(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の流体を流通させる内部流路を有するガス透過膜からなる複数の内筒と、
並設された前記内筒の外部において第２の流体が内筒に直交する方向への流れを妨げるとともに前記内筒の延在する方向に流通する外部流路を形成する整流部材とを有し、
前記第１の流体と前記第２の流体との少なくとも一方が液体とされ、
前記内部流路の第１の流体と前記外部流路の第２の流体との間で前記ガス透過膜を通してガス溶解をおこなうことを特徴とするガス溶解モジュール。
【請求項２】
前記整流部材は、少なくとも１本の前記内筒を収容して該内筒との間に第２の流体を流通させつつ前記ガス透過膜を通して第２の流体と前記第１の流体との間でガスを溶解させる外部流路を形成する外筒であり、
前記内筒と前記外筒とを有してなる筒状体を複数本並設してなることを特徴とする請求項１記載のガス溶解モジュール。
【請求項３】
前記内筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および外面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体であることを特徴とする請求項１記載のガス溶解モジュール。
【請求項４】
前記外筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および内面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体であることを特徴とする請求項２記載のガス溶解モジュール。
【請求項５】
前記整流部材は、前記複数の内筒を内包しつつ巻回された形状となっていることを特徴とする請求項１記載のガス溶解モジュール。
【請求項６】
前記内部流路の容積に対する前記外部流路の容積の比が、０．１５ないし２．５の範囲に設定されることを特徴とする請求項１記載のガス溶解モジュール。
【請求項７】
前記整流部材は、波板状の板体が複数段重ねて配置されて、隣接する前記板体の凹部と凹部とで複数の前記外部流路が形成され、
前記外部流路の中に前記内筒が挿入されることを特徴とする請求項１記載のガス溶解モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし７記載のガス溶解モジュールを収容する容器を具備し、該容器において、前記内部流路が一括して連通されて少なくとも第１の流体を供給する第１の流体流通口が形成されるとともに、前記外部流路が連通されて少なくとも第２の流体を供給する第２の流体流通口が形成されたことを特徴とするガス溶解装置。
【請求項９】
請求項８記載のガス溶解装置で生成したガス溶解水を用いて、被洗浄物を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
【請求項１０】
請求項８記載のガス溶解装置を用いて、純水にガスを溶解してガス溶解水を生成することを特徴とするガス溶解水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス溶解モジュールおよびガス溶解装置ならびに洗浄装置、ガス溶解水製造方法に関し、特に各種電子機器用基板として用いる半導体基板、ガラス基板用洗浄装置に使用する洗浄液を製造するのに用いて好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス、液晶表示パネル等の電子機器の分野においては、その製造プロセス中に被処理基板である半導体基板やガラス基板を洗浄する工程が必須である。その場合、基板上の洗浄除去すべき対象として、クリーンルーム内の雰囲気中のパーティクル、フォトレジスト片等の有機物等、種々の物質があり、これらの洗浄に好適な洗浄効果が高い洗浄液の検討が行われている。この種の洗浄液の例としてオゾン水、水素水等が挙げられるが、これら洗浄液は純水中にオゾン、水素等のガスを溶解させることにより生成することができる。純水にこれらのガスを溶解させる方法としては、中空糸膜を用いたガス溶解モジュールに純水とガスを通す方法が従来からよく行われている。
【０００３】
図２６は上記オゾン水等を生成するのに用いる従来のガス溶解装置の一例を示すものである。このガス溶解装置１００は、図２６に示すように、筒状の容器１０１の内部にガス溶解モジュール１０２が収容されている。ガス溶解モジュール１０２は、多数の中空糸膜１０３を束ねたものを一端で固定したものであり、ボルト１０４により容器１０１の蓋板１０５に固定されている。ガス溶解装置１００の長さを抑えて中空糸膜１０３の表面積をかせぐために、中空糸膜１０３は容器１０１内に螺旋状に配置される場合もある。蓋板１０５には容器１０１内に純水を導入するための純水導入口１０６が設けられる一方、本体には容器内にオゾンガスを導入、もしくは排出するためのガス導入・排出口１０７が設けられ、容器内で生成されたオゾン水を排出するためのオゾン水排出口１０８が設けられている。また、蓋板１０５はボルト１０９によって容器本体に固定され、ガス溶解モジュール１０２と蓋板１０５との間にはオゾンガスの漏洩を防止するためのＯリング１１０が介装されている。
【０００４】
上記構成のガス溶解装置１００においては、純水導入口１０６から純水を注入するとともに、ガス導入・排出口１０７からオゾンガスを導入すると、純水が多数の中空糸膜１０３の内部に流れ込む一方、オゾンガスが容器１０１の内部空間に充満する。そこで、中空糸膜１０３を通してオゾンガスと純水とが接触し、オゾンガスが純水内に溶け込むことによって、オゾンが純水中に溶け込んだ溶液、いわゆるオゾン水が生成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガス溶解装置は、簡易な構造によってオゾン水等のガス溶解水の生成が可能であるものの、以下のような問題点を抱えていた。
すなわち、使用中は純水を含んである程度重くなるガス溶解モジュールを吊り下げるために複数のボルトを用いて蓋板の内面に固定する構造、および中空糸膜を螺旋状に配設する構造を採用しているため、容器の内部空間がある程度大きくならざるを得なかった。したがって、ガス溶解装置自体の小型化が困難になり、洗浄装置に付設する場合には洗浄装置の小型化にも制約を与え、装置設計の自由度を小さくしていた。
【０００６】
さらに、容器の内部空間が大きいと、ガス溶解装置に供給するガスの供給量を大きくしなければならない。すると、ガスの使用量が多くなるばかりではなく、ガスの容積が大きい割には中空糸膜が占める面積が小さいために、溶解を開始してからオゾン水中に含まれるオゾンの濃度が飽和して定常状態に至るまでの時間（立ち上がり時間）が非常に長くなる。このことは装置の稼動開始から使用可能状態になるまでの待ち時間が長くなることを意味し、効率の悪い装置となっていた。また、ガスの容積に対する中空糸膜の占有面積の割合を大きくしようとして中空糸膜の本数をむやみに多くすると、中空糸膜の束の中心部にまでガスがいきわたりにくくなり、中心部ではガス溶解が充分に行われないため、やはり効率の悪い装置となっていた。
【０００７】
