(57)【要約】【課題】構成が簡単でありかつコンパクトな励起気液混合装置を提供する。【解決手段】励起気液混合装置１を、酸素を含む気体が導入され通過する気体流路２０と、水を含む液体が導入され通過する液体流路１０と、気体流路を挟んで配置され電力供給手段に接続された少なくとも一対の電極４０，５０と、液体流路を通過した液体を外部に噴出する第１の噴孔１３と、第１の噴孔から噴出される液体の内部に、気体流路を通過した気体を噴出してオゾン水等を生成する第２の噴孔２３とを備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備えることを特徴とする励起気液混合装置。
【請求項２】
前記気体は、前記気体流路への導入時においてＯ２を含み、
前記液体は、Ｈ２Ｏを含み、
前記気泡混合液体は、Ｏ３ガスの気泡を含有するオゾン水であること
を特徴とする請求項１に記載の励起気液混合装置。
【請求項３】
前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、交流電圧の印加時に振動を発生する振動子であり、
前記電力供給手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に１ＭＨｚ以上の周波数の交流電力を供給し、
前記気泡混合液体は、粒径１００ｎｍ以下の気泡を含有するナノバブル水であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の励起気液混合装置。
【請求項４】
前記気体流路の少なくとも一部を前記液体流路の内部に配置したこと
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【請求項５】
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記気体流路の流路断面において中央部に配置された中央電極と、前記気体流路を囲んで配置された外周電極とを有すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【請求項６】
前記気体流路の内部に前記中央電極の周囲を旋回する旋回流を形成する旋回流形成手段を設けたこと
を特徴とする請求項５に記載の励起気液混合装置。
【請求項７】
前記第２の噴孔の噴出方向を前記第１の噴孔の入口に向けて配置したこと
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【請求項８】
前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の入口部における内径側に配置したこと
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【請求項９】
前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の出口部における内径側に配置したこと
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起された気体と液体とを混合することによって、例えば半導体製造プロセスにおけるウェーハの洗浄等に用いられるオゾン水等の気泡混合液体を発生させる励起気液混合装置に関し、特に構成が簡単でありかつコンパクトなものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シリコンウェーハやフォトマスク等の半導体製造に使用されるウェーハ等の被処理物に、各種の処理を施す際、例えば有機物、金属等の塵埃、その他異物等のパーティクルが被処理物に付着していると、被処理物の面内において均一な処理を施すことができない。
また、パーティクルによって汚染されたウェーハから、他のウェーハに相互汚染することもあるため、製品製造時の歩留まりが悪化する原因となる。
このため、通常、ウェーハ等に処理を施す前に、洗浄装置によって洗浄し、被処理物からパーティクル等を除去している。
【０００３】
従来、ウェーハ等の洗浄に用いられる洗浄装置として、複数枚の被洗浄物を同時に洗浄可能なバッチ式洗浄装置と、被洗浄物を一枚ずつ洗浄する枚葉式洗浄装置とが知られている。
近年における半導体基板の大型化によって、複数枚の半導体基板を同時に扱うことが困難となっており、装置自体も大型化する必要があるため、最近では枚葉式洗浄装置が広く用いられるようになっている。
枚葉式洗浄装置は、被洗浄物が載置される回転可能なテーブルと、テーブルを中心軸回りに回転駆動する回転駆動部と、被洗浄物に洗浄用の媒体を噴射する洗浄ノズルとを具備している。
テーブルには、被洗浄物の側面を支持するための複数のピンが設けられており、被洗浄物はピンによってテーブルに固定された状態で、テーブルとともに回転しつつ、例えば薬液の入った洗浄液を噴射されて洗浄される。
【０００４】
また、このような枚葉式洗浄装置において、洗浄ノズル部で窒素などの気体と純水とを混合吐出し、微細な粒径のミストを形成して被洗浄物に噴射することが知られている。
また、洗浄装置の外部で生成されたオゾン水を、洗浄ノズル部に導入して被洗浄物に噴射することが知られている。
【０００５】
