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JP2002059164A - Washing water in which hydrogen ions or hydroxy ions and oxidation-reduction substance due to electrolysis of pure water coexist and manufacturing method thereof - Google Patents

Washing water in which hydrogen ions or hydroxy ions and oxidation-reduction substance due to electrolysis of pure water coexist and manufacturing method thereof

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JP2002059164A
JP2002059164A JP2001168807A JP2001168807A JP2002059164A JP 2002059164 A JP2002059164 A JP 2002059164A JP 2001168807 A JP2001168807 A JP 2001168807A JP 2001168807 A JP2001168807 A JP 2001168807A JP 2002059164 A JP2002059164 A JP 2002059164A
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Japan
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water
ions
electrolysis
electrode
cathode
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Nobuo Sumida
修生 澄田
Hisamasa Hashimoto
寿正 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solution in which H+ ions or OH- ions and oxidation- reduction substance coexist without adding pair ions by electrolyzing pure water. SOLUTION: By using an electrolytic bath having a structure in which an anode electrode and a cathode electrode are adhered to both sides of ion exchange resin, and changing kinds of electrode material and ion exchange membrane, H+ ions or OH- ions are selectively formed and pH of water is made acidic or alkaline, and also oxidation-reduction substances such as H free radicals, OH free radicals, H2, O2, O3 and H2O2, are made to coexist.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高純度の水を電気分解
することにより、対イオン濃度より過剰な濃度の水素イ
オン、または水酸化イオンと酸化還元種が共存する水
で、洗浄または表面処理に適した水を提供することにあ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolysis of high-purity water, which is used for washing or surface cleaning with hydrogen ions in excess of the counter ion concentration or water in which hydroxide ions and redox species coexist. It is to provide water suitable for treatment.

【0002】[0002]

【発明の背景と従来の技術】水のpHおよび酸化還元能
力は、洗浄または表面処理の分野で非常に重要な因子で
ある。以下で、まず洗浄の分野でpHおよび酸化還元能
力が、どのような役割をはたしているか、またpHおよ
び酸化還元能力をどのようにコントロ−ルしているかに
ついて説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Water pH and redox capacity are very important factors in the field of cleaning or surface treatment. First, the role of pH and oxidation-reduction ability in the field of washing and how it controls pH and oxidation-reduction ability will be described.

【0003】洗浄の対象となる汚染物質は、イオン状物
質、反応生成物、および液体または粒子状物質に分類さ
れる。イオン状物質の汚染形態は、ガラス表面などにみ
られるイオン交換による吸着、半導体や金属表面でみら
れるイオンの静電的引力による付着、および半導体、金
属、セラミックス表面層へのイオンの拡散による侵入な
どに大別される。反応生成物による汚染形態は、ボイラ
−のスケ−ルのような水中不純物の沈積付着、および金
属表面に発生する酸化被膜または錆がこの分類になる。
[0003] Contaminants to be cleaned are classified into ionic substances, reaction products, and liquid or particulate substances. Contamination forms of ionic substances include adsorption by ion exchange on glass surfaces, adhesion of ions on semiconductor and metal surfaces by electrostatic attraction, and intrusion by diffusion of ions into semiconductor, metal, and ceramic surface layers. It is roughly divided into Contamination by reaction products falls into this category due to the deposition and deposition of impurities in water, such as boiler scale, and oxide films or rust generated on metal surfaces.

【0004】一方、粒子状物質による汚染機構は複雑で
ある。化学的結合による付着、ファンデルワールス力ま
たは水素結合などの物理化学的結合による付着、および
静電力または磁気力による物理的付着などが挙げられ
る。
On the other hand, the mechanism of contamination by particulate matter is complicated. Attachment by a chemical bond, attachment by a physicochemical bond such as van der Waals force or hydrogen bond, and physical attachment by an electrostatic force or a magnetic force.

