸素ガスに微量混入された窒素ガスに起因して、オゾナイザ１０で生成されたオゾンガス（以下、「非濃縮オゾンガス」という）には微量の窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが含まれる。オゾナイザ１０から送出される非濃縮オゾンガスは、ラインＬ２を通じて濃縮部３０に導入される。
【００２２】
濃縮部３０は、オゾナイザ１０で生成される非濃縮オゾンガスを濃縮し、ほぼ１００vol％の高濃度のオゾンガスを生成するものである。図２にも示すように、濃縮部３０は、真空断熱チャンバ３１内に設けられたＮＯｘ除去部３２と、ガス冷却部３３と、分離タンク３４と、気化器３５と、熱交換部３６と、を備えている。チャンバ３１は、排気ポンプ３７によって真空引きされる。
【００２３】
ラインＬ２からの非濃縮オゾンガスは、濃縮部３０のＮＯｘ除去部３２に導入される。ＮＯｘ除去部３２は、導入された非濃縮オゾンガスを、ＮＯｘの凝固点以下にまで冷却して、ＮＯｘを固化させて捕捉し、非濃縮オゾンガスから分離除去する。ＮＯｘよりも凝固点が低い酸素及びオゾンは、気体の状態でＮＯｘ除去部３２を通過し、ラインＬ３１を通じてガス冷却部３３に導入される。一方、ＮＯｘ除去部３２で捕捉されたＮＯｘは、ＮＯｘ除去部３２の清掃運転時に昇温されて再び気化し、必要に応じてパージガス（例えば、酸素、窒素または非濃縮オゾンガスなど）に追い出されるようにしてラインＬ２１を通じ、排ガスラインＬ２０に排出される。なお、ラインＬ３１とラインＬ２１の流路の切り替えは、運転状態に合わせて適宜に実行される。
【００２４】
ガス冷却部３３では、ＮＯｘ除去後の非濃縮オゾンガスを、オゾンの沸点以下にまで冷却して、オゾンを液化させる。この液体オゾンは、ラインＬ３２を通じて分離タンク３４に導入され、当該分離タンク３４の下部に溜まる。一方、オゾンよりも沸点が低い酸素等は、気体の状態でガス冷却部３３及びラインＬ３２を通過し、分離タンク３４の上部に溜まる。分離タンク３４上部に溜まる気体は、主に酸素であり、ラインＬ３３を通じて分離タンク３４外に送出される。
【００２５】
前述のとおり、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３においては、非濃縮オゾンガスの冷却のための低熱源が必要である。この濃縮部３０では、極低温の低熱源としてクライオポンプ３８を備えている。クライオポンプ３８のクライオヘッド３８ａは、チャンバ３１内部に挿入されており、クライオヘッド３８ａとＮＯｘ除去部３２とが伝熱銅板３９ａで接続されている。また、クライオヘッド３８ａとガス冷却部３３とが伝熱銅板３９ｂで接続されている。この構成により、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３とを、極低温に冷却することが可能となり、前述のＮＯｘ除去及びオゾン液化が実現される。
【００２６】
分離タンク３４の底部には、Ｕ字管４１の一端が接続されている。このＵ字管４１の他端は、気化器３５の底部に接続されている。そして、分離タンク３４内に溜まった液体オゾンは、Ｕ字管４１内にも充填される。Ｕ字管４１は、分離タンク３４内の液体オゾンを気化器３５に導くためのものであると共に、当該液体オゾンによって分離タンク３４上部に溜まる酸素ガスと気化器３５側とを液封するものである。
【００２７】
このＵ字管４１内には、毛細管力を発現し、Ｕ字管４１内の液体オゾンを気化器３５内に導く充填材４１ａが充填されている。ここでは、充填材４１ａは金網状のものが用いられ、毛細管力を発現すべく密に構成されていると共に、気化器３５の底部の入口３５ａを通して気化器３５内に進入する構成とされている。この構成により、Ｕ字管４１内の液体オゾンは、入口３５ａを通じて気化器３５内に徐々に導入されていく。なお、この充填材４１ａとしては、金網状の充填材に限定されるものではなく、例えば密に配置される細い金属材料やガラス繊維、例えば多数配置される細かいシリカゲルやポーラスシリカ等であっても良く、要は、毛細管力を発現する充填材であればよい。
【００２８】