また、上記立ち上がり時間に関して、容器の内部空間（容積）が小さければ、その分、この立ち上がり時間を短くすることができる。しかし、ガスの容積と純水の容積との一方の容積だけを小さくしても、立ち上がり時間は短くならず、この立ち上がり時間は、定常状態に置換される速度の遅い流体に律速されるために、これらの容積比に対応することが必要となる。ここで、ガス溶解をおこなう際には、溶解すべきガスを他の液体等に溶解した状態で供給する可能性があり、このような場合にも対応したいという要求があった。さらに、このような、ガス溶解装置における製造コストをなるべく押さえたいという要求が存在していた。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置の小型化に寄与すると同時に、ガス使用量の低減、立ち上がり時間の短縮等が図れ、効率の良いガス溶解装置を実現することができるガス溶解モジュール、およびこれを用いたガス溶解装置、ならびに洗浄装置、ガス溶解水製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス溶解モジュールは、内部に第１の流体を流通させる内部流路を有するガス透過膜からなる複数の内筒と、並設された前記内筒の外部において第２の流体が内筒に直交する方向への流れを妨げるとともに前記内筒の延在する方向に流通する外部流路を形成する整流部材とを有し、前記第１の流体と前記第２の流体との少なくとも一方が液体とされ、前記内部流路の第１の流体と前記外部流路の第２の流体との間で前記ガス透過膜を通してガス溶解をおこなうことにより上記課題を解決した。
本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記整流部材は、少なくとも１本の前記内筒を収容して該内筒との間に第２の流体を流通させつつ前記ガス透過膜を通して第２の流体と前記第１の流体との間でガスを溶解させる外部流路を形成する外筒であり、前記内筒と前記外筒とを有してなる筒状体を複数本並設してなることが望ましい。
また、本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記内筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および外面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体であることもできる。
また、本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記外筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および内面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体であることもできる。
本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記整流部材は、前記複数の内筒を内包しつつ巻回された形状となっていることができる。
本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記内部流路の容積に対する前記外部流路の容積の比が、０．１５ないし２．５の範囲に設定されることができる。
本発明のガス溶解モジュールにおいて、前記整流部材は、波板状の板体が複数段重ねて配置されて、隣接する前記板体の凹部と凹部とで複数の前記外部流路が形成され、
前記外部流路の中に前記内筒が挿入されることができる。
本発明のガス溶解装置においては、上記のガス溶解モジュールを収容する容器を具備し、該容器において、前記内部流路が一括して連通されて少なくとも第１の流体を供給する第１の流体流通口が形成されるとともに、前記外部流路が連通されて少なくとも第２の流体を供給する第２の流体流通口が形成されたことにより上記課題を解決した。
本発明の洗浄装置においては、ガス溶解装置で生成したガス溶解水を用いて、被洗浄物を洗浄することにより上記課題を解決した。
本発明のガス溶解水製造方法においては、上記のガス溶解装置を用いて、純水にガスを溶解してガス溶解水を生成することにより上記課題を解決した。
【００１０】
従来のガス溶解装置においては、ガス溶解モジュールの主要部をなす中空糸膜の束と容器との間に大きな空間があり、これがガス容量の増大、立ち上がり時間の増大等、種々の問題点を引き起こす原因となっていた。これに対して、本発明のガス溶解モジュールは、中空糸膜の内筒の束と、この内筒束の延在する方向に沿って流れを整えるとともに内筒に直交する方向への流れを妨げてガス溶解効率低下防止を図る整流部材とを組み合わせて構成したものである。そして、ガス透過膜からなる内筒（例えば中空糸）の内部空間をガスを溶かし込む液体（第１の流体）を流通させる液体流路（内部流路）とし、内筒の外側の空間を溶解させるガスまたは、溶解させるガスを含有する液体等の第２の流体を流通させるガス流路（外部流路）としたものである。ここで、本発明においては、内部流路と外部流路において、第１の流体と第２の流体とを逆にすることも可能である。
【００１１】
さらに、本発明のガス溶解モジュールは、内筒と外筒からなる２重の筒状体を複数本並設して構成したものである。そして、ガス透過膜からなる内筒（例えば中空糸）の内部空間をガスを溶かし込む液体を流通させる液体流路とし、内筒と外筒の間の空間をガスを流通させるガス流路としたものである。
よって、本発明のガス溶解モジュールの構成によれば、各筒状体毎に液体流路の周囲にガス透過膜を介してガス流路が確保されることになるため、液体とガスがガス透過膜を通して接触する面積が大きくなり、ガス透過膜を通じて効率良くガス溶解が行われる。したがって、内筒と外筒の間のわずかな空間にガスを導入した状態で充分なガス溶解がなされるため、ガスの供給量が少なくて済む。また、従来の装置に比べて液体に対するガスの体積が小さくなり、液体とガスとの接触面積が大きくなるが、この膜面積とガス体積の比を最適化することによって、液体中に溶解するガスの濃度が飽和して定常状態に至るまでの時間を短縮することができる。
【００１２】
したがって、本発明のガス溶解モジュールを容器に収容してガス溶解装置を構成した場合、ガスの使用量の低減、立ち上がり時間の短縮、ガス濃度の制御性の向上が図れるとともに、筒状体と容器との空間にはガスを導入する必要がなくなるため、筒状体と容器の間隔を充分に狭めることができ、容器の小型化、すなわち装置の小型化が図れる。さらに、複数の筒状体の配置形状を変えることにより、ガス溶解モジュールの形状を自由に変えることができる。また、筒状体を構成する材料の選択によっては、曲げが可能なフレキシブルなガス溶解モジュールを作成することもできる。
【００１３】
内筒や外筒等の整流部材の材料は、使用するガスや液体の種類によって適切なものを選択する必要がある。例えばオゾンガスを用いる場合は、内筒の材料にテフロンを用い、外筒の材料に表面処理済のＳＵＳ、テフロン樹脂等を用いることが好ましい。水素ガスを用いる場合には、内筒の材料にテフロン、ポリプロピレンを用い、外筒の材料に通常の金属材料、フッ素系樹脂でコーティングした金属材料等を用いることが好ましい。
【００１４】
また、各構成要素の形状に関しては、内筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および外面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体を用いることができる。外筒は、断面形状が円形筒体、多角形筒体、および内面に凸条を形成した筒体からなる群のうち、いずれか一つの筒体を用いることができる。すなわち、内筒や外筒の具体的な形状は、外筒が内筒を収容し得て、外筒と内筒との間にガス流路となるだけの空間ができさえすれば、どのような形状の筒体であってもよい。ただし、内筒の外面側、あるいは外筒の内面側を多角形状に角を有する形状としたり、凸条を設けた形状とすると、これら角や凸条が外筒と内筒との間の空間を一定距離に保持するスペーサの役目を果たし、内筒の周囲にガス流路が均一に確保されるため、ガス溶解の効率の面から好ましい。この凸条は、複数本設けてもよいし、その他、螺旋状に連続した１本の凸条を設けてもよい。
【００１５】