半導体デバイスの製造工程などで用いられるオゾン水発生装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、酸素ガス中に放電させてオゾンガスを発生させ、水に溶解させてオゾン水を発生させるとともに、得られたオゾン水を循環槽とユースポイントとの間で循環させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１１７６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オゾン水による洗浄は、反応性が高くかつ分解も容易であり、例えばＨＦ、Ｈ２Ｏ２、ＨＣｌ等の薬品を用いた洗浄に対して環境負荷が低いため注目されている。
しかし、オゾン水は、生成後に分解される速度も速いため、生成後長期間保存すると濃度が低下して十分な洗浄効果が得られなくなる。
従来のように洗浄装置の外部に設けたオゾン水発生装置でオゾン水を生成し、管路等を通じて洗浄装置の内部（ユースポイント）に導入した場合、管路内での分解を見越して生成時のオゾン水濃度を高くする必要があり、また、管路長や管路内の滞留時間の管理などが煩雑であるという問題があった。
また、洗浄装置の外部にオゾン水発生装置を外付けした場合、貴重なクリーンルーム内のスペースを余分に占有することになってしまい、このことは半導体製造コストの増加に直結する。
このため、コンパクトであり洗浄装置の内部などユースポイントの近傍でオゾン水を発生可能とすることが強く求められている。
また、例えばナノバブル水等のオゾン水以外の気泡混合液体を生成する励起気液混合装置においても、簡単かつコンパクトなものが要望されている。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、構成が簡単でありかつコンパクトな励起気液混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備えることを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、例えばオゾン水やナノバブル水の発生が可能な励起気液混合装置をコンパクトかつ簡単な構成とすることが可能であり、ユースポイント又はその近傍に配置することが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記気体は、前記気体流路への導入時においてＯ２を含み、前記液体は、Ｈ２Ｏを含み、前記気泡混合液体は、Ｏ３ガスの気泡を含有するオゾン水であることを特徴とする請求項１に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、ユースポイントの至近においてオゾン水を発生させ、オゾン水を発生後直ちに洗浄処理等に用いることが可能となり、例えば遠隔に設置されたオゾン水発生装置から管路等を用いてオゾン水を搬送する場合に対して、オゾンの分解等の影響を受けにくく高濃度なオゾン水を利用することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、交流電圧の印加時に振動を発生する振動子であり、前記電力供給手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に１ＭＨｚ以上の周波数の交流電力を供給し、前記気泡混合液体は、粒径１００ｎｍ以下の気泡を含有するナノバブル水であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、高周波励起により効率よくナノバブル水を生成することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記気体流路の少なくとも一部を前記液体流路の内部に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、電極等の発熱によって高温となる気体流路、気体流路を通過する気体及び周囲の部品等を、液体流路内を流れる液体を冷媒として冷却することができる。
これによって、専用の冷却手段を設ける必要がなくなり、励起気液混合装置の構成をより簡素化、コンパクト化することができる。
また、生成されるオゾン水やナノバブル水等の気泡混合液体を昇温して反応性を高めることできる。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記気体流路の流路断面において中央部に配置された中央電極と、前記気体流路を囲んで配置された外周電極とを有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、気体流路内に通過する気体に均一に電圧を印加し、酸素を分解してオゾンガス等を良好に発生させることができる。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記気体流路の内部に前記中央電極の周囲を旋回する旋回流を形成する旋回流形成手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、気体流路内部での気体の滞留時間を長くすることができ、オゾンガス等の発生量を確保しつつ気体流路の長さを短縮することができる。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記第２の噴孔の噴出方向を前記第１の噴孔の入口に向けて配置したことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、他に撹拌手段等を持たない簡単な構成でスタティックミキシングによって例えばオゾンガスと水を含む液体とを混合し、オゾン水等を良好に生成することができる。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の入口部における内径側に配置したことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、第１の噴孔の内部で混合を行うことによって、微細な洗浄対象物に適した微小粒径のオゾン水等を得ることができる。