気化器３５は、Ｕ字管４１からの液体オゾンを気化するためのもので、円筒状の胴部を有し、下部が下細りの擂り鉢状に閉じられて下端に入口３５ａが設けられていると共に、上端にオゾンガス出口３５ｂが設けられている。この気化器３５の入口３５ａは、分離タンク３４における液体オゾンの液面以上の高さに位置する。この入口３５ａを通して内部に進入する金網状の充填材４１ａは、液体オゾンを毛細管力により気化器３５内に送り込むべく、当該気化器３５の底部内面に沿って広がるように配置されている。
【００２９】
気化器３５内部に進入した充填材４１ａの上方には、加熱用のヒータ３５ｃが設けられている。ヒータ３５ｃは、気化器３５の底部に供される液体オゾンを加熱して気化させる。前述のとおり、気化器３５内には、酸素が分離除去された液体オゾンが導入されるので、気化器３５内で気化されるオゾンは、ほぼ１００vol％の濃度である。また、気化器３５には、ラインＬ１２を介して、酸素タンク３からの酸素が希釈用酸素ガスとして導入される。液体オゾンの気化で得られたほぼ濃度１００vol％のオゾンは、ラインＬ１２からの希釈用酸素ガスによって気化器３５上部で適宜希釈され、オゾンガス出口３５ｂ及びラインＬ３を通じて、濃縮オゾンガスとして送出される。このラインＬ３の濃縮オゾンガスは、溶解部５０に導入される。また、この濃縮オゾンガスの一部の余剰分は、ラインＬ３から分岐したラインＬ２５を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。また、ラインＬ３には、酸素タンク３からのラインＬ１３も合流しており、ラインＬ３の濃縮オゾンガスは、ラインＬ１３からの酸素ガスで適宜希釈されて、溶解部５０に導入される
【００３０】
なお、ラインＬ１２は、気化器３５よりも上流側で熱交換部３６を通過している。熱交換部３６では、分離タンク３４からラインＬ３３を通じて排出される排酸素ガスとラインＬ１２の希釈用酸素ガスとの熱交換が行われる。これにより、希釈用酸素ガスは、熱交換部３６で冷却され温度調整された後に気化器３５内に導入される。また排酸素ガスは、熱交換部３６から、ラインＬ２３を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。
【００３１】
図１に示すように、溶解部５０は、ラインＬ３から導入される濃縮オゾンガスとラインＬ１１から導入される超純水とを接触させる溶解モジュールを備えている。溶解モジュールとは、高分子膜、エジェクタ、マイクロリアクタなどオゾンガスを水に溶解させる装置をいう。溶解モジュールにおいては、超純水に濃縮オゾンガスが溶解し、高濃度のオゾン水が生成される。なお、超純水に溶解されなかった余剰の濃縮オゾンガスは、ガスラインＬ２７を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。一方、オゾン水は、ラインＬ４を通じて洗浄部７０に導入される。
【００３２】
洗浄部７０は、ラインＬ４から導入したオゾン水を、ノズルから半導体ウエハ、液晶、太陽電池、有機EL、プリント基板などの電子部品の表面に向けて噴射する。このようなオゾン水の噴射によって、電子部品の表面に形成されたレジストが洗浄除去される。すなわち、洗浄部７０は、電子部品のレジスト除去の用途で用いられる。
【００３３】
なお、前述のように、電子部品洗浄装置１の各部で発生する不要なガス（ラインＬ２１の排ＮＯｘガス、ラインＬ２３の排酸素ガス、ラインＬ２５の排オゾンガス、及びＬ２７の排オゾンガス）は、すべて合流して排ガスラインＬ２０を通過する。そして、このラインＬ２０の不要ガスは、触媒分解装置７と排気ガス冷却器８とを通過し、排気ポンプ９によって系外に排出される。触媒分解装置７は、不要ガスを例えば活性炭などの触媒と接触させることにより、不要ガス中のオゾンガスを比較的無害な酸素ガスに分解する。排気ガス冷却器８は、不要ガスを大気に排出する前に当該不要ガスを常温まで冷却する。
【００３４】
続いて、溶解部５０について、図３を参照しながら更に詳細に説明する。
【００３５】