【0005】以上の汚染物質のうち、イオン状物質は、
純水または超純水のように高純度の水で洗浄することが
一般的で、半導体などの場合には電気抵抗率が、約18
MΩ/cmの超純水が用いられる。反応生成物は、通常
化学薬品を用いて洗浄される。スケールなどは、酸とキ
レート剤を組み合わせた薬剤が用いられ、特にクエン
酸、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸等は、両
者の機能を合わせもつのでこれらの薬品はしばしば使用
される。
Among the above contaminants, ionic substances are:
It is common to wash with high-purity water such as pure water or ultrapure water. In the case of a semiconductor or the like, the electric resistivity is about 18%.
Ultra pure water of MΩ / cm is used. The reaction product is usually washed with a chemical. For the scale and the like, a drug in which an acid and a chelating agent are combined is used. In particular, citric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid and the like have both functions, and therefore these drugs are often used.

【0006】一方、金属表面の酸化被膜の溶解による除
去速度は、pHと酸化還元能力に強く依存する。例えば
鉄の酸化被膜を構成する四三酸化鉄(Fe
は、pHが約4以下の酸性でかつ還元性の水溶液中でよ
く溶解する。これらの酸化被膜を溶解させるための代表
的な薬剤として、蓚酸、クエン酸、およびエチレンジア
ミン四酢酸の組み合わせがある。ここで蓚酸は、酸であ
るとともに還元剤としても作用する。これに対し、クロ
ム鋼の表面酸化被膜は、酸化性の溶液中で溶解する。代
表的な薬剤として水酸化ナトリウムと過マンガン酸カリ
ウムの組み合わせ、またはフッ酸と硝酸の組み合わせな
どがある。
[0006] On the other hand, the removal rate of the oxide film on the metal surface by dissolution is strongly dependent on the pH and the redox ability. For example, ferric oxide (Fe 3 O 4 ) constituting an oxide film of iron
Is well soluble in acidic and reducing aqueous solutions having a pH of about 4 or less. Representative agents for dissolving these oxide films include a combination of oxalic acid, citric acid, and ethylenediaminetetraacetic acid. Here, oxalic acid is an acid and also acts as a reducing agent. On the other hand, the surface oxide film of chromium steel dissolves in an oxidizing solution. Representative agents include a combination of sodium hydroxide and potassium permanganate, or a combination of hydrofluoric acid and nitric acid.

【0007】半導体のシリコンウエハ洗浄の分野で、表
面層をエッチングする事により洗浄する場合がある。こ
の場合アンモニア水と過酸化水の組み合わせ、水酸化ナ
トリウム、硝酸などが洗浄液として用いられる。シリコ
ンウエハ洗浄の場合のように、液体または被膜状の汚染
物質の除去には、汚染物質を酸化分解または溶解による
方法が適用されている。具体的には、酸化分解の場合、
硫酸(HSO )と過酸化水素(H )の組
み合わせ、または水酸化アンモニウム(NHOH)と
の組み合わせなどがある。無機物質を溶解法
する場合には、塩酸(HCl)とH、H
とH、HClと硝酸(HNO )および
SO とHNOの組み合わせなどである。な
お有機物質を溶解する場合には、トリクロロエタン、ジ
クロロエタンなどの有機塩素系溶剤が使用される。
In the field of semiconductor silicon wafer cleaning, there is a case where cleaning is performed by etching a surface layer. In this case, a combination of ammonia water and peroxide water, sodium hydroxide, nitric acid and the like are used as the cleaning liquid. As in the case of silicon wafer cleaning, a method of oxidatively decomposing or dissolving contaminants is applied to remove liquid or film-like contaminants. Specifically, in the case of oxidative decomposition,
There is a combination of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), or a combination of ammonium hydroxide (NH 4 OH) and H 2 O 2 . When dissolving an inorganic substance, hydrochloric acid (HCl) and H 2 O 2 , H 2 S
O 4 and H 2 O 2 , HCl and nitric acid (HNO 3 ), and a combination of H 2 SO 4 and HNO 3 . When an organic substance is dissolved, an organic chlorine-based solvent such as trichloroethane or dichloroethane is used.