【００１６】
請求項９に係る発明は、前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の出口部における内径側に配置したことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、装置の外部で混合を行うことによって、洗浄対象物により強いインパクトを与えることが可能な比較的大きめの粒径のオゾン水等を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、構成が簡単でありかつコンパクトな励起気液混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した励起気液混合装置の第１実施形態であるオゾン水発生装置を、ノズル軸心を含む平面で切って見た断面図である。
【図２】本発明を適用した励起気液混合装置の第２実施形態であるオゾン水発生装置を、ノズル軸心を含む平面で切って見た断面図である。
【図３】本発明を適用した励起気液混合装置の第２実施形態であるオゾン水発生装置を、ノズル軸心を含む平面で切って見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、構成が簡単でありかつコンパクトな励起気液混合装置を提供する課題を、ユースポイントに配置される装置の内部でＯ２ガスに電圧を印加してオゾンガスを発生させるとともに、オゾンガスを純水中に噴出させスタティックミキシングすることによって得られたオゾン水を、ノズルからミスト状に洗浄対象物に噴出させることによって解決した。
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した励起気液混合装置の第１実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態の励起気液混合装置は、例えば、純水中にオゾンガスからなる気泡を含有するオゾン水を発生するオゾン水発生装置である。
図１は、第１実施形態のオゾン水発生装置をノズル軸心を含む平面で切って見た断面図である。
オゾン水発生装置１は、外筒１０、内筒２０、電極保持部材３０、外側電極４０、内側電極５０、液体導入ポート６０、気体導入ポート７０等を有して構成されている。
オゾン水発生装置１は、例えば、半導体ウェーハの枚葉式洗浄装置の洗浄槽内（ユースポイント）に設けられる。
【００２１】
外筒１０は、オゾン水発生装置１の外表面部を構成する円筒状の部材である。
外筒１０の内部には、例えば、比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上のいわゆる純水や、１８ＭΩ・ｃｍの超純水を含む液体（オゾンガスの溶媒・不可避的不純物以外全て水からなる純水を含む）が、ポート側（図１における右側）からノズル側（図１における左側）へ通流される。
外筒１０は、端面１１、テーパ部１２、ノズル１３等を有して構成されている。
端面１１は、外筒１０のポート側の端部を実質的に閉塞する平板状の部材である。
テーパ部１２は、外筒１０のノズル側の端部を実質的に閉塞する部材である。
テーパ部１２は、外径側に対して内径側が外筒１０の外側に突出するように、外筒１０と同心となるテーパ状（円錐台の側面状）に形成されている。
ノズル１３は、外筒１０の内部から外部へ、オゾン水が微細な粒径のミスト状に噴出される噴孔である。
ノズル１３は、テーパ部１２の中央部（突端部）に、外筒１０と同心となるように配置されている。
ノズル１３の内径は、例えばφ３ｍｍ以下に設定されている。
【００２２】
内筒２０は、外筒１０の内径側に、外筒１０と同心となるように挿入された円筒状の部材である。
内筒２０の内部には、例えば、純度９９．９９９９％以上の酸素ガス（Ｏ２）を含む気体（不可避的不純物以外全て酸素からなる純酸素を含む）が、ポート側（図１における右側）からノズル側（図１における左側）へ通流される。
内筒２０は、端面２１、テーパ部２２、ノズル２３、スリット２４等を有して構成されている。
端面２１は、内筒２０のポート側の端部を実質的に閉塞する平板状の部材である。
テーパ部２２は、内筒２０のノズル側の端部を実質的に閉塞する部材である。
テーパ部２２は、外筒１０のテーパ部１２と外筒１０、内筒２０の中心軸方向に間隔を隔てて対向して配置されている。
テーパ部２２は、外径側に対して内径側が内筒２０の外側に突出するように、内筒２０と同心となるテーパ状（円錐台の側面状）に形成されている。
ノズル２３は、内筒２０の内部から外部へ、オゾンを含有する気体（オゾンガス）が噴出される噴孔である。