図３に示すように、溶解部５０には、超純水がラインＬ１１を通じて導入されると共に、酸素ガスで希釈されたオゾンガスがラインＬ３を通じて導入される。溶解部５０は、導入されたオゾンガス（以下「導入オゾンガス」という）と超純水と導入して両者を接触させる溶解モジュール５１を有している。以下では、高分子膜を備えたタイプの溶解モジュール５１を採用する場合を例として説明する。このタイプの溶解モジュール５１は、中空糸膜の構造をなす溶解膜を有しており、この溶解膜の内側に超純水を流通させ、溶解膜の外側に導入オゾンガスを流通させる。この構成により、導入オゾンガスと超純水とが溶解膜を介して接触し、導入オゾンガスが溶解膜を通過して超純水に溶解することで、オゾン水が生成される。溶解モジュール５１で生成されたオゾン水は、ラインＬ４を通じて洗浄部７０に送出される。導入オゾンガスのうち超純水に溶解しきれなかった余剰分は、ラインＬ２７を通じて溶解モジュール５１から排出され、不要ガスとしてラインＬ２０に排出される。なお、このような溶解膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等が好適に用いられる。
【００３６】
ここで、この溶解部５０から送出されるオゾン水の濃度は、洗浄部７０で要求される濃度に合わせて制御する必要がある。そこで、溶解部５０は、ラインＬ２７の開度調整により溶解モジュール５１における導入オゾンガスの圧力を調整するバルブ（溶解ガス圧力制御手段）５３を有している。このバルブ５３の開度を小さくするほど、溶解モジュール５１で超純水に接触する導入オゾンガスの圧力（以下「溶解圧力」という）が上昇する。その結果、ヘンリーの法則に従って飽和溶解オゾン濃度が上昇するので、溶解モジュール５１で生成されるオゾン水の濃度が上昇し、ラインＬ４のオゾン水の濃度が上昇する。同様に、バルブ５３の開度を大きくするほど、ラインＬ４のオゾン水の濃度が低下する。
【００３７】
更に溶解部５０は、ラインＬ４を流通するオゾン水の濃度を測定するオゾン水濃度計５２と、オゾン水濃度計５２で得られるオゾン水濃度測定値に基づいて、バルブ５３の開度を調整するバルブ制御部（溶解ガス圧力制御手段）５４を備えている。すなわち、バルブ制御部５４は、例えば、オゾン水濃度計５２の測定値が目標濃度よりも高い場合にはバルブ５３の開度を大きくして溶解圧力を下げ、オゾン水濃度計５２の測定値が目標濃度よりも低い場合にはバルブ５３の開度を小さくして溶解圧力を上げる操作を行う。このように、バルブ制御部５４が、ラインＬ４のオゾン水の濃度を監視しながらフィードバック制御することで、ラインＬ４からは目標濃度のオゾン水が安定して供給される。
【００３８】
また、オゾン水の目標濃度が高くなると、それに応じて溶解圧力も高くする必要がある。ところが、溶解圧力を高くすることでオゾン水の濃度を上げようとすると、加圧されたオゾン水が洗浄部７０の洗浄ノズルから排出され大気に開放されたときに飽和溶解オゾン濃度が低下し、オゾン水中のオゾンが大気中に逃げてしまう。その結果、オゾン水が電子部品の表面に到達したときには濃度が低下してしまい、洗浄効率が低下するといった問題が生じる。
【００３９】
そこで、この電子部品洗浄装置１では、溶解圧力が所定の規定値を超えないように制御する制御手段が設けられている。具体的には、希釈用酸素ガスのラインＬ１３上に、希釈用酸素ガスの流量調整を行う流量制御装置（希釈ガス流量制御手段）８１が設けられると共に、当該流量制御装置８１に設定流量を付与する希釈ガス流量制御部（希釈ガス流量制御手段）８２が設けられている。この流量制御装置８１の設定流量を小さくするほど、ラインＬ１３からラインＬ３に合流する希釈用酸素ガスが少なくなるので、ラインＬ３で溶解モジュール５１に導入される導入オゾンガスの濃度が上昇する。その結果、超純水に接触する導入オゾンガスの濃度が上昇する。ここで、水の飽和溶解オゾン濃度Ｃは、下式（１）で表される。
Ｃ＝ｍ・Ｐ …（１）
但し、
ｍは分配係数；ｍ＝-0.0120・θ＋0.533
Ｐは水に接触するオゾンガスの濃度（mg/l）
【００４０】
従って、流量制御装置８１の設定流量を小さくするほど、溶解モジュール５１に導入される導入オゾンガスの濃度が上昇し、それにより、式（１）から理解されるように飽和溶解オゾン濃度が上昇し、その結果、ラインＬ４のオゾン水の濃度が上昇する。また、同様に、流量制御装置８１の設定流量を大きくするほど、ラインＬ４のオゾン水の濃度が低下する。
【００４１】