【0008】以上の説明から明らかなように、水のpH
と酸化還元能力は、洗浄および表面処理において重要な
役割をはたしている。水のpHを酸性またはアルカリ性
にし、酸化還元能力を付与するためには、化学薬品を添
加する方法と電解を利用する方法がある。薬品を用いて
pHを酸性にシフトさせるためには、酸を用いるのでH
イオンの対イオンとしてCl 、SO 、NO
、CHCOOなどの陰イオンが存在することが
必要である。一方pHをアルカリ性にシフトさせるため
には、塩基を用いるのでOH イオンの対イオンとし
て、Na+ 、K+、Ca2+などの金属イオンが共存する
ことが必要となる。このように薬品を使用する場合対イ
オン無しにH+ またはOHイオンを水に添加するこ
とは不可能である。
As is apparent from the above description, the pH of water
And redox capacity play an important role in cleaning and surface treatment. In order to make the pH of water acidic or alkaline and to provide redox ability, there are a method of adding a chemical agent and a method of utilizing electrolysis. In order to shift the pH to acidic using a chemical, an acid is used,
Cl , SO 2 , NO 3 as counter ions of + ions
-, CH 3 COO - it is necessary that the anions such exist. On the other hand, in order to shift the pH to alkaline, since a base is used, it is necessary that metal ions such as Na + , K + , and Ca 2+ coexist as counter ions of OH ions. Thus, when using chemicals, it is not possible to add H + or OH ions to water without counterions.

【0009】薬品を用いずにpHをコントロ−ルする方
法として電解法がある。具体的にはカソ−ド極とアノー
ド極の間に隔膜を設けた隔膜電解法が用いられる。従来
の隔膜電解法ではカソード極、隔膜とアノード極の間に
距離があり、電解するためには液の電気抵抗を下げるこ
とが必要であった。このためには電解質、すなわち塩類
を水に添加することが不可欠である。陰イオンと陽イオ
ンからなる塩類を添加した液を電解すると、陰イオンは
アノード極に陽イオンはカソード極に移行する。この結
果として、アノード室は酸性に、カソード室はアルカリ
性となる。従って、従来の電解法では、H+イオンまた
はOHイオンを増加するに伴って、対イオンも増加
することになる。
As a method of controlling the pH without using a chemical, there is an electrolytic method. Specifically, a diaphragm electrolysis method in which a diaphragm is provided between a cathode and an anode is used. In the conventional diaphragm electrolysis method, there is a distance between the cathode and the diaphragm and the anode, and it is necessary to lower the electric resistance of the liquid in order to perform electrolysis. For this purpose, it is essential to add an electrolyte, that is, a salt to water. When a solution to which a salt composed of an anion and a cation is added is electrolyzed, the anion moves to the anode and the cation moves to the cathode. As a result, the anode compartment becomes acidic and the cathode compartment becomes alkaline. Therefore, in the conventional electrolysis method, the counter ion increases as the H + ion or the OH ion increases.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】洗浄または表面処理の
工程で、酸またはアルカリと酸化還元剤を使用した場合
+またはOHイオンとともに対イオンが共存し、洗
浄または表面処理の後に、これらのイオンの残留が問題
となる。例えば金属の洗浄の場合、陰イオンが残留する
と腐食発生が懸念される。特にClなどのハロゲン
イオンは、腐食を加速することがよく知られている。半
導体の場合、陰イオンおよび陽イオンを問わず、イオン
性不純物が表面に残留することを避けることが必要であ
る。これらイオン性不純物が残留すると、キャリアーの
トラップ源となり、半導体の性能が劣化することが知ら
れている。これらの残留イオンを除去するためには、薬
品洗浄後、リンスを充分行うことが必要となり、特に半
導体の分野では大量の水が、リンスに使用されている。
具体的には、1枚のシリコンウエハあたり数tの水が必
要とされている。近年水資源の不足が問題となってお
り、生産量を確保する意味から、水の使用量を低減する
ことは緊急かつ重要課題となりつつある。
When an acid or alkali and an oxidation-reduction agent are used in the washing or surface treatment step, counter ions coexist with H + or OH - ions, and after washing or surface treatment, these counter ions coexist. Residual ions are a problem. For example, in the case of cleaning metals, corrosion may occur if anions remain. In particular, it is well known that halogen ions such as Cl accelerate corrosion. In the case of a semiconductor, it is necessary to avoid ionic impurities remaining on the surface regardless of anions and cations. It is known that when these ionic impurities remain, they serve as a trapping source for carriers and deteriorate the performance of the semiconductor. In order to remove these residual ions, it is necessary to perform sufficient rinsing after chemical cleaning. Particularly in the field of semiconductors, a large amount of water is used for rinsing.
Specifically, several tons of water are required per silicon wafer. In recent years, the shortage of water resources has become a problem, and reducing the amount of water used is becoming an urgent and important issue from the viewpoint of securing production.

