溶解有气体的清洗水用配水管路制造技术

在电子材料的湿法清洗工艺中，提供了一种溶解有气体的清洗水用的水配送管路，使其能够向所有的使用点供应具有基本恒定的气体浓度，即使是从主管经过长距离向具有多个使用点的支管进行配送溶解有自行分解气体的清洗水时。一种溶解有气体的清洗水用的水配送管路，该管路通过在气体存在下，将气体溶解于纯水中来进行清洗水的配送，其是在从主管伸出支管的每个点的上游处安装一个管线内混合器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及溶解有气体的清洗水用配水管路。更具体地说，本专利技术涉及供溶解有气体的清洗水用的配水管路，它能够将溶解有自分解气体的清洗水从主管道配送到具有多个远距离用户点的支管中，同时在所有用户点都保持几乎恒定的气体浓度值。从电子材料比如半导体用的硅基片、液晶用玻璃基片和光掩膜的石英基片的表面上除去外来的颗粒对于确保产品的高质量和低缺陷率是十分重要的。为达到此目的广泛使用了湿清洗的方法。为了除去有机和金属污染，使用具有强氧化能力的清洗流体是有效的。通常，使用如硫酸和过氧化氢混合物(SPM清洗液)和盐酸、过氧化氢和超纯水混合物(SC2清洗液)的流体进行高温清洗。近年来，为了降低化学品极其昂贵的成本、漂洗用超纯水的成本、废液的处理成本以及为挥发性化学蒸气和制造清洁空气而进行空气调节的成本，以及减轻由于庞大的用水、大量的化学品排放和向大气中释放废气所引起的环境负担，开始对这些湿清洗方法提出疑问，因为所有这一切都伴随着传统的清洗方法。早先，专利技术家将臭氧溶解在纯水中开发出清洗电子材料用的溶解气体的清洗水。由溶解有臭氧的纯水组成的清洗水显示出极强的氧化能力，尽管溶解的臭氧的浓度很低，其数量只有每升几毫克。这种水被用在污染物即有机物和金属杂质粘结在电子材料表面的方法中。硅基片被均匀地氧化形成一层化学氧化物的薄膜。溶解了臭氧的清洗水没有留下残渣，这样就保持了被清洗的物件表面的清洁。这种水还具有另外的优点就是可以重新使用，因为臭氧分解和除去以后就又成为高纯水。然而，随着时间的增加，溶解有臭氧的清洗水中溶解的臭氧会自行分解变成氧气。因此，通过长管配送溶解有臭氧的清洗水被认为是不现实的，因为难以保持和控制臭氧的浓度。为此，本专利技术人发现，通过在配送的同时，在配送管路中将含有臭氧的气体和纯水混合，就有可能抑制臭氧浓度的下降，长距离地配送水，提出了如附图说明图1所示的溶有臭氧的清洗水的供应系统。氧气和少量氮气的混合物从氧气储罐1和氮气储罐2被送到无声放电臭氧发生器3中，以制造臭氧和氧气的混合物，通过喷射器和泵等在臭氧溶解设备4中将其送入用离子交换器、膜设备和紫外线氧化设备等制造的纯水中。臭氧和氧的气体混合物与纯水混合形成蒸气-液体混合物。臭氧溶解于水中形成溶解了臭氧的清洗水，它同样是处于蒸气-液体状态，流入主管道5。通过自行分解将溶解于水中的臭氧转变为氧气。随着处于气相的臭氧溶解于水相，由于自行分解而导致降低的臭氧的量得到了补充。结果是水中的臭氧浓度基本上是恒定的。从支管6取出溶解有臭氧的清洗水，通过在缓冲罐中的气-液分离设备或者利用在管路的顶部收集的气泡的性能进行蒸气与液体分离以后，在使用点7消耗。没有从支管中取出的过量的溶解有臭氧的水先通过臭氧分解设备8进行分解，从水和气相中除去臭氧，然后导入气-液分离装置9中从液相中分离气相。此气相作为废气排放到大气中，水相作为废水回收，视需要进行加工和重新使用。此溶解有臭氧的清洗水供应系统能够输送水的距离大于100m。开发此溶解有臭氧的清洗水供应系统时先假设一个简单的配送路线，比如，在从主管通过一支管直接将溶解有臭氧的清洗水供给使用点的场所。然而近年来，随着电子材料工厂规模的扩大，越来越需要将溶解有臭氧的清洗水从主管配送到具有多个使用点的支管中。根据工厂的平面布置不同，从主管伸出的支管可以有许多不同的方式。再有，在某些情况下，由于涉及其它的设备的位置，可能需要直立的或下行的支管。这些变化会引起支管内含臭氧气体和纯水之间气-液比例的涨落。这样就产生了难于供应臭氧浓度均匀的清洗水的问题。