更に、ラインＬ２７上には溶解圧力を測定する圧力計（希釈ガス流量制御手段）８３が設けられている。そして、希釈ガス流量制御部８２は、圧力計８３で得られる溶解圧力の測定値に基づいて、流量制御装置８１に付与する設定流量を調整する。すなわち、希釈ガス流量制御部８２は、例えば、圧力計８３による溶解圧力の測定値が規定値を超えた場合には、流量制御装置８１に付与する設定流量を小さくする操作を行う。なお、上記の規定値とは、洗浄部７０における洗浄効率の悪化が許容されるような溶解圧力の上限値として予め定められる。例えば、この規定値は１５０ｋＰａである。このように、流量制御装置８１の設定流量を小さくすることで、規定値以下の比較的大気圧に近い溶解圧力を維持しながら、ラインＬ４のオゾン水の濃度を上昇させることができる。従って、洗浄部７０において洗浄効率が悪化するといった前述の問題を抑えることができ、良好な洗浄効率を得ることができる。
【００４２】
なお、このような制御を行うためには、溶解部５０への導入前に、オゾンガスを希釈用酸素ガスで希釈することを前提としなければならない。電子部品洗浄装置１は、溶解部５０の前段に、オゾンガスを濃縮する濃縮部３０を備えているので、高濃度のオゾンガスを溶解部５０に送り込むことも可能となる。そして、このオゾンガスを酸素ガスで希釈することを前提としながらも、十分な濃度の導入オゾンガスを溶解部５０に導入することができる。
【００４３】
また、濃縮部３０で濃縮された濃度が高い導入オゾンガスを用いることにより、前述の規定値（例えば、１５０ｋＰａ）以下といったような比較的大気圧に近い溶解圧力でも、電子部品洗浄に必要とされるオゾン水の濃度を十分に確保することができる。従って、大気圧解放後にオゾン水から大気中に逃げてしまうオゾンの量が抑えられ、洗浄効率を向上することができる。
【００４４】
また、このような高濃度のオゾンガスを取り扱う場合には、オゾンの急激な分解を確実に防止するために、溶解部５０における溶解圧力を低くしておく必要がある。特に、導入オゾンガスの濃度によっては、安全性確保のために溶解圧力を大気圧よりも低くしなければならない場合もある。そこで、溶解部５０は、ラインＬ２７上でバルブ５３よりも下流側に設けられた排ガスポンプ５６を有している。この排ガスポンプ５６によれば、溶解モジュール５１における導入オゾンガスの溶解圧力を大気圧よりも低くする対応が可能になり、溶解部５０における安全性を確保することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
【００４６】
続いて、図４及び図５を参照しながら本発明に係る電子部品洗浄装置の第２実施形態について説明する。図４及び図５に示す電子部品洗浄装置１０１は、特に、２つの溶解部５０Ａ，５０Ｂと２つの洗浄部７０Ａ，７０Ｂとを備える点において前述の電子部品洗浄装置１とは異なる。溶解部５０Ａは洗浄部７０Ａにオゾン水を供給し、溶解部５０Ｂは洗浄部７０Ｂにオゾン水を供給する。導入オゾンガスを供給するラインＬ３は、２つのラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂに分岐しており、ラインＬ１０３Ａは溶解部５０Ａに、ラインＬ１０３Ｂは溶解部５０Ｂに、導入オゾンガスを供給する。また、ラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂの分岐点の上流側において、ラインＬ３からラインＬ２９が分岐しており、このラインＬ２９は、排ガスラインＬ２０に合流している。ラインＬ３の導入オゾンガスのうち一部の余剰なガスが、当該ラインＬ２９を通じて、排ガスラインＬ２０に排出される。
【００４７】
２つの洗浄部７０Ａ，７０Ｂでは、互いに異なる洗浄条件でそれぞれ電子部品洗浄を行うことができる。従って、洗浄部７０Ａ，７０Ｂの洗浄条件にそれぞれ対応すべく、溶解部５０Ａ，５０Ｂは、互いに異なる流量・濃度でオゾン水を供給する必要があると共に、洗浄条件の変動に応じて各溶解部５０Ａ，５０Ｂへのオゾン水の流量・濃度を変動させる場合もある。よって、分岐ラインＬ１０３Ａ，１０３Ｂを通じて各溶解部５０Ａ、５０Ｂに送り込むべきオゾンガスの量も変動する場合がある。ところが、濃縮部３０で生成されるオゾンガス量は、変動に急激に追従できないので、各溶解部５０Ａ，５０Ｂで生成されるオゾン水の濃度が不安定になるおそれもある。
【００４８】
