[發明專利]溶解有氣體的清洗水用配水管路

有效

• 申請號: 00100892.7
• 申請日: 2000-02-14
• 公開（公告）號: CN1309095A
• 公開（公告）日: 2001-08-22
• 發明（設計）人: 森田博志
• 申請（專利權）人: 栗田工業株式會社
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所
• 代理人: 劉激揚

本發明涉及溶解有氣體的清洗水用配水管路。更具體地說，本發明涉及供溶解有氣體的清洗水用的配水管路，它能夠將溶解有自分解氣體的清洗水從主管道配送到具有多個遠距離用戶點的支管中，同時在所有用戶點都保持幾乎恒定的氣體濃度值。

從電子材料比如半導體用的硅基片、液晶用玻璃基片和光掩膜的石英基片的表面上除去外來的顆粒對于確保產品的高質量和低缺陷率是十分重要的。為達到此目的廣泛使用了濕清洗的方法。為了除去有機和金屬污染，使用具有強氧化能力的清洗流體是有效的。通常，使用如硫酸和過氧化氫混合物(SPM清洗液)和鹽酸、過氧化氫和超純水混合物(SC2清洗液)的流體進行高溫清洗。近年來，為了降低化學品極其昂貴的成本、漂洗用超純水的成本、廢液的處理成本以及為揮發性化學蒸氣和制造清潔空氣而進行空氣調節的成本，以及減輕由于龐大的用水、大量的化學品排放和向大氣中釋放廢氣所引起的環境負擔，開始對這些濕清洗方法提出疑問，因為所有這一切都伴隨著傳統的清洗方法。

早先，發明家將臭氧溶解在純水中開發出清洗電子材料用的溶解氣體的清洗水。由溶解有臭氧的純水組成的清洗水顯示出極強的氧化能力，盡管溶解的臭氧的濃度很低，其數量只有每升幾毫克。這種水被用在污染物即有機物和金屬雜質粘結在電子材料表面的方法中。

硅基片被均勻地氧化形成一層化學氧化物的薄膜。溶解了臭氧的清洗水沒有留下殘渣，這樣就保持了被清洗的物件表面的清潔。這種水還具有另外的優點就是可以重新使用，因為臭氧分解和除去以后就又成為高純水。然而，隨著時間的增加，溶解有臭氧的清洗水中溶解的臭氧會自行分解變成氧氣。因此，通過長管配送溶解有臭氧的清洗水被認為是不現實的，因為難以保持和控制臭氧的濃度。

為此，本發明人發現，通過在配送的同時，在配送管路中將含有臭氧的氣體和純水混合，就有可能抑制臭氧濃度的下降，長距離地配送水，提出了如圖1所示的溶有臭氧的清洗水的供應系統。氧氣和少量氮氣的混合物從氧氣儲罐1和氮氣儲罐2被送到無聲放電臭氧發生器3中，以制造臭氧和氧氣的混合物，通過噴射器和泵等在臭氧溶解設備4中將其送入用離子交換器、膜設備和紫外線氧化設備等制造的純水中。臭氧和氧的氣體混合物與純水混合形成蒸氣-液體混合物。臭氧溶解于水中形成溶解了臭氧的清洗水，它同樣是處于蒸氣-液體狀態，流入主管道5。通過自行分解將溶解于水中的臭氧轉變為氧氣。隨著處于氣相的臭氧溶解于水相，由于自行分解而導致降低的臭氧的量得到了補充。結果是水中的臭氧濃度基本上是恒定的。從支管6取出溶解有臭氧的清洗水，通過在緩沖罐中的氣-液分離設備或者利用在管路的頂部收集的氣泡的性能進行蒸氣與液體分離以后，在使用點7消耗。沒有從支管中取出的過量的溶解有臭氧的水先通過臭氧分解設備8進行分解，從水和氣相中除去臭氧，然后導入氣-液分離裝置9中從液相中分離氣相。此氣相作為廢氣排放到大氣中，水相作為廢水回收，視需要進行加工和重新使用。此溶解有臭氧的清洗水供應系統能夠輸送水的距離大于100m。

開發此溶解有臭氧的清洗水供應系統時先假設一個簡單的配送路線，比如，在從主管通過一支管直接將溶解有臭氧的清洗水供給使用點的場所。然而近年來，隨著電子材料工廠規模的擴大，越來越需要將溶解有臭氧的清洗水從主管配送到具有多個使用點的支管中。根據工廠的平面布置不同，從主管伸出的支管可以有許多不同的方式。再有，在某些情況下，由于涉及其它的設備的位置，可能需要直立的或下行的支管。這些變化會引起支管內含臭氧氣體和純水之間氣-液比例的漲落。這樣就產生了難于供應臭氧濃度均勻的清洗水的問題。

本發明的目的是提供溶解有氣體的清洗水的配水管路，即使在電子材料的濕法清洗方法中，將溶解有自行分解氣體的清洗水從主管通過遠距離傳送到具有多個使用點的支管時，該管路也能夠在所有的使用點以接近恒定的氣體濃度供應清洗水。

為解決上述問題，本發明人發現，就在從主管伸出支管的分支處剛好在上游的一點安裝管線內混合器，就有可能控制支管內部的氣體和純水的氣-液混合比，而且能夠供應氣體濃度均勻的清洗水。基于此發現，本發明人完成了本發明。

換句話說，本發明提供如下的內容：

(1)輸送溶解有氣體的清洗水用的配水管路，它用來在氣體存在下輸送在純水中溶解氣體形成的清洗水，其特征在于，在從主管伸出的支管的一點的剛好上游處有一管內混合器；

(2)在上述的溶解有氣體的清洗水用的配水管路中，其中的氣體是臭氧和氧氣的氣態混合物；以及