また、筒状体の各々は、内筒と外筒が別体のものであってもよいし、内筒と外筒を一体成型したものであってもよい。複数の筒状体はただ単に一括して束ねてもよいし、平板状に配列させてもよい。また、外筒に関しては、必ずしも１本毎に別体の筒体で構成しなくてもよく、複数の筒体が一体になったものでもよい。例えば、枠の内部に格子状の桟を装入したような構成、あるいは波板状の板体を複数段重ねて配置し、隣接する板体の凹部と凹部とで複数の外筒を形成し、その中に内筒を装入した構成、等であってもよい。
【００１６】
また、前記整流部材が、前記複数の内筒を内包しつつ巻回された形状となっていることにより、シート状の枚葉フィルムとされた整流部材に内筒（中空糸）を巻き込んでいくことにより、上記外筒と同様に外部流路を形成するとともに、内筒（中空糸）の延在する方向と直交する方向に対して第２の流体の移動（流れ）を妨げて流体の流れを制御してガス溶解効率の低下を防止するとともに、前記外筒に内筒を一本一本挿入して２重管を形成する手間を省き、製造コストを低減することができる。
さらに、フィルム状の整流部材において、内筒の両端側に外部通路を外側と連通させるよう開口部を設けた後に、この開口部のさらに内筒端部側（外側）を樹脂等の封止材で封止しつつ枚葉の整流部材を巻き込んでいくことにより、内筒と整流部材とを所定の形状に構成する工程と、その後、内筒両端部分を封止して内部流路と外部流路の分離をおこなう工程とを、同時におこなって、製造工程の簡略化を図ることができる。
ここで、この巻回されたシート状の整流部材（巻回整流シート）は、上記の外筒と同様に、表面処理済のＳＵＳ、テフロン（登録商標）樹脂等を用いること、あるいは、通常の金属材料、フッ素系樹脂でコーティングした金属材料等を用いることができる。
【００１７】
また、前記内部流路の容積に対する前記外部流路の容積の比が、０．１５ないし２．５の範囲に設定されることにより、立ち上がり時間を短縮することができ、例えば、流体を流し始めてから溶解したガスの必要な濃度で定常状態になるまでに必要な時間が、６０秒程度以内に設定することが可能となる。前記内部流路の容積に対する前記外部流路の容積の比が、上記の範囲以外、特に、外部流路の容積が小さい状態に設定された場合には、中空糸膜と整流部材との接触面積が増大してしまい、ガス溶解における有効膜面積の減少により生成されるべきガス溶解溶液（ガス溶解水）の到達濃度の低下、圧力損失の増大によりガス溶解効率が低減してしまうという問題があり、好ましくない。また、内部流路の容積が小さい状態に設定された場合には、ガス交換に寄与しない容積が増大するか、または、中空糸膜の膜厚が大きい状態となり、やはりガス溶解効率が低減し、立ち上がり時間が増大してしまうため好ましくない。
【００１８】
本発明のガス溶解装置は、上記ガス溶解モジュールを収容する容器を具備し、この容器において、複数の内筒の液体流路が一括して連通されて少なくとも第１の流体（液体）を供給する第１の流体（液体）流通口が形成されるとともに、前記外部流路が連通されて少なくとも第２の流体を供給する第２の流体（ガス）流通口が形成され、例えば、複数の外筒と内筒との間のガス流路が一括して連通されて少なくともガスを供給するガス流通口が形成されたことを特徴とするものである。
ここで、フィルム状の整流部材において、内筒の両端側に外部通路を外側と連通させるよう開口部を設けた後に、この開口部のさらに内筒端部側（外側）を樹脂等の封止材で封止しつつ枚葉の整流部材を巻き込んでいき、この整流部材の最外側を密閉し、この開口部に第２の流体流通口を連通し、内筒両端に第１の流体流通口を接続することにより、ガス溶解装置とすることもできる。
【００１９】
上記構成のガス溶解装置においては、容器の液体流通口から液体を供給するとともに、ガス流通口からガスを供給すると、内筒の内部の複数の内部（液体）流路に液体が流入するとともに、内筒外側の外筒と内筒との間の複数流路または整流部材との間の外部（ガス）流路にガスが流入する。これにより、内筒のガス透過膜を通じて液体中にガスが溶解する。そして、生成されたガス溶解液を排出するために、前記液体流通口と反対側の内筒端部を一括して連通してガス溶解液排出口を設けてもよいし、特にガス溶解液排出口を設けずに液体流通口と反対側の複数の内筒の端部から個々に流出させてもよい。溶解に使用されなかった余剰のガスを排出するためのガス排出口に関しても、適宜設けることができる。なお、液体とガスを流す方向については、同方向でもよいが、逆方向に流すようにすると、溶解の効率が向上し、立ち上がり時間がより短縮する。さらに、本発明においては、内部流路と外部流路において、第１の流体と第２の流体との少なくとも一方が液体とされこの液体にガスを溶解するものとされればよく、第２の流体も第１の流体に溶解するべきガスを供給可能であれば、液体、気体どちらでもよい。また、この第１，第２の流体、つまり、ガスが溶解される液体と、ガスを供給する液体または気体を流す内部流路と外部流路とを、それぞれ逆の組み合わせにすることも可能である。
【００２０】
本発明の洗浄装置においては、ガス溶解装置で生成したガス溶解水を用いて、被洗浄物を洗浄すること、つまり、上記ガス溶解モジュールが付設され、このガス溶解モジュールにより生成されるガス溶解水が洗浄用ノズルに供給される構成とすることができ、本発明のガス溶解モジュールを洗浄装置に付設する形態としては、例えば上記のようなガス溶解装置として洗浄装置の付帯設備としてもよいし、洗浄用ノズルの内部にガス溶解モジュールを組み込む構成としてもよい。洗浄用ノズルにガス溶解モジュールを組み込んだ場合、ガス溶解装置の設置スペースを設けなくて済むという利点が得られる。また、洗浄ノズル以外の構成により洗浄をおこなう洗浄装置とすることも可能である。
【００２１】
本発明の洗浄装置によれば、上記ガス溶解モジュールを付設し、これにオゾンガスや水素ガスを導入すれば、装置内でオゾン水や水素水が生成され、これを即時に用いてオゾン水洗浄、水素水洗浄等を行うことができる。そして、この洗浄装置を用いて、半導体デバイスや液晶パネルの製造工程においてパーティクル、有機物等、種々の除去対象があっても、これらを確実に洗浄除去することができる。また、本発明のガス溶解モジュールが小型のため、洗浄装置の小型化に寄与することもできる。さらに、ガス溶解モジュールの内部流路の容積に対する外部流路の容積の比が、０．１５ないし２．５の範囲に設定されるため、立ち上げ時間を短縮することができ、洗浄装置のランニングコストを低減することが可能である。
【００２２】
本発明のガス溶解水製造方法においては、上記のガス溶解装置を用いて、純水にガスを溶解してガス溶解水を生成することで、ガス溶解効率を向上することができ、これにより、製造処理に必要な処理時間を短縮し、ランニングコストを低減することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。
図１および図２は本実施の形態のガス溶解装置１の全体構成を示す図であり、図１は装置の一部を破断した斜視図、図２は液体およびガスの流れ方向に平行な方向で切断した断面図である。また、図３は液体およびガスの流れ方向に垂直な方向４箇所で切断した断面図である。本実施の形態のガス溶解装置１の主要部であるガス溶解モジュール２は１００本程度の中空糸が用いられている。
【００２４】
本実施の形態のガス溶解装置１は、図１、図２に示すように、四角形筒状の容器３の内部にガス溶解モジュール２が収容されたものである。また、ガス溶解モジュール２は、多数の中空糸４、４、…（内筒）が格子状の外筒（整流部材）５の内部に収容されており、中空糸４の内部空間が液体を流通させる液体流路となり、中空糸４と外筒５との間の空間がガスを流通させるガス流路となっている。本実施の形態では、溶解させるガスとしてオゾンガス、ガスを溶解させる液体として純水を用いる。また、中空糸４の材料にテフロン、外筒５の材料には表面処理済のＳＵＳもしくはテフロン樹脂が用いられている。中空糸４の寸法は、一例として内径１ｍｍ、外径２ｍｍ程度であり、外筒５はこの中空糸４が挿入できる程度の格子を有している。なお、図２において、実線の矢印が液体の流れ、破線の矢印がガスの流れを示す。