そこで、このような溶解部５０Ａ，５０Ｂにおけるオゾン濃度の変動を抑制すべく、図５に詳細に示すように、分岐ラインＬ１０３Ａ上に、下流側の導入オゾンガスの圧力を一定化する減圧弁（圧力調整手段）８５Ａ、及び下流側の導入オゾンガスの流量を一定化する流量制御装置（流量調整手段）８６Ａが設けられており、分岐ラインＬ１０３Ｂ上にも、同様の減圧弁８５Ｂ及び流量制御装置８６Ｂが設けられている。このような減圧弁８５Ａ，８５Ｂと流量制御装置８６Ａ，８６Ｂとを設けることにより、各溶解部５０Ａ、５０Ｂに対して安定した圧力及び量で導入オゾンガスを供給することができ、各溶解部５０Ａ、５０Ｂにおいては安定してオゾン水が生成される。
【００４９】
また、ラインＬ２９上には、圧力調整装置（供給圧力調整手段）８７が設けられ、ラインＬ３における導入オゾンガスの圧力を安定させる。従って、減圧弁８５Ａ，８５Ｂ及び流量制御装置８６Ａ，８６Ｂよりも上流側における導入オゾンガスの圧力を安定させ、下流側における導入オゾンガスの圧力よりも高い圧力とすることができる。よって、減圧弁８５Ａ，８５Ｂが正しく作動し、２つの溶解部５０Ａ，５０Ｂのそれぞれに、要求に係る圧力の導入オゾンガスを安定供給することができる。また、減圧弁８５Ａ，８５Ｂ及び流量制御装置８６Ａ，８６Ｂよりも上流側における導入オゾンガスの圧力が過剰に高くならないように、圧力調整装置８７によって調整することができる。圧力調整装置８７は、例えば、開度調整可能なバルブ８７ａと、当該バルブ８７ａを制御するＰＩＣ８７ｂと、で構成される。
【００５０】
本発明は、上述の第１及び第２実施形態に限定されるものではない。例えば、オゾンガスを濃縮する濃縮部としては、実施形態のような液化方式には限られず、吸着方式の濃縮部であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１…電子部品洗浄装置、３…酸素タンク、３０…濃縮部（オゾンガス濃縮部）、５０，５０Ａ，５０Ｂ…溶解部（オゾンガス溶解部）、５２…オゾン水濃度計、５３…バルブ（溶解ガス圧力制御手段）、５４…バルブ制御部（溶解ガス圧力制御手段）、５６…排ガスポンプ、７０，７０Ａ，７０Ｂ…洗浄部、８１…流量制御装置（希釈ガス流量制御手段）、８２…希釈ガス流量制御部（希釈ガス流量制御手段）、８３…圧力計（希釈ガス流量制御手段）、８５Ａ，８５Ｂ…圧力調整手段、８６Ａ，８６Ｂ…流量調整手段、８７…供給圧力制御手段、Ｌ１３…ライン（希釈ガス供給部）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、
前記オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、
前記オゾンガス溶解部で得られたオゾン水で対象物を洗浄する洗浄部と、を備えることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記オゾンガス溶解部は、
前記オゾン水のオゾン濃度に基づいて、前記水に溶解させる前記濃縮オゾンガスの圧力を制御する溶解ガス圧力制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記オゾンガス溶解部は、
前記濃縮オゾンガスの圧力を低下させる排ガスポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記オゾンガス溶解部に供給される前記濃縮オゾンガスに希釈用の酸素ガスを加える希釈ガス供給部と、
前記濃縮オゾンガスに加える前記酸素ガスの流量を、前記オゾンガス溶解部における前記濃縮オゾンガスの圧力に基づいて制御する希釈ガス流量制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記オゾンガス溶解部を複数備えており、
前記オゾンガス濃縮部は、
複数の前記オゾンガス溶解部に対して前記濃縮オゾンガスを供給することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
複数の前記オゾンガス溶解部の各々に前記濃縮オゾンガスを供給する各々の濃縮オゾンガス供給ライン上には、それぞれ、