本专利技术的目的是提供溶解有气体的清洗水的配水管路，即使在电子材料的湿法清洗方法中，将溶解有自行分解气体的清洗水从主管通过远距离传送到具有多个使用点的支管时，该管路也能够在所有的使用点以接近恒定的气体浓度供应清洗水。为解决上述问题，本专利技术人发现，就在从主管伸出支管的分支处刚好在上游的一点安装管线内混合器，就有可能控制支管内部的气体和纯水的气-液混合比，而且能够供应气体浓度均匀的清洗水。基于此发现，本专利技术人完成了本专利技术。换句话说，本专利技术提供如下的内容(1)输送溶解有气体的清洗水用的配水管路，它用来在气体存在下输送在纯水中溶解气体形成的清洗水，其特征在于，在从主管伸出的支管的一点的刚好上游处有一管内混合器；(2)在上述的溶解有气体的清洗水用的配水管路中，其中的气体是臭氧和氧气的气态混合物；以及(3)在上述的溶解有气体的清洗水用的配水管路中，其中通过调节管内混合器的混合操作和从主管伸出的支管方向来控制下流支管的流体的气-液混合比。附图的简要说明图1是表明通常的溶解臭氧的清洗水供应系统的系统图。图2是表明本专利技术的溶解有气体的清洗水用水配送管路的一种模式的系统图。图3是说明恒定臭氧浓度保持力的机理图。本专利技术的溶解有气体的清洗水配送管路是一种在气体存在下输送在纯水中溶解了气体形成的清洗水的水配送管路，它包括在从主管伸出支管的那一点刚好上游处安装的管线内混合器。本专利技术的水配送管路特别适用于配送用臭氧和氧气的气态混合物制备的溶解有臭氧的清洗水。图2是本专利技术水配水管路的一种模式的配送图。氧气和少量氮气的混合物从氧气储罐1和氮气储罐被送到无声放电臭氧发生器3中，以制造出臭氧和氧气的气态混合物，通过喷射器和泵等将其送到在臭氧溶解设备4中的用离子交换器、膜设备和紫外线氧化设备制造的纯水中。臭氧和氧气的气态混合物与纯水混合形成气-液混合物。臭氧溶解在水中，形成了溶解有臭氧的清洗水，它同样呈气-液状态，向下流入主管5中。本专利技术的水配送管路就在从主管5伸出的支管10的分支点11的上游处刚好有一个管线内混合器12。支管10具有一个或几个使用点7。在使用点没有使用的溶解有臭氧的清洗水通过回收管13被回收。在本专利技术中使用的臭氧发生器和气体溶解设备的类型没有特别的限制。除了上面指出的例子以外，臭氧发生器是通过水电解产生臭氧的装置。气体溶解设备包括喷射型气体溶解器和将气体扩散进入纯水的气体扩散溶解器，以及气体可透过膜型的溶解器，这时气体供应在可透气膜的一侧，纯水在膜的另一侧，气体通过膜溶于纯水中。在本专利技术的水配送管路使用的管线内混合器在理想上应该是具有高混合能力的那种，能够将进水流中集中在主管顶部的气泡粉碎成很小的气泡，并将它们均匀地分散在水中，它具有尽可能小的压力损失，并且不对运向远处使用点的清洗水产生太大的阻力，它是清洁的、没有污染水的倾向，而且没有死区。这样的混合器的例子是没有任何驱动件的静态混合器、机械振动类型的超声波混合器和具有内装涡轮和定子的管线混合器。其中没有任何驱动件的静态混合器是特别适当的，因为它们容易维护，完全没有任何外来颗粒污染溶解有气体的清洗水的可能性。对可以使用的静态混合器的类型没有特别的限制。例如，在管子中具有多个内插件将流体流分隔，并使用此分隔的流体和此动作形成的湍流进行搅拌的混合器、含有多边结构的混合器和装有多个具有分隔孔的元件，通过形成多个分隔层进行分隔和混合的混合器。其中，形成分隔的流体流的静态混合器类型可以是最适合的。当本专利技术的水配送管路被用来配送溶解有臭氧的清洗水时，希望管线内混合器对臭氧具有耐受性。换句话说，希望管线内混合器不会因为臭氧的氧化作用而劣化，对臭氧是惰性的，而且不会因为触发臭氧的分解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶解有气体的清洗水用配水管路，该管路通过在气体存在下，将气体溶解于纯水中而进行清洗水的配送，其特征在于，在支管从主管伸出的每个点的刚好上游安装一个管线内混合器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：森田博志，
申请(专利权)人：栗田工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]