【００２５】
純水とオゾンガスを流すための４本の管体が容器３の両端面から突出しているが、一端側に、純水を装置内に導入するための純水導入管６、および溶解に使われなかった余剰オゾンガスを装置外に排出するためのガス排出管７が設けられている。他端側には、オゾンガスを装置内に導入するためのガス導入管８、およびオゾンガスが溶解した水、いわゆるオゾン水を装置外に排出するためのオゾン水排出管９が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、ガス溶解装置１は、容器３の長手方向の中央でほぼ左右対称に構成されている。ガス溶解モジュール２の中央部は、図３（Ａ）に示すように、多数の中空糸４、４、…が外筒５の各格子の内部に収容され、この部分は２重管構造となっている。本実施の形態の場合、外筒５の各格子は断面形状が四角形の筒体であり、断面円形の中空糸４が断面四角形の各格子に内接している。したがって、断面形状が四角形の中に円が内接したときの四隅の空間の部分がそれぞれガス流路となり、円の内側の部分が液体流路となる。
【００２７】
図２および図３（Ｂ）に示すように、ガス溶解モジュール２の上記中央部から端部寄りの位置では外筒５がなく、中空糸４のみが空間内に延在している。したがって、この空間では各中空糸４と外筒５の各格子との間の各ガス流路が一括して連通された状態となっている。ここで、説明の便宜上、純水導入側のこの空間のことを第２室１０、ガス導入側のこの空間のことを第３室１１、と呼ぶことにする。
【００２８】
図２および図３（Ｃ）に示すように、ガス溶解モジュール２の最端部は各中空糸４が容器３の内壁に樹脂封止され、この封止樹脂１２により固定されている。したがって、ガス溶解モジュール２の端部と容器３の端面との間の空間では各中空糸４内部の各液体流路が一括して連通された状態となっている。純水導入側のこの空間のことを第１室１３、ガス導入側のこの空間のことを第４室１４、と呼ぶことにする。
【００２９】
図２および図３（Ｄ）に示すように、ガス排出管７は、容器３の端面、第１室１３、封止樹脂１２を順次貫通して第２室１０と連通されている。同様に、ガス導入管８は、容器３の端面、第４室１４、封止樹脂１２を順次貫通して第３室１１と連通されている。一方、純水導入管６は、容器３の端面を貫通して第１室１３と連通されている。同様に、オゾン水排出管９は、容器３の端面を貫通して第４室１４と連通されている。
【００３０】
上記構成のガス溶解装置１を使用する際には、純水導入管６の導入口６ａ（液体流通口）から所定量の純水を導入するとともに、ガス導入管８の導入口８ａ（ガス流通口）から所定量のオゾンガスを導入する。すると、純水は、第１室１３から各中空糸４内の液体流路に流れ込み、中空糸４内をガス導入側に向けて流れていく一方、オゾンガスは、第３室１１から各中空糸４と外筒５の各格子との間の各空間に流れ込み、この空間内を純水導入側に向けて流れていく。純水が中空糸４内を流れ、オゾンガスが前記空間内を流れる間、中空糸４を構成するガス透過膜を通してオゾンガスが純水中に溶け込み、所定濃度のオゾンを含有するオゾン水が生成される。生成されたオゾン水は、各中空糸４内から流出し、第４室１４を経てオゾン水排出管９から排出される。また、溶解に使われなかった余剰オゾンガスは、前記各空間内から流出し、第２室１０を経てガス排出管７から排出される。
【００３１】
本実施の形態のガス溶解装置１においては、ガス溶解モジュール２の多数の中空糸４の各々と外筒５の各格子との間にオゾンガスの流路が確保されることになるため、純水とオゾンガスがガス透過膜を通して接する面積が大きくなり、効率良くガス溶解が行われる。つまり、中空糸４と外筒５の間のわずかな空間にガスを導入した状態で充分なガス溶解が行われるため、ガスの使用量が少なくて済む。また、ガス透過膜の面積とオゾンガスの体積の比を最適化することによって、純水中に溶解するオゾンガスの濃度が飽和して定常状態に至るまでの立ち上がり時間を短縮することができる。
【００３２】
したがって、本実施の形態のガス溶解装置１によれば、ガスの使用量の低減、立ち上がり時間の短縮、ガス濃度の制御性の向上を図ることができる。本実施の形態の場合、特に純水とオゾンガスを逆方向に流しているため、ガス溶解の効率が向上し、立ち上がり時間がより短縮する。また、従来の装置のようにガス溶解モジュールと容器との間に大きな空間を設ける必要がなくなるため、ガス溶解装置の小型化を図ることができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図４を参照して説明する。
図４は本実施の形態のガス溶解装置１６の構成を示す断面図である。本実施の形態のガス溶解装置１６も、ガス溶解モジュール自体の構成は第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態と異なる点は、生成されたオゾン水を排出するためのオゾン水排出管がない点である。したがって、第１の実施の形態と共通な構成要素には共通の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態のガス溶解装置１６の場合、純水導入側の構成は第１の実施の形態と全く同様である。すなわち、図４に示すように、ガス溶解モジュール２の上端部が封止樹脂１２により容器３に固定され、各中空糸４内部の各液体流路が連通されてなる第１室１３と各中空糸４と外筒（整流部材）５の各格子との間の各ガス流路が連通されてなる第２室１０とに区画されている。そして、容器３の天板から突出して第１室１３に連通する純水導入管６と第２室１０に連通するガス排出管７とが設けられている。
【００３５】
一方、ガス溶解モジュール２の下端部は、各中空糸４が容器３の壁部を貫通し、各中空糸４内部の液体流路が容器３の外部に開放された状態となっている。ガス溶解モジュール２中央部の中空糸４と外筒５からなる２重管構造の部分から下側では外筒５がなく、中空糸４のみが空間内に延在している。本実施の形態では、各中空糸４と外筒５の各格子との間の各ガス流路が一括して連通されたこの空間のことを第３室１７と呼ぶ。そして、容器３の側壁を貫通して第３室１７に連通するガス導入管８が設けられている。
【００３６】
本実施の形態のガス溶解装置１６を使用する際には、純水導入管６、ガス排出管７の側を上に向けて設置し、純水導入管６から純水を導入するとともに、ガス導入管８からオゾンガスを導入する。すると、純水は、第１室１３から中空糸４内を下方に向けて流れていく一方、オゾンガスは、第３室１７から各中空糸４と外筒５の各格子との間の各空間内を上方に向けて流れていく。この間、中空糸４を構成するガス透過膜を通してオゾンガスが純水中に溶け込み、所定濃度のオゾンを含有するオゾン水が生成される。生成されたオゾン水は、各中空糸４からそれぞれ装置１６の外部に排出される。余剰オゾンガスは、第２室１０を経てガス排出管７から排出される。
【００３７】
本実施の形態のガス溶解装置１６においても、ガス使用量の低減、立ち上がり時間の短縮、ガス濃度の制御性の向上を図ることができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態の場合、第１の実施の形態の装置における第４室１４がないため、より一層の装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
