JPH11221567A - イオン水生成装置 - Google Patents

イオン水生成装置

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JPH11221567A
JPH11221567A JP2745898A JP2745898A JPH11221567A JP H11221567 A JPH11221567 A JP H11221567A JP 2745898 A JP2745898 A JP 2745898A JP 2745898 A JP2745898 A JP 2745898A JP H11221567 A JPH11221567 A JP H11221567A
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JP
Japan
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carbon
anode electrode
anode
electrode
water
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Withdrawn
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JP2745898A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Uchida
博 内田
Hajime Shiyaura
肇 社浦
Nobuhito Nunotani
伸仁 布谷
Ichiro Katakabe
一郎 片伯部
Hiroshi Kawamoto
浩 川本
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を大型化することなく、カーボン電極の
欠落やイオン水中のカーボンパーティクルの量を抑え
て、装置の保守を容易に行うこと。 【解決手段】 アノード槽1Aに多数の球状カーボン6
を充填して、アノード電極3と球状カーボン6により陽
極を構成して、陽極の表面積を大きくすることにより、
陽極側の電流密度を低減している。これにより、カーボ
ンの酸化作用が抑制されて、カーボンで構成されたアノ
ード電極3と球状カーボン6はほとんど欠落しなくな
り、電極の寿命を向上させることができ、アノード電極
3の交換保守が少なくなる。又、球状カーボン6は元々
あったアノード槽1Aとアノード電極3に充填したた
め、装置を大きくする必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
各工程の処理前後のウェハ洗浄処理に使用されるイオン
水を生成するイオン水生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からこの種のイオン水は図4に示す
ようなイオン水生成装置により生成されている。イオン
水生成装置は、電解槽1をイオン交換膜2により2分割
し、アノード槽1Aとカソード槽1Kに分割した構造を
有し、各層にカーボン製のアノ一ド電極3とカソード電
極4が配設され、これら電極3、4に電源装置5から直
流電力を供給する構成を有している。又、電解槽1の側
壁には電解質を含む純水が流入する流入口11と、生成
されたイオン水が流出する流出口12が設けられてい
る。
【0003】ポンプ等で電解質を含む純水を流入口11
から電解槽1の内部に供給し、電源装置5から十(プラ
ス)電圧をアノ一ド電極3に、一(マイナス)電圧をカ
ソード電極4に印加する。これにより、電解層1の内部
の水が電気分解され、アノ一ド槽1Aに酸化還元電位
(ORP)の高い、主に金属除去用の洗浄水が生成さ
れ、カソード槽1Kには酸化還元電位が低い、浮遊物の
再付着防止用の洗浄水が生成される。生成された水は電
解槽流出口12より排出され、ウェハの洗浄液として使
用される。
【0004】ここで、アノ一ド槽2Aでは、次式で示す
ような陽極反応である水の電気分解が起こる。
【0005】2H2 −4e- →4H+ +O2 …(1) この反応では、電流濃度(単位リットル当たりにかかる
電流量)が大きいほど生成量が多くなる。
【0006】又、この時、生成された酸素によりアノ一
ド電極3を構成するカーボンが次式で示すような反応に
より酸化される。
【0007】C+O2 →CO2 …(2) この反応は、電流密度(電流値を電極面積で割った値)
が大きいほど、反応が促進される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のイ
オン水生成装置では、半導体における洗浄液には金属イ
オンが含まれない水が要求されており、現在では洗浄用
の電解イオン水の生成にはカーボン製のカソード、アノ
ード電極3、4が用いられてきている。しかし、電解に
より生成された酸素イオン(02 -)とアノード電極3の
カーボンが反応してカーボンが酸化(欠落)されて、カ
ーボンが欠落し、アノード電極3が早期に劣化するとい
う問題がある。
【0009】電解における生成物は電流濃度(単位リッ
トル当たりにかかる電流量)が高いほど多くなるが、電
流量を大きくするほど、電流密度(電流量を電極面積で
割ったもの)が大きくなり、酸素イオン(02 -)の生成
量も多くなる。これにより、アノ一ド電極3では上記し
た(2)式で示した酸化反応が促進され、カーボンが欠
落してアノ一ド電極3が急速に劣化し、アノ一ド電極3
の交換が頻繁になって保守が大変になるという問題があ
ると共に、カーボンパーティクルの発生で、液中のパー
テイクルの含有量が多くなり、これを濾過するフィルタ
ーがすぐに使用できなくなり、このフィルターの交換保
守が大変になるという問題があった。
【0010】又、上記したイオン水生成装置では、生成
する電解水量により必要な電流量が決まるため、生成量
が多くなるほど電流密度は高くなり、特にカソード水を