【0011】化学薬品を使用せずに、H Oの分解生
成物で洗浄または表面処理ができるならば、残留イオン
の問題は大きく低減される。ところでH Oは、以下
に示す酸化還元反応に従って分解することが知られてい
る。ここで、E。は標準酸化還元電位である。
If cleaning or surface treatment can be performed with the decomposition products of H 2 O without using chemicals, the problem of residual ions is greatly reduced. By the way, H 2 O is known to decompose according to the following oxidation-reduction reaction. Here, E. Is the standard redox potential.

【0012】 O+H+e ←→HO E。=−0.13 V (1) 2H+2e ←→H E。=+0.0 V (2) O+2H+2e ←→H E。=+0.69 V (3) H+H+e ←→OH・+HO E。=+0.71 V (4) O+2H+4e ←→2H E。=+1.229V (5) HO +H+e ←→ H E。=+1.495V (6) H +2H+2e ←→2HO E。=+l.77 V (7) O +2H+2e ←→O +HO E。=+2.07 V (8) OH+H+e ←→HO E。=+2.85 V (9) HO+e ←→H・+OH E。=−2.93 V (10) 2HO+2e ←→H+2OH E。=−0.828V (11) O+2HO+4e ←→4OH E。=−0.401V (12) O+H O+2e ←→HO+OH E。=−0.08 V (13) HO +HO+2e ←→3OH E。=+0.76 V (14) O +HO+2e ←→O+2OH E。=+1.24 V (15) OH+e ←→OH E。=+2.02 V (16) 以上の反応式から明らかなように、酸化還元反応によ
り、H OからH イオン、OH イオン、H・ラ
ジカル、OH・ラジカル、H 、O 、HO、O
などを生成させる方法として電解法が注目される。電
解反応は、一般的に水溶液の電解質、電極材質、電流密
度および電解電圧に依存する。電解により、水のなかに
分解生成物を作る時に電解質を含むと、対イオンを添加
したのと同様な結果になるので、電解質濃度すなわち不
純物を極力低減した水を、出発物質として用いることが
必要である。
O 2 + H + e ← HO 2 E. = −0.13 V (1) 2H + + 2e ← → H 2 E. = + 0.0 V (2) O 2 + 2H + + 2e ← → H 2 O 2 E. = + 0.69 V (3) H 2 O 2 + H + + e ← → OH · + H 2 O E. = + 0.71 V (4) O 2 + 2H + + 4e ← → 2H 2 O E. = + 1.229 V (5) HO 2 + H + + e ← → H 2 O 2 E. = + 1.495 V (6) H 2 O 2 + 2H + + 2e ← → 2H 2 O E. = + 1. 77 V (7) O 3 + 2H + + 2e ← → O 2 + H 2 O E. = + 2.07 V (8) OH + H + + e ← → H 2 O E. = + 2.85 V (9) H 2 O + e ← → H · + OH E. = −2.93 V (10) 2H 2 O + 2e ← → H 2 + 2OH E. = -0.828V (11) O 2 + 2H 2 O + 4e - ← → 4OH - E. = −0.401V (12) O 2 + H 2 O + 2e ← HO 2 + OH E. = −0.08 V (13) HO 2 + H 2 O + 2e ← → 3OH - E. = + 0.76 V (14) O 3 + H 2 O + 2e ← → O 2 + 2OH E. = + 1.24 V (15) OH + e ← → OH - E. = + 2.02 V (16) As is apparent from the above reaction formula, H + ions, OH ions, H radicals, OH radicals, H 2 , O 2 , HO are converted from H 2 O by the oxidation-reduction reaction. 2, O 3
Attention is paid to an electrolysis method as a method for generating the above. The electrolytic reaction generally depends on the electrolyte of the aqueous solution, the electrode material, the current density and the electrolytic voltage. If an electrolyte is included in water to produce a decomposition product by electrolysis, the result is the same as that when a counter ion is added.Therefore, it is necessary to use water whose electrolyte concentration, that is, impurities as low as possible, as a starting material. It is.