ノズル２３は、テーパ部２２の中央部（突端部）に、内筒２０及び外筒１０のノズル１３と同心となるように配置されている。
ノズル２３の内径は、例えばφ１ｍｍ以下に設定されている。
スリット２４は、内筒２０の外周面と内周面との間に形成された空間部である。
【００２３】
電極保持部材３０は、内筒２０の中心部に内筒２０と同心となるように挿入される筒状の部材である。
電極保持部材３０の端面２１側の端部は、端面２１の中央部に固定されている。
電極保持部材３０のテーパ部２２側の端部は、テーパ部２２と軸方向に間隔を隔てて対向して配置されるとともに、端面３１によって閉塞されている。
【００２４】
以上説明した外筒１０、内筒２０、電極保持部材３０は、接液、接ガス部の実質的に全部を、例えば石英、サファイアガラス等の材料を用いて、切削加工及びロウ付け等によって形成している。
これによって、オゾン水発生装置１の材料等に起因するメタルコンタミ、パーティクルの熔解、混入等を防止することができる。
【００２５】
外側電極４０、内側電極５０は、内筒２０の内部を通過する気体に電圧を印加し、酸素（Ｏ２）を分解してオゾン（Ｏ３）を発生させるものである。
外側電極４０、内側電極５０には、配線Ｌを介して図示しない外部電源装置に接続されている。
外側電極４０は、金属等の導体材料によって円筒状に形成され、内筒２０のスリット２４の内部に挿入されている。
内側電極５０は、金属等の導体材料によって円筒状又は棒状等に形成され、電極保持部材３０の内径側に挿入されている。
【００２６】
液体導入ポート６０は、外筒１０の端面１１側の端部に、例えば、比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上のいわゆる純水や、１８ＭΩ・ｃｍの超純水、あるいは、これらにＨＦやＨ２ＳＯ４等を添加した液体を導入するものである。
液体導入ポート６０は、図示しない配管を介して液体供給手段に接続されている。
液体供給手段は、液体導入ポート６０への液体の供給圧力を所定の目標圧力に近づけるよう制御する圧力制御機構を備えている。
【００２７】
気体導入ポート７０は、内筒２０の端面２１側の端部に、例えば純度９９．９９９９％以上の酸素ガス（Ｏ２）、又は、これにＨ２、ＣＦ４、ＣＣｌ４、Ｎ２、ＮＨ４、ＣＯ２等を添加した気体を導入するものである。
気体導入ポート７０は、図示しない配管を介して気体供給手段に接続されている。
気体供給手段は、気体導入ポート７０への気体の供給圧力を所定の目標圧力に近づけるよう制御する圧力制御機構を備えている。
【００２８】
第１実施形態のオゾン水発生装置１においては、例えば、生成オゾン水として必要な流量が１〜１．５ＮＬ／ｍｉｎである場合には、液体導入ポート６０には、０．５〜５Ｌ／ｍｉｎの液体（ＤＩＷ）が導入され、気体導入ポート７０には、０．１〜１ＮＬ／ｍｉｎの気体（Ｏ２）が導入される。
また、外側電極４０と内側電極５０との間には、例えば１０ｋＶ、１Ａの電力が供給される。
ここで、液体（ＤＩＷ）の流量を１Ｌ／ｍｉｎに固定した場合、気体（Ｏ２）の流量と、得られるオゾン水濃度との関係は概ね以下の通りとなる。
【表１】
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このとき噴出されるオゾン水は、ザウター平均粒径が例えば５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下であるミスト状であることが望ましい。
ノズル２３から噴出されたオゾン水は、例えば、半導体ウェーハの枚葉式洗浄装置において、被洗浄物に対して直接吹き付けることができる。
【００２９】
また、このとき、外筒１０の内周面と内筒２０の外周面との間を流れる液体は、電極からの放電による発熱によって昇温する内筒２０等を冷却する冷媒（冷却水）として機能する。
通常の定常運転時において、外筒１０内の液体の出側温度（水温）は、例えば２０℃±５℃程度であることが好ましい。
【００３０】
以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本体内でオゾンガスの発生から溶媒との混合までを行うことによって、オゾンガス発生装置１をコンパクトな構成とすることが可能であり、ユースポイント又はその近傍に配置することが可能となる。
これによって、オゾン水を発生後直ちに洗浄処理等に用いることが可能となり、例えば遠隔に設置されたオゾン水発生装置から管路等を用いてオゾン水を搬送する場合に対して、経時的なオゾンの分解等の影響を受けにくく、高濃度なオゾン水を洗浄に利用することができる。
（２）外筒１０の内部を流れかつオゾン水の原料となる液体によって、内筒２０やその内部の気体等を冷却することによって、専用の冷却装置を設ける必要をなくし、オゾン水発生装置１の構成をより簡素化、コンパクト化することができる。
また、生成されるオゾン水を昇温して反応性を高めることできる。
（３）気体流路を構成する内筒２０の周面部及び中心部に、外側電極４０、内側電極５０をそれぞれ設けることによって、気体流路内に通過する酸素ガスに均一に電圧を印加し、酸素を分解してオゾンガスを良好に発生させることができる。
（４）内筒２０のノズル２３の噴出方向を、外筒１０のノズル１３の入口に向けて配置したことによって、簡単な構成でスタティックミキシングによってオゾンガスと水を含む液体とを混合し、オゾン水を良好に生成することができる。