生成するにはアノ一ド水を生成するより多くの電流が必
要であるため、カソード水の生成量が多いと、アノ一ド
電極3では上記した酸化反応が促進され、アノ一ド電極
3の劣化が促進されてしまう。これを回避するには、電
流密度を下げれば良いが、これには電極面積を大きくし
たり、或いは電極数を増加させれば良いが、これでは装
置が大型化してしまうという問題があった。
【0011】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、装置を大型化
することなく、カーボン電極の欠落やイオン水中のカー
ボンパーティクルの含有量を抑えて、装置の保守を容易
に行うことができるイオン水生成装置を提供することで
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、カーボン製のアノード電極と
カソード電極を有し、これら電極間に正、負の直流電圧
を印加して水の電気分解を行うことにより、イオン水を
生成するイオン水生成装置において、酸素を発生する側
の前記アノード電極の周囲に複数の球状又は多角形状の
カーボン塊を前記アノード電極と電気的に接続されるよ
うに充填したことにある。
【0013】この第1の発明によれば、アノード電極側
では、陽極反応が生じて酸素が生成され、この酸素によ
り、電極部材であるカーボンが酸化されるが、このカー
ボンの酸化作用は電流密度に依存する。ここで、アノー
ド電極の周囲に充填された球状又は多角形状のカーボン
塊はアノード電極と共に陽極を形成し、その結果、陽極
の表面積が増大し、陽極側の電流密度が低下するため、
アノード電極及び球状又は多角形状のカーボン塊の酸化
反応は著しく抑制される。
【0014】第2の発明の特徴は、前記アノード電極の
軸の周囲に撹拌部を形成すると共に、前記軸を回転可能
に支持し、前記軸を別途設けられた駆動機構により回転
させることによって、前記球状又は多角形状のカーボン
塊を撹拌することにある。
【0015】この第2の発明によれば、アノード電極と
カソード電極間に電圧を印加している期間、駆動機構に
より前記アノード電極の軸を回転させると、軸と共に撹
拌部も回転し、前記球状又は多角形状のカーボン塊が撹
拌されて移動する。これにより、カソード電極と対向し
て陽極反応に寄与するカーボン塊が順次入れ替わり、充
填されている全てのカーボン塊が一様に陽極反応するこ
とになる。
【0016】第3の発明の特徴は、アノード電極とカソ
ード電極を有し、これら電極間に直流電圧を印加して水
の電気分解を行うことにより、イオン水を生成するイオ
ン水生成装置において、アノード電極の周囲に繊維状の
カーボンを前記アノード電極と電気的に接続されるよう
に充填したことにある。
【0017】この第3の発明によれば、アノード電極の
周囲に充填された繊維状カーボンはアノード電極と共に
陽極を形成し、その結果、陽極の表面積が増大し、陽極
側の電流密度が低下するので、アノード電極及び繊維状
カーボンの酸化反応は著しく抑制される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明のイオン水生成装
置の第1の実施の形態を示した概略図である。但し、第
1の実施の形態に対応する部分は同一符号を用い、適宜
その説明は省略する。電界層1の内部はイオン交換膜2
で仕切られ、アノード槽1Aとカソード槽1Kに分割さ
れている。アノード槽1Aにはアノード電極3が設置さ
れ、カソード槽1Bにはカソード電極4が設置されてい
る。アノード槽1Aにはアノード電極3の周囲を取り囲
むように多数の球状カーボン6が充填されている。電源
5はアノード電極3とカソード電極4に直流電流を供給
する。この際、球状カーボン6はその一部がアノード電
極1と接触しているため、全部又はほとんどの球状カー
ボン6の電位はアノード電極3の電位と同一になって、
陽極として作用する。
【0019】又、電解槽1の側壁には電解質を含む純水
が流入する流入口11と、生成されたイオン水が流出す
る流出口12が設けられている。
【0020】次に本実施の形態の動作について説明す
る。ポンプ等で電解質を含む純水を流入口11から電解
槽1の内部に供給し、電源装置5から十の電圧をアノ一
ド電極3に一の電圧をカソード電極4に印加する。これ
により、電解層1の内部の水が電気分解され、アノ一ド
槽1Aには酸化還元電位(ORP)の高い水が生成さ
れ、カソード槽1Kには酸化還元電位が低い水が生成さ
れる。生成された水は電解槽1の流出口12より排出さ
れ、酸化還元電位(ORP)の高い水がウェハの金属除
去用洗浄液として使用され、酸化還元電位が低い水がウ
ェハの浮遊物再付着防止用洗浄液として使用される。
【0021】本例は、アノ一ド槽1Aのアノード電極3
の周囲に多数の球状電極6が充填されているため、アノ
ード電極3と共にこれら球状電極6も陽極になって、従
来例のところで説明した(1)式で示されるような陽極
反応が起きて、酸素が生成される。従って、この酸素に
よりカーボン製のアノード電極3や球状カーボン6が前
述の(2)式で示した反応により酸化される。
【0022】本実施の形態によれば、アノード電極3側
では、カーボン製のアノード電極3や球状カーボン6が
酸化される反応は電流密度が大きいほど大きいが、陽極
がアノード電極3と球状電極6により形成されているた
め、陽極の表面積が大きくなって陽極側を流れる電流の
電流密度を非常に小さく、或いはほとんど無くすことが
できる。このため、カーボン製のアノード電極3や球状
カーボン6の酸化反応を非常に小さく、或いはほとんど
無くすことができるだけでなく、上記した酸化がアノ一
ド電極3と球状電極6の全体に分散して起きるため、従
来の数倍の電流を流してもアノ一ド電極3からのカーボ
ンの欠落は生ぜず、アノ一ド電極3の寿命を著しく長く
することができる。これにより、アノ一ド電極3の交換
を少なくして、装置の保守を容易に行うことができる。