上記第１、第２の実施の形態のガス溶解モジュール２では、図５に示すように、断面格子状の外筒５を用い、外筒５の各格子に中空糸４を装入した筒状体の例を示したが、この他、種々の形状の筒状体を用いることができる。例えば、図６に示すように、断面六角形の外筒１９を組み合わせて隙間なく配置し、その内部に中空糸４を装入した構成、図７に示すように、断面三角形の外筒２０を組み合わせて隙間なく配置し、その内部に中空糸４を装入した構成としてもよい。あるいは、１本の外筒の内部に１本の中空糸を装入する構成に限ることはなく、図８に示すように、１本の円形外筒２１の内部に複数本（この例では７本）の中空糸４を装入する構成としてもよい。図６に示す構成であれば、ガス流路が小さくなるとともに多数の外筒１９を最密に束ねられるため、ガス溶解の効率を向上でき、充分な小型化が可能になる。
【００３９】
さらに、中空糸、外筒個々の形状に関しては、中空糸の例として、図９に示すような円筒状の中空糸２２、図１０に示すような断面星形の中空糸２３、図１１に示すような外面に凸条２４ａを有する円筒状の中空糸２４、等が考えられる。外筒の例として、図１２に示すような外周が円、内周が三角形の外筒２５、図１３に示すような外周が円、内周が四角形の外筒２６、図１４に示すような外周が円、内周が六角形の外筒２７、図１５に示すような外周が円、内周が星形の外筒２８、図１６に示すような内面に螺旋状に延びる凸条２９ａを有する円筒状の外筒２９、図１７に示すような内面に直線状に延びる複数本の凸条３０ａを有する円筒状の外筒３０、図１８に示すような三角形筒状の外筒３１、図１９に示すような四角形筒状の外筒３２、図２０に示すような六角形筒状の外筒３３、等が考えられる。いずれの形状の中空糸と外筒を組み合わせても、中空糸と外筒との間にガス流路を確実に維持することができる。図９、図１１、図１６、図１７のような円筒状のものであっても、中空糸の外面と外筒の内面の少なくともいずれか一方に凸条を設けた場合、この凸条がスペーサの役目を果たし、中空糸と外筒との空間を確保することができる。
【００４０】
また、ガス溶解モジュールの２重管構造部分の作製方法に関しても、種々の方法を採用することができる。例えば、中空糸と外筒を押し出し成形等によりそれぞれ１本ずつ作成した後、外筒の内部に中空糸を挿入し、これを複数本まとめて束ねる方法を用いることができる。または、図５に示すような複数本の中空糸４を挿入し得る格子状の外筒５を押し出し成形等により作成した後、各格子の内部に中空糸を挿入してもよい。あるいは、図２１に示すように、波板状の板体３４を複数段重ねて配置し、隣接する板体３４、３４の凹部と凹部とで複数の外筒を構成し、その中に中空糸３５を挿入するようにしてもよい。もしくは、図２２に示すように、中空糸３６ａと外筒３６ｂとを初めから一体成型した筒状体３６を作製してもよい。この場合、中空糸３６ａと外筒３６ｂとは勿論同一の材質となるが、何ら支障はない。
【００４１】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図２３を参照して説明する。
図２３は、本発明のガス溶解モジュールを具備した本実施の形態の洗浄装置４０の概略構成を示す図であり、例えば液晶パネルに用いるガラス基板を枚葉洗浄する際に用いられる装置である。
図中符号４１は洗浄部、４２はステージ、４３、４４は洗浄用ノズル、４５は基板搬送ロボット、４６はローダカセット、４７はアンローダカセット、Ｗは基板である。
【００４２】
図２３に示すように、装置上面中央が洗浄部４１となっており、基板Ｗを保持するステージ４２が設けられている。ステージ４２の下方に基板昇降用シャフト（図示せず）が設けられ、シリンダ等のシャフト駆動源により基板搬送ロボット４５による基板Ｗの受け渡しの際に基板昇降用シャフトが上下動し、シャフトの上下動に伴って基板Ｗが上昇または下降するようになっている。
【００４３】
ステージ４２を挟んで対向する位置に一対のラックベース４８が設けられ、これらラックベース４８間に洗浄用ノズル４３、４４が自走可能に架設されている。洗浄用ノズル４３、４４は並列配置された２本のノズルからなり、１本のノズルはオゾン水を供給しつつ超音波振動子により超音波振動を付与して洗浄するオゾン水超音波洗浄用ノズル４３であり、他の１本のノズルは純水を供給してリンス洗浄を行う純水リンス洗浄用ノズル４４である。これら２本のノズル４３、４４が基板Ｗの上方で基板Ｗとの間隔を一定に保ちながらラックベース４８に沿って移動することにより、基板Ｗの被洗浄面全域が洗浄される構成となっている。
【００４４】
図２４は２本の洗浄用ノズルのうち、オゾン水超音波洗浄用ノズル４３の構成例を示す図である。本実施の形態の洗浄装置４０では、洗浄ノズルは省流体型ノズルであり、このノズルの内部に本発明のガス溶解モジュールが組み込まれている。省流体型ノズルとは、本出願人が既に出願済みの洗浄装置に用いたノズルの形態であり、洗浄液を基板表面に供給したら、その洗浄液を供給した部分以外の基板表面に洗浄液を接触させることなく、排出口から被除去物を含んだ洗浄液を外部に排出する構成となっている。この構成により、従来一般の洗浄用ノズルを用いた洗浄装置に比べて洗浄後の基板の清浄度を著しく向上させることができる。また、充分な清浄度が得られることに加えて、基板上での洗浄液の圧力に対して排出口からの吸引力を制御することで洗浄液をノズルの外部に漏らすことなく、排出することができる。その結果、洗浄液の使用量を大きく削減することができる。
【００４５】
オゾン水超音波洗浄用ノズル４３は、図２４に示すように、上記省流体型ノズルの一端に第２の実施の形態のタイプのガス溶解装置１６が組み込まれたような形態となっており、他端には使用済み洗浄液を外部に排出するための使用済洗浄液排出管４９が設けられ、中央部には超音波振動子５０が設置されている。ガス溶解装置１６の部分は、上端部がノズル４３のケーシング５１に固定され、各中空糸４内部の各液体流路が連通された第１室１３と各中空糸４と外筒５との間の各ガス流路が連通された第２室１０とに区画されている。そして、ケーシング５１の上部には第１室１３に連通する純水導入管６と第２室１０に連通するガス排出管７とが設けられている。ガス溶解装置１６の下端部は、各中空糸４がケーシング５１の底板部を貫通し、各中空糸４内部の液体流路がノズル外部に開放された状態となっている。そして、各中空糸４と外筒５との間の各ガス流路が一括して連通された第３室１１に連通するガス導入管８が設けられている。
【００４６】
また、純水リンス洗浄用ノズル４４も、オゾン水超音波洗浄用ノズル４３と同様、省流体型ノズルで構成されているが、こちらの方はガス溶解装置があるわけではなく、ノズルの一端から純水を供給し、他端から使用後の純水を排出するのみであり、詳細な図示は省略する。
【００４７】
図２３に示すように、洗浄部４１の側方に、ローダカセット４６、アンローダカセット４７が着脱可能に設けられている。これら２つのカセット４６、４７は、複数枚の基板Ｗが収容可能な同一の形状のものであり、ローダカセット４６に洗浄前の基板Ｗを収容し、アンローダカセット４７には洗浄済の基板Ｗが収容される。そして、洗浄部４１とローダカセット４６、アンローダカセット４７の中間の位置に基板搬送ロボット４５が設置されている。基板搬送ロボット４５はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム５２を有し、アーム５２は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム５２の先端部で基板Ｗを支持、搬送するようになっている。
【００４８】