（５）気体、液体に接する各部材１０，２０，３０を石英又はサファイアガラスによって形成したことによって、オゾン水発生装置１に起因するメタルコンタミ、パーティクルの溶解、混入を防止できる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用したオゾン水発生装置の第２実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と実質的に同様な箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図２は、第２実施形態のオゾン水発生装置の断面図である。
【００３２】
図２に示すように、第２実施形態のオゾン水発生装置１Ａは、外筒１０のノズル１３を、軸方向に沿った所定の長さを有する形状とするとともに、内筒２０のノズル２３の出口部（噴出部）を、外筒１０のノズル１３における入口側の領域の内径側に挿入している。
ノズル１３の軸方向（流れ方向）における出口側の半部は、上流側に対して下流側が拡径されたテーパ状に形成されている。
第２実施形態においては、液体（ＤＩＷ）と気体（オゾンガス）とは、ノズル１３の内部で混合させる。
【００３３】
また、第２実施形態においては、外筒１０のテーパ部１２は、ネジ部１２ａを介して、外筒１０本体に着脱可能に取り付けられている。（後述する第３実施形態において同様）
さらに、第２実施形態においては、内筒２０の内周面部に、螺旋状の溝部ｎを形成している。
溝部２０ａは、例えば、断面形状が円弧状となるように内筒２０の内周面を凹ませて形成されるとともに、溝部２０の実質的に全長にわたって、螺旋状に形成されている。
溝部２０ａは、内筒２０の内径側を通流する気体が、溝部２０ａに実質的に沿って電極保持部材３０の周囲を螺旋状に旋回するように案内する。
このような溝部２０ａを設けて気流を旋回させることによって、内筒２０の内部における気体の滞留時間は、溝部２０ａを設けない場合に対して、例えば約５倍以上となるようになっている。
【００３４】
以上説明したように、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加えて、気体流路である内筒２０の内部での酸素の滞留時間を長くすることができ、オゾンガスの発生量を確保しつつオゾン水発生装置１の筒軸方向の長さを短縮することができる。
また、ノズル１３の内部でＤＩＷとオゾンガスとの混合を行うことによって、微細な洗浄対象物に適した微小粒径のオゾン水を得ることができる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用したオゾン水発生装置の第３実施形態について説明する。
図３は、第３実施形態のオゾン水発生装置の断面図である。
【００３６】
図３に示すように、第３実施形態のオゾン水発生装置１Ｂは、内筒２０のノズル２３を外筒１０のノズル１３の内径側に挿入するとともに、ノズル１３とノズル２３の出口部の軸方向における位置を実質的に同一となるように配置している。
第３実施形態においては、液体（ＤＩＷ）と気体（オゾンガス）とは、ノズル１３近傍におけるオゾン水発生装置１Ｂの外部で混合させる。
【００３７】
以上説明したように、第３実施形態によれば、上述した第１、第２実施形態の効果と実質的に同様の効果に加えて、オゾン水発生装置１Ｂの外部でＤＩＷとオゾンガスとの混合を行うことによって、洗浄対象物により強いインパクトを与えることが可能な比較的大きめの粒径のオゾン水を得ることができる。
【００３８】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）励起気液混合装置を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等の構成は、上述した実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。
（２）各実施形態においては、気体流路（内筒）の周囲に液体流路（外筒）を設けた二重管構造としているが、内径側に液体、外径側に気体を通流させる構成としてもよい。
また、二重管構造以外の構造としてもよい。
（３）実施形態においては、外筒内を通過する液体が内筒等の冷却媒体を兼ねているが、このような構成に代えて、他に気体流路等を冷却する専用の冷媒を通流させる構成としてもよい。
（４）第２実施形態のような内部混合型のノズルを用いてインパクトの高いオゾン水を生成したい場合、ノズルをいわゆる音速ノズル（臨界ノズル）化することも可能である。
この場合、ｆ＝ｍａ（ｆ：粒径への作用力、ｍ：粒径の重さ、ａ：加速度）の関係が成り立ち、加速度ａを上昇させることでインパクトを強めることができる。
このときの制御方法として、吐出圧制御を行うことができる。
（５）本発明の励起気液混合装置であるオゾン水発生装置は、一例として半導体製造プロセスにおけるウェーハの洗浄等に好適なものであるが、用途はこれに限らず適宜変更することができる。
例えば、このようなオゾン水発生装置は、マスク基盤洗浄にも用いることができる。
（６）本発明の励起気液混合装置は、オゾン水発生装置以外にも、例えば粒径１００ｎｍ以下の微細な気泡を含むナノバブル水の生成にも利用することができる。
