[发明专利]高浓度臭氧水的制造方法及高浓度臭氧水的制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种臭氧水的制造方法及臭氧水的制造装置，其中，臭氧水用于对半导体、液晶显示器等的精密电子元件或通常的工业元件进行清洗，或者，用于对与医药、食品有相的机器和食品等进行清洗及消毒。

背景技术

以往，在对工业上生产的元件进行清洗时，和医药或食品领域的清洗或者杀菌、消毒处理时，大量地使用了对环境负担很大的科学药品和/或气体。然而，从解决地球环保问题的观点出发，目前，愈加追求对环境负担小的清洗或杀菌、消毒技术。因此，近年来，着眼于对环境负担小的臭氧水。

特别是，以往，在进行有机物的除去处理中，使用了硫酸和双氧水的混合物、碱性水溶液或各种有机溶剂来作为清洗剂，其中，有机物包含在制造半导体、液晶显示器等的精密元件时所使用的电路图案形成用光致抗蚀剂。然而，由于环保对策，近年来正逐渐尝试着向臭氧水转换。

作为一个例子，在专利文献1中提出了一种利用臭氧水除去有机物的除去方法。在该专利中，为了提高利用臭氧水除去有机物的除去效果，提出了如下的方案：将水温设置在45℃以上，并且，注入二氧化碳以实现臭氧水浓度的稳定性。

为了进一步提高除去效果，还提供了一种将臭氧水的温度设置在70～80℃，并将臭氧水的浓度提高至110mg/L左右的臭氧水的制造装置（专利文献2、专利文献3）。

然而，即使使用由上述现有的装置生成的高浓度、高温的臭氧水，在进行上述的有机物（光致抗蚀剂）的除去处理中，在抗蚀剂的分解速度和除去效果的稳定性等方面仍然不能得到满足。这是因为，利用臭氧分子的抗蚀剂的分解反应仍然处于臭氧的供给速率控制阶段（rate-controlling step），而没有到达反应速率控制阶段。

为了改善这些问题，有效的方法为使70～80℃的高温臭氧水的臭氧浓度进一步高浓度化。为了将高温臭氧水的臭氧浓度提高至现有的高温臭氧水的臭氧浓度的两倍以上，必须在加热之前事先将生成的室温臭氧水的臭氧混合浓度设置在上述现有技术中的室温臭氧水的臭氧混合浓度的两倍以上（相对于现有技术的160mg/L，设置在320mg/L以上）。

另外，以前，本发明的申请人之一提出了一种吸附方式的浓缩方法（专利文献4）来作为浓缩臭氧气体的方法，其中，吸附方式的浓缩方法利用了臭氧分子吸附在其它的物质中时的物理性质。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利第4296393号公报；

专利文献2：日本特开2009-56442号公报；

专利文献3：日本特开2009-112979号公报；

专利文献4：WO2008/062534号公报。

发明内容

发明要解决的问题

目前提出的高浓度高温臭氧水是按照如下所述的顺序生成的：在室温下使来自臭氧气体供给源的浓度为250g/m³（N）左右的臭氧气体与水进行气液混合，暂时生成浓度为160mg/L左右的室温臭氧水；然后，通过利用加热器使该室温臭氧水升温，来生成浓度为110mg/L左右、温度为70～80℃的高浓度高温臭氧水。

如上所述，为了将该高浓度高温臭氧水的浓度形成为2倍以上，需要将室温臭氧水的浓度形成为以往的室温臭氧水的浓度的2倍以上（320mg/L以上）。

为了将室温臭氧水的浓度形成为以往的室温臭氧水的浓度的2倍以上，考虑有如下所述的两种方式。第一方式为提高与水混合的臭氧气体浓度；第二方式为提高通过混合器混合臭氧气体和水的混合效率。若从饱和溶解浓度的观点来考虑这两种方式，则优选采用第一方式来提高混合浓度。

作为臭氧气体的产生方法有以下两种方式：放电方式，通过无声放电对在设置有电极的容器（cell）内流通的氧气进行处理从而产生臭氧气体；电场方式，在纯水中设置电极，一边向水施加电场一边产生臭氧气体。比较这两种臭氧气体产生方法，在目前的技术中，采用第一种放电方式更易于得到高浓度的臭氧气体，在现阶段，臭氧气体的最高浓度达到300～350g/m³（N）。