上記構成の洗浄装置４０は、例えば洗浄用ノズル４３、４４と基板Ｗとの間隔、洗浄用ノズル４３、４４の移動速度、洗浄液の流量等、種々の洗浄条件をオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部（図示せず）により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、この洗浄装置４０を使用する際には、洗浄前の基板Ｗをローダカセット４６にセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット４５によりローダカセット４６からステージ４２上に基板Ｗが搬送され、ステージ４２上で各洗浄用ノズル４３、４４によりオゾン水超音波洗浄、リンス洗浄が順次自動的に行われ、リンス洗浄後、基板搬送ロボット４５によりアンローダカセット４７に収容される。
【００４９】
本実施の形態の洗浄装置４０においては、オゾン水超音波洗浄用ノズル４３の一端にガス溶解装置１６を内蔵したことにより、生成直後のオゾン水がノズル４３の一端から基板Ｗ上に供給され、オゾン水を用いた超音波洗浄が行われる。特に、オゾン水の寿命は短いため、オゾン水の品質を維持した状態で洗浄に使用することができ、オゾン水超音波洗浄を有効に行うことができる。さらに、洗浄装置４０内にガス溶解装置を別個に設置する必要がないので、装置の小型化が図れ、省スペース型の洗浄装置を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態の構成において、ステージ４２は基板Ｗを支持するのみの機能を持つものであったが、このステージ４２を例えばスピンチャック等に置き換え、基板を保持するとともに回転可能な構成としてもよい。そして、洗浄中に基板を回転させるようにすれば、より均一な洗浄を行うことができる。また、ガス溶解装置を省流体型ノズルに内蔵した例を示したが、図２５に示すように、より一般的なノズル５３の配管５４の途中に、中空糸５５と外筒５６からなるガス溶解モジュール５７を設けるようにしてもよい。この場合、配管５４の上流側から純水を供給し、下流からオゾンガスを供給すれば、純水がガス溶解モジュール５７内を流れる間に純水中にオゾンガスが溶け込み、ノズル５３の先端から基板Ｗに向けてオゾン水が噴射される。
【００５１】
本実施の形態では本発明のガス溶解モジュールをノズルに組み込んだ例を示したが、必ずしもノズルに組み込まなくてもよく、例えば第１の実施の形態で示したような独立したガス溶解装置を洗浄装置に付設する構成としてもよい。また、本実施の形態では本発明のガス溶解モジュールを洗浄装置に適用した例を示したが、本発明のガス溶解モジュールの用途は洗浄装置に限るものではなく、例えばガス溶解水を用いる任意のウェット処理装置に適用することが可能である。
【００５２】
また本実施の形態では、洗浄液にオゾン水を用いた洗浄装置において、オゾン水超音波洗浄用ノズルの内部にガス溶解モジュールを組み込んだ例を示したが、その他、洗浄液に水素水を用いるものとして、水素水超音波洗浄用ノズルの内部にガス溶解モジュールを組み込んだ構成とすることもできる。
【００５３】
その場合も、水素水超音波洗浄用ノズルを図２４に示すような構成とすればよい。すなわち、水素水超音波洗浄用ノズルは、省流体型ノズルの一端に第２の実施の形態のタイプのガス溶解装置１６が組み込まれた形態となっており、他端には使用済み洗浄液を外部に排出するための使用済洗浄液排出管４９が設けられ、中央部には超音波振動子５０が設置されている。ガス溶解装置１６の部分は、上端部がノズルのケーシング５１に固定され、各中空糸４内部の各液体流路が連通された第１室１３と各中空糸４と外筒５との間の各ガス流路が連通された第２室１０とに区画されている。そして、ケーシング５１の上部には第１室１３に連通する純水導入管６と第２室１０に連通するガス排出管７とが設けられている。ガス溶解装置１６の下端部は、各中空糸４がケーシング５１の底板部を貫通し、各中空糸４内部の液体流路がノズル外部に開放された状態となっている。そして、各中空糸４と外筒５との間の各ガス流路が一括して連通された第３室１１に連通するガス導入管８が設けられている。
【００５４】
この構成のノズルを備えた洗浄装置によれば、各洗浄用ノズルにより水素水超音波洗浄、リンス洗浄が順次自動的に行われる。この洗浄装置においては、水素水超音波洗浄用ノズルの一端にガス溶解装置を内蔵したことにより、生成直後の水素水がノズルの一端から基板Ｗ上に供給され、水素水を用いた超音波洗浄が行われる。そして、水素水の品質を維持した状態で洗浄に使用することができ、水素水超音波洗浄を有効に行うことができる。
【００５５】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図２７ないし図３２を参照して説明する。
本実施の形態のガス溶解モジュールにおいて、上記第１、第２の実施の形態のガス溶解モジュールと異なる点は、内筒（中空糸）と外筒とから構成される２重管の替わりに、内筒の外側において、シート状の整流部材を巻回して外部流路を形成した点である。したがって、それ以外の共通の構成要素の説明は省略するとともに、第１，第２の実施の形態と略同等の構成要素には共通の符号を付し説明を省略する。
【００５６】
図２７は本実施形態のガス溶解モジュールを示す斜視図であり、図において、符号６０は整流部材（巻回整流シート）である。
この巻回整流シート６０は、表面処理済のＳＵＳ、テフロン樹脂等からなる枚葉シートとされ、図２７に示すように、前記複数の内筒（中空糸）４を内包しつつ巻回された形状となっている。ここで、図２７に示すように、断面渦巻き状に形成された巻回整流シート６０は、それぞれの隣り合う面の間に各一列の中空糸４，４…を巻き込んで形成されているが、複数列の中空糸４，４…を巻き込んだ構成とすることも可能である。
さらに、この巻回整流シート６０は、その最外周における端部６１が一周内側の巻回整流シート６０の表面に密着されており、この巻回整流シート６０のみで外部流路６２，６２を形成している。
【００５７】
ここで、本実施形態のガス溶解モジュールにおいては、中空糸４，４…の内部に形成されている内部流路の容積と、この中空糸４，４…と巻回整流シート６０との間に形成されている外部流路の容積とが、つぎの関係を満たしている。
外部流路の容積／内部流路の容積  ＝  ０．１５〜２．５
このように、内部流路の容積に対する外部流路の容積の比を、０．１５ないし２．５の範囲に設定することにより、ガス溶解モジュールの立ち上がり時間を短縮することができる。つまり、それぞれの流路に流体（純水、オゾンガス）を流し始めてから、ガス溶解モジュールから生成されたオゾン水が所定の濃度となり、かつその濃度で定常状態になるまでにかかる時間を、６０秒程度以内に設定することが可能となる。
【００５８】
ここで、内部流路の容積に対する外部流路の容積の比が、０．１５より小さく設定された場合には、中空糸４，４…の膜面と巻回整流シート６０との接触面積が増大してしまい、ガス溶解における有効膜面積が減少することによって引き起こされる、生成されるべきオゾン水の到達濃度の低下や、圧力損失といった障害により、ガス溶解効率が低減してしまう、また、これにより、立ち上がり時間が長くなるという問題があり、好ましくない。また、この内部流路の容積に対する外部流路の容積の比が、２．５より大きく設定された場合には、外部流路においてガス交換に寄与しない容積が増大する、あるいは、中空糸４，４…の膜厚（管厚）が大きい状態となり、やはりガス溶解効率が低減し、立ち上がり時間が増大してしまうため、好ましくない。
【００５９】
ここで、厳密に言うと、上記内部流路の容積には図２に示す第１室１３および第４室１４の容積が、また、外部流路の容積には図２に示す第２室１０および第３室１１の容積等が含まれていることになるが、上記の容積比は、大まかには、ガス溶解モジュール中における流れに直交する断面における、中空糸４，４…の内部の内部流路の断面積と、中空糸４，４…の外側の外部流路の断面積との比を規定しているものである。