この場合、少なくとも一方の電極は、交流電圧の印加に応じて振動を発生する圧電セラミック等の振動子とする。このとき、電極（振動子）と伝搬物質（液体）との間の物質（例えば石英）はレゾネータとして機能し、その厚み等は電極への入力周波数に応じて最適化することが好ましい。また、レゾネータの厚みに応じて、電源側にコンデンサを加えながらオシロスコープを用いてマッチングしてもよい。
例えば、電極間に例えば１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流電圧を印加することによって、高周波励起により効率よくナノバブル水を生成することができる。
この場合、電極は、オゾン水生成時のような電子の供給源ではなく、高周波の振動源（超音波振動源）として機能することになり、キャビテーション能力を増加させる機能を有する。
【符号の説明】
【００３９】
１    オゾン水発生装置（励起気液混合装置の第１実施形態）
１Ａ  オゾン水発生装置（励起気液混合装置の第２実施形態）
１Ｂ  オゾン水発生装置（励起気液混合装置の第３実施形態）
１０    外筒                        １１    端面
１２    テーパ部                    １２ａ  ネジ部
１３    ノズル
２０    内筒                        ２０ａ  溝部
２１    端面                        ２２    テーパ部
２３    ノズル                      ２４    スリット
３０    電極保持部材                ３１    端面
４０    外側電極                    ５０    内側電極
Ｌ    配線
６０    液体導入ポート              ７０    気体導入ポート
【図１】
2017176963.tif 000004
【図２】
2017176963.tif 000005
【図３】
2017176963.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月23日(2017.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第２の噴孔は、前記液体中に前記気体を噴出するノズルであること
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項２】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、交流電圧の印加時に振動を発生する振動子であり、
前記電力供給手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に１ＭＨｚ以上の周波数の交流電力を供給し、
前記気泡混合液体は、粒径１００ｎｍ以下の気泡を含有するナノバブル水であること
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項３】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記気体流路の流路断面において中央部に配置された中央電極と、前記気体流路を囲んで配置された外周電極とを有し、
前記気体流路の内部に前記中央電極の周囲を旋回する旋回流を形成する旋回流形成手段を設けたこと
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項４】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第２の噴孔の噴出方向を前記第１の噴孔の入口に向けて配置したこと
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項５】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の入口部における内径側に配置したこと
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項６】
気体が導入され通過する気体流路と、
液体が導入され通過する液体流路と、
電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、
前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、
前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔と
を備え、
前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の出口部における内径側に配置したこと
を特徴とする励起気液混合装置。
【請求項７】
前記気体は、前記気体流路への導入時においてＯ２を含み、
前記液体は、Ｈ２Ｏを含み、
前記気泡混合液体は、Ｏ３ガスの気泡を含有するオゾン水であること
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【請求項８】
前記気体流路の少なくとも一部を前記液体流路の内部に配置したこと