前記オゾンガス溶解部側の前記濃縮オゾンガスの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記オゾンガス溶解部側の前記濃縮オゾンガスの流量を調整する流量調整手段と、
が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の洗浄装置。
【請求項７】
複数の前記圧力調整手段及び前記流量調整手段よりも上流側に、前記オゾンガス濃縮部から供給される前記濃縮オゾンガスの圧力を調整する供給圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
【請求項８】
オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、
前記オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、を備えたことを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項１】
オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、
前記オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、
前記オゾンガス溶解部で得られたオゾン水で対象物を洗浄する洗浄部と、を備えることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記オゾンガス溶解部は、
前記オゾン水のオゾン濃度に基づいて、前記水に溶解させる前記濃縮オゾンガスの圧力を制御する溶解ガス圧力制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記オゾンガス溶解部は、
前記濃縮オゾンガスの圧力を低下させる排ガスポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記オゾンガス溶解部に供給される前記濃縮オゾンガスに希釈用の酸素ガスを加える希釈ガス供給部と、
前記濃縮オゾンガスに加える前記酸素ガスの流量を、前記オゾンガス溶解部における前記濃縮オゾンガスの圧力に基づいて制御する希釈ガス流量制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記オゾンガス溶解部を複数備えており、
前記オゾンガス濃縮部は、
複数の前記オゾンガス溶解部に対して前記濃縮オゾンガスを供給することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
複数の前記オゾンガス溶解部の各々に前記濃縮オゾンガスを供給する各々の濃縮オゾンガス供給ライン上には、それぞれ、
前記オゾンガス溶解部側の前記濃縮オゾンガスの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記オゾンガス溶解部側の前記濃縮オゾンガスの流量を調整する流量調整手段と、
が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の洗浄装置。
【請求項７】
複数の前記圧力調整手段及び前記流量調整手段よりも上流側に、前記オゾンガス濃縮部から供給される前記濃縮オゾンガスの圧力を調整する供給圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
【請求項８】
オゾンガスを濃縮するオゾンガス濃縮部と、
前記オゾンガス濃縮部で得られた濃縮オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を得るオゾンガス溶解部と、を備えたことを特徴とするオゾン水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３６２８６（Ｐ２０１１−１３６２８６Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７８６６（Ｐ２００９−２９７８６６）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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