【００６０】
次に、このガス溶解モジュールの製造方法について説明する。
図２８ないし図３２は本実施形態のガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
本実施形態のガス溶解モジュールは、図２８に示すように、まず、枚葉の整流シート６０ａに中空糸４，４…を並行に敷き詰める。ここで、各中空糸４，４…は整流シート６０ａに接着することなく、敷き詰められているが、それぞれの中空糸４，４…全てを整流シート６０ａに接着すること、あるいは、１０本おき等、適宜間隔を持って数本毎に中空糸４，４…を整流シート６０ａに接着することも可能である。
【００６１】
次に、図２８および図２９に矢印Ｓで示すように、中空糸４，４…の延在する方向に長さを保ったまま、中空糸４，４…ごと整流シート６０ａを巻回してゆく。このとき、内部流路と外部流路との容積比を上述の範囲に設定するため、整流シート６０ａの巻回する間隔を制御することが必要である。
図３０に示すように、整流シート６０ａの巻回が完了したら、図２７に示すように、最外周における端部６１を一周内側の整流シート６０ａの表面に密着して巻回整流シート６０を形成する。
その後、図３０に符号１２０で示す両端側部分の中空糸４，４…の外側を封止樹脂１２で固定して、図２に示す封入樹脂１２を形成し、図３１，図３２に示すように、ガス溶解モジュールを容器２００に収容してガス溶解装置の一部とする。このとき、容器２００には、第２室１０および第３室１１とが形成され、これらに連通したガス排出管７、ガス導入管８とが設けられる。
【００６２】
本実施形態においては、上述の実施形態と同等の効果を奏するとともに、さらに、ガス溶解モジュールの内部流路の容積に対する外部流路の容積の比が、０．１５ないし２．５の範囲に設定されるため、立ち上げ時間を短縮することができ、洗浄装置のランニングコストを低減することが可能である。
さらに、巻回整流シート６０により整流部材を構成したので、中空糸４，４…を包み込むようにこの巻回整流シート６０を巻回し、封止樹脂１２により中空糸４，４…両端部分を固定することにより、ガス溶解モジュールを製造することができ、その製造コストを低減することができる。
【００６３】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図３３および図３６を参照して説明する。
本実施の形態のガス溶解モジュールにおいて、上記第４の実施の形態のガス溶解モジュールとことなる点は、製造方法にかかわる点、および、これに付随した部分である。したがって、それ以外の共通の構成要素の説明は省略するとともに、第４の形態と略同等の構成要素には共通の符号を付し説明を省略する。
図３０，図３１は本実施形態のガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【００６４】
本実施形態のガス溶解モジュールの製造方法について説明する。
本実施形態のガス溶解モジュールは、図３３に示すように、まず、枚葉の整流シート６０ｂに中空糸４，４…を並行に敷き詰める。ここで、整流シート６０ｂには、その中空糸４，４…の両端側にそれぞれスリット（開口部）６３，６３および開口部６４，６４が設けられており、それ以外は前述の第４実施形態における整流シート６０ａと略同様の構成とされている。
【００６５】
次に、図３３および図３４に矢印Ｓで示すように、中空糸４，４…の延在する方向に長さを保ったまま、中空糸４，４…ごと整流シート６０ｂを巻回してゆく。このとき、巻回と同時に、図に１２０で示す整流シート６０ｂの両端側でかつスリット６３，６３の外側部分において、中空糸４，４…の外側を封止樹脂１２ａで固定してゆく。
また、第４の実施の形態における図２９と同様に、内部流路と外部流路との容積比を上述の範囲に設定するため、整流シート６０ｂの巻回する間隔を制御することが必要である。
【００６６】
図３５に示すように、整流シート６０ａの巻回が完了したら、図２７に示した第４実施の形態と同様に、最外周における端部を一周内側の整流シート６０ｂの表面に密着して巻回整流シート６０を形成する。
その後、図３５に符号Ｃ，Ｃで示す両端側部分を封止樹脂１２ごと切断することにより、図３３に示すように、ガス溶解モジュールを容器２００に収容してガス溶解装置の一部とする。このとき、スリット６３，６３が、容器２００内の第２室１０および第３室１１に対応した位置に形成されているため、容器２００がない状態においても、開口６４，６４にガス排出管７、ガス導入管８とを接続することによりガス溶解装置として使用可能である。これにより、更に製造コストを低減することが可能となる。
【００６７】
【実施例】
本発明のガス溶解モジュールの効果を検証する実験を行ったので、これについて以下、説明する。
【００６８】
（実施例１）
上記第１の実施の形態で示したガス溶解モジュールを用いて、純水中にオゾンガスを溶解させ、その時の立ち上がり時間を測定した。立ち上がり時間とは、ガス溶解を開始してから純水中のガス濃度が増加し始め、ガス濃度が定常状態に達するまでに要した時間のことである。使用したガス溶解モジュールは、ガスの容積が３０ｃｍ3 、純水の容積が８０ｃｍ3 、中空糸の外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍ、中空糸の本数が１００本である。
【００６９】
（実施例２）
上記第４の実施の形態で示したガス溶解モジュールを用いて、純水中にオゾンガスを溶解させ、その時の立ち上がり時間を測定した。使用したガス溶解モジュールは、ガスの容積が１００ｃｍ3 、純水の容積が８０ｃｍ3 、中空糸の外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍ、中空糸の本数が１００本である。
【００７０】
（従来例１，２）
これに対して、従来例として、図２６で示した従来型のガス溶解モジュールを用いて、上記実施例と同様に立ち上がり時間を測定した。従来例１のガス溶解モジュールは、ガスの容積が３５００ｃｍ3 、純水の容積が１３００ｃｍ3 、中空糸の外径が３ｍｍ、内径が２ｍｍ、中空糸の本数が１２１本である。従来例２のガス溶解モジュールは、ガスの容積が５４０ｃｍ3 、純水の容積が８０ｃｍ3 、中空糸の外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍ、中空糸の本数が１００本である。
【００７１】
（比較例１，２）
また、比較例として、上記第１の実施の形態で示したガス溶解モジュールにおいて、ガスの容積と純水の容積との最適化の図られていない状態のものを用いて、純水中にオゾンガスを溶解させ、その時の立ち上がり時間を測定した。使用したガス溶解モジュールは、ガスの容積が１０ｃｍ3 、純水の容積が８０ｃｍ3 、中空糸の外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍ、中空糸の本数が１００本の比較例１と、ガスの容積が２４０ｃｍ3 、純水の容積が８０ｃｍ3 、中空糸の外径が２ｍｍ、内径が１ｍｍ、中空糸の本数が１００本の比較例２である。
【００７２】
実施例１，２、従来例１，２、比較例１，２のガス溶解モジュールそれぞれの立ち上がり時間の測定結果を表１に示す。
【表１】
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【００７３】