【0023】又、カーボンの欠落ないため、パーティク
ルの発生もほとんどなく、液中のパーテイクルの含有量
を非常に少なくすることができ、これを濾過するフィル
ターの交換を少なくして、装置の保守を容易に行うこと
ができる。
【0024】更に、従来は電極を複数枚並べることによ
り、陽極の表面積を大きくしていたが、本例はアノード
槽1Aとアノード電極3との間、即ち、元々あった空間
に球状カーボン6を充填することによって、陽極の表面
積を大きくしているため、装置を大型化することなく、
上記効果を得ることができる。
【0025】尚、アノード槽1Aに充填するカーボン塊
は多角形状をしていても、同様の効果がある。
【0026】図2は、本発明のイオン水生成装置の第2
の実施の形態を示した概略図である。本例は、アノード
槽1Aのカーボン製のアノード電極3の周囲に繊維状の
カーボン7が充填されている。このため、第1の実施の
形態と同様に、アノード電極1Aと共にこれら繊維状の
カーボン7も陽極になって陽極反応が生じるため、図1
に示した第1の実施の形態と同様の効果がある。
【0027】図3は本発明のイオン水生成装置の第3の
実施の形態を示した概略図である。但し、第1の実施の
形態に対応する部分は同一符号を用い、適宜その説明は
省略する。本例のアノード槽1Aには、棒状の軸81の
周囲に螺旋状の撹拌部82が形成されたカーボン製のア
ノード電極8が設置されている。
【0028】アノード電極8とカソード電極4間に直流
電圧を掛けて洗浄水を生成している期間、このアノード
電極8の軸81は図示されない駆動装置により、図中、
矢印方向に回転され、撹拌部82により球状カーボン6
がアノード槽1A内で撹拌される。これにより、球状カ
ーボン6はカソード電極4に対向する面内で移動し、多
数の球状カーボン6が一律に陽極反応し、一部の球状カ
ーボン6のみが劣化しないように陽極側の反応部分を一
様化することができる。他の効果は図1に示した第1の
実施の形態と同様である。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のイ
オン水生成装置によれば、装置を大型化することなく、
カーボン電極の欠落やイオン水中のカーボンパーティク
ルの量を抑えて、装置の保守を容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン水生成装置の第1の実施の形態
を示した概略図である。
【図2】本発明のイオン水生成装置の第2の実施の形態
を示した概略図である。
【図3】本発明のイオン水生成装置の第3の実施の形態
を示した概略図である。
【図4】従来のイオン水生成装置の構成例を示した概略
図である。
【符号の説明】
1 電解槽 1A アノード槽 1K カソード槽 2 イオン交換膜 3、8 アノード電極 4 カソード電極 5 電源装置 6 球状のカーボン 7 繊維状のカーボン 11 流入口 12 流出口 81 軸 82 撹拌部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布谷 伸仁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝多摩川工場内 (72)発明者 片伯部 一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝多摩川工場内 (72)発明者 川本 浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝多摩川工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン製のアノード電極とカソード電
    極を有し、これら電極間に正、負の直流電圧を印加して
    電解質を含んだ水の電気分解を行うことにより、イオン
    水を生成するイオン水生成装置において、 酸素を発生する側の前記アノード電極の周囲に複数の球
    状又は多角形状のカーボン塊を前記アノード電極と電気
    的に接続されるように充填したことを特徴とするイオン
    水生成装置。
  2. 【請求項2】 前記アノード電極の軸の周囲にカーボン
    製の撹拌部を形成すると共に、前記軸を回転可能に支持
    し、前記軸を別途設けられた駆動機構により回転させる
    ことによって、前記球状のカーボン塊を撹拌することを
    特徴とする請求項1記載のイオン水生成装置。
  3. 【請求項3】 アノード電極とカソード電極を有し、こ
    れら電極間に正、負の直流電圧を印加して電解質を含ん
    だ水の電気分解を行うことにより、イオン水を生成する
    イオン水生成装置において、 アノード電極の周囲に繊維状のカーボンを前記アノード
    電極と電気的に接続されるように充填したことを特徴と
    するイオン水生成装置。
JP2745898A 1998-02-09 1998-02-09 イオン水生成装置 Withdrawn JPH11221567A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003145155A (ja) * 2001-11-06 2003-05-20 Sanden Corp ミネラル水生成装置
JP2005270779A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Jfe Engineering Kk 重金属の分離方法および分離装置
CN108946879A (zh) * 2018-09-25 2018-12-07 浙江得亿制氧科技有限公司 一种野外快速净水装置
CN109592750A (zh) * 2018-12-17 2019-04-09 张众益 一种用于污水处理的自生电压颗粒微电极及制备方法

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050510