を特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第２の噴孔は、前記液体中に前記気体を噴出するノズルであることを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、例えばオゾン水やナノバブル水の発生が可能な励起気液混合装置をコンパクトかつ簡単な構成とすることが可能であり、ユースポイント又はその近傍に配置することが可能となる。
請求項２に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、交流電圧の印加時に振動を発生する振動子であり、前記電力供給手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に１ＭＨｚ以上の周波数の交流電力を供給し、前記気泡混合液体は、粒径１００ｎｍ以下の気泡を含有するナノバブル水であることを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、請求項１に係る発明と実質的に同様の効果に加え、高周波励起により効率よくナノバブル水を生成することができる。
請求項３に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記気体流路の流路断面において中央部に配置された中央電極と、前記気体流路を囲んで配置された外周電極とを有し、前記気体流路の内部に前記中央電極の周囲を旋回する旋回流を形成する旋回流形成手段を設けたことを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、請求項１に係る発明と実質的に同様の効果に加え、気体流路内に通過する気体に均一に電圧を印加し、酸素を分解してオゾンガス等を良好に発生させることができる。
また、気体流路内部での気体の滞留時間を長くすることができ、オゾンガス等の発生量を確保しつつ気体流路の長さを短縮することができる。
請求項４に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第２の噴孔の噴出方向を前記第１の噴孔の入口に向けて配置したことを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、請求項１に係る発明と実質的に同様の効果に加え、他に撹拌手段等を持たない簡単な構成でスタティックミキシングによって例えばオゾンガスと水を含む液体とを混合し、オゾン水等を良好に生成することができる。
請求項５に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の入口部における内径側に配置したことを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、請求項１に係る発明と実質的に同様の効果に加え、第１の噴孔の内部で混合を行うことによって、微細な洗浄対象物に適した微小粒径のオゾン水等を得ることができる。
請求項６に係る発明は、気体が導入され通過する気体流路と、液体が導入され通過する液体流路と、電力供給手段に接続され前記気体流路を通過する前記気体に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極と、前記液体流路を通過した液体が吐出される第１の噴孔と、前記液体流路の内部、前記第１の噴孔の内径側、前記第１の噴孔の外径側の少なくとも一部に設けられ、前記第１の噴孔から吐出される液体中に、前記気体流路を通過した気体を吐出して気泡混合液体を生成する第２の噴孔とを備え、前記第２の噴孔の出口部を前記第１の噴孔の出口部における内径側に配置したことを特徴とする励起気液混合装置である。
これによれば、請求項１に係る発明と実質的に同様の効果に加え、装置の外部で混合を行うことによって、洗浄対象物により強いインパクトを与えることが可能な比較的大きめの粒径のオゾン水等を得ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項７に係る発明は、前記気体は、前記気体流路への導入時においてＯ２を含み、前記液体は、Ｈ２Ｏを含み、前記気泡混合液体は、Ｏ３ガスの気泡を含有するオゾン水であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、ユースポイントの至近においてオゾン水を発生させ、オゾン水を発生後直ちに洗浄処理等に用いることが可能となり、例えば遠隔に設置されたオゾン水発生装置から管路等を用いてオゾン水を搬送する場合に対して、オゾンの分解等の影響を受けにくく高濃度なオゾン水を利用することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項８に係る発明は、前記気体流路の少なくとも一部を前記液体流路の内部に配置したことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の励起気液混合装置である。
これによれば、電極等の発熱によって高温となる気体流路、気体流路を通過する気体及び周囲の部品等を、液体流路内を流れる液体を冷媒として冷却することができる。
これによって、専用の冷却手段を設ける必要がなくなり、励起気液混合装置の構成をより簡素化、コンパクト化することができる。
また、生成されるオゾン水やナノバブル水等の気泡混合液体を昇温して反応性を高めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】