表１に示すように、従来例１のガス溶解モジュールの場合、中空糸の内径が２ｍｍと大きく、本数も１２１本と多いため、当然ながら純水の容積が１３００ｃｍ3 と大きくなり、それに伴いガスの容積も３５００ｃｍ3 と大きくなる。すると、立ち上がり時間は４０分と長くなる。つまり、ガス溶解モジュールに純水やガスの供給を開始してから、少なくとも４０分待たなければ使用できないことになる。また、従来例２のガス溶解モジュールは、中空糸の径や本数を実施例と共通にしたことで、純水の容積は実施例１と同じ８０ｃｍ3 となっている。そこで、ガスの容積を５４０ｃｍ3 とし、従来例１と比べて立ち上がり時間は短縮されているが、それでも６〜７分かかってしまう。したがって、この装置ではガス発生を断続制御して使用することはできない。
【００７４】
また、比較例１のガス溶解モジュールの場合、ガス容積は１０ｃｍ3 と大きく減少しており、立ち上がり時間も短くなってはいるが、溶解したオゾンの濃度が規定の１０ｐｐｍまで到達しておらず、ガス溶解効率が低く、実用に耐えないものである。また、比較例２では、オゾン濃度は１０ｐｐｍに達しているが、従来例２と同様に、やはり立ち上がり時間が長く、２分かかっており、これでも、まだ立ち上がり時間が、充分短縮されたとはいえない。
【００７５】
これに対して、実施例１のガス溶解モジュールでは、ガスの容積が３０ｃｍ3 と大きく減少した上、立ち上がり時間はわずかに２０秒以下となり、従来例１，２、比較例１，２と比べて格段に短縮されることがわかった。また、実施例２においては、ガス容積は１００ｃｍ3 と実施例２より大きいものの、立ち上がり時間が５０秒と、やはり、６０秒以内になっており、充分立ち上がり時間が短縮されている。したがって、本実施例のガス溶解モジュールを洗浄装置等に採用すれば、少ないガス使用量で立ち上がり時間の短い効率的な洗浄装置を実現することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のガス溶解モジュールを用いてガス溶解装置を構成することにより、ガスの使用量の低減、立ち上がり時間の短縮、ガス濃度の制御性の向上を図ることができる。また、ガス溶解装置の小型化、製造コストの低減を図ることもできる。このガス溶解装置を付設することにより、半導体デバイス、液晶表示パネル等の電子機器の製造プロセスに好適な、生産効率が高く、省スペース型の洗浄装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態であるガス溶解装置の全体構成を示す一部を破断した斜視図である。
【図２】  同、装置の純水およびガスの流れ方向に沿って切断した断面図である。
【図３】  同、装置の純水およびガスの流れ方向に垂直な方向に沿って切断した断面図であり、（Ａ）図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（Ｂ）図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図、（Ｄ）図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図、である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態であるガス溶解装置の全体構成を示す断面図である。
【図５】  上記実施の形態のガス溶解装置における中空糸と外筒相互の形状を示す斜視図である。
【図６】  同、中空糸と外筒相互の形状の他の例を示す斜視図である。
【図７】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図８】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図９】  上記実施の形態のガス溶解装置における中空糸の形状を示す斜視図である。
【図１０】  同、中空糸の形状の他の例を示す斜視図である。
【図１１】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１２】  上記実施の形態のガス溶解装置における外筒の形状を示す斜視図である。
【図１３】  同、外筒の形状の他の例を示す斜視図である。
【図１４】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１５】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１６】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１７】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１８】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図１９】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図２０】  同、さらに他の例を示す斜視図である。
【図２１】  上記実施の形態のガス溶解モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図２２】  同、他の製造方法を説明するための図である。
【図２３】  本発明の第３の実施の形態である洗浄装置の概略構成を示す平面図である。
【図２４】  同、洗浄装置の洗浄用ノズルの構成を示す断面図である。
【図２５】  洗浄用ノズルの他の例を示す図である。
【図２６】  従来のガス溶解モジュールの一例を示す断面図である。
【図２７】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールを示す斜視図である。
【図２８】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図２９】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３０】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３１】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３２】  本発明の第４の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３３】  本発明の第５の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３４】  本発明の第５の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３５】  本発明の第５の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【図３６】  本発明の第５の実施の形態であるガス溶解モジュールの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１６  ガス溶解装置
２  ガス溶解モジュール
３  容器
４，２２，２３，２４，３５  中空糸（内筒）
５，１９，２０，２１，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３  外筒
６  純水導入管
７  ガス排出管
８  ガス導入管
９  オゾン水排出管
２４ａ，２９ａ，３０ａ  凸条
３６  筒状体
４０  洗浄装置
４３  オゾン水超音波洗浄用ノズル（洗浄用ノズル）
６０  巻回整流シート（整流部材）
６０ａ，６０ｂ  整流シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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