【0013】なお、H ,H ,O ,O
などのような酸化還元種は、電解生成後に精製すること
が可能である。電解質溶液中で作ったこれら化学種を、
イオンまたはOH イオンを含む水に添加しても
よい。どちらにしても対イオンを添加しないでH
オンまたはOH イオンを含む水を得ることが必要で
ある。
Note that H 2 O 2 , H 2 , O 2 , O 3
Redox species such as can be purified after electrolytic generation. These species made in the electrolyte solution,
It may be added to water containing H + ions or OH ions. In either case, it is necessary to obtain water containing H + ions or OH ions without adding a counter ion.

【0014】本発明は、電気抵抗が0.01MΩ/cm
以上の純水または10MΩ/cm以上の超純水を電気化
学的に処理することにより、対イオンを添加しないでH
イオン、または、OH イオンを生成し、これらを
、OH・ラジカル、H・ラジカル、H
,O などの酸化還元種を組み合わせ、洗浄およ
び表面処理に適した水を提供することを目的とする。
According to the present invention, the electric resistance is 0.01 MΩ / cm.
By electrochemically treating the above pure water or ultrapure water of 10 MΩ / cm or more, H
+ Ions or OH ions are generated, and these are converted to H 2 O 2 , OH radical, H radical, H 2 ,
An object of the present invention is to provide water suitable for cleaning and surface treatment by combining redox species such as O 2 and O 3 .

【0015】対イオンをもたないH イオン、または
OH イオンを含む水溶液を得るためには、原水とし
て純水または超純水を用いることが必要である。純水を
電解する事は、電気抵抗が高いため通常困難であるが、
図1または図2に示す電解槽を用いることにより可能と
なる。
[0015] no counterions H + ions or OH, - in order to obtain an aqueous solution containing ions, it is necessary to use pure water or ultrapure water as raw water. Electrolyzing pure water is usually difficult due to high electrical resistance,
This becomes possible by using the electrolytic cell shown in FIG. 1 or FIG.

【0016】以下で、これら電解槽の構造について説明
する。
The structure of these electrolytic cells will be described below.

【0017】図1に示すように、イオン交換膜1の両側
にカソード極2とアノード極3を密着させた構造の電解
槽4が用いられる。カソード室9には、入口5および出
口6が設けられ、またアノード室10には、入口7およ
び出口8が設けられる。このような構成において、イオ
ン交換膜として例えばフッ素樹脂に陽イオン交換基(−
SOH基)を導入した陽イオン交換膜を用いると、
電解電圧数ボルト(V)にまで下げることが可能とな
り、純水または超純水の電解が容易に行える。
As shown in FIG. 1, an electrolytic cell 4 having a structure in which a cathode 2 and an anode 3 are closely attached to both sides of an ion exchange membrane 1 is used. The cathode chamber 9 is provided with an inlet 5 and an outlet 6, and the anode chamber 10 is provided with an inlet 7 and an outlet 8. In such a configuration, for example, a cation exchange group (-
When a cation exchange membrane into which (SO 3 H group) is introduced is used,
Electrolysis voltage can be reduced to several volts (V), and electrolysis of pure water or ultrapure water can be easily performed.

【0018】アノード極では、O またはOなどの
酸化性物質が生成され、これがイオン交換膜を介してカ
ソード室に移行し、カソード極で生成される還元種の性
能が、低下する場合が考えられる。これらの問題が懸念
されるときは、図2に示す電解槽が有効である。図2の
電解槽25において11および12はイオン交換膜、1
3はカソード極、14はアノード極、15はカソード室
21の入口、16は同出口、17はアノード室22の入
口、18は同出口、19は中間室23の入口、20は同
出口である。中間室23には、溶存酸素濃度(DO)を
低減した水を通水する事により、アノード極で生成した
酸化性物質の透過を防止する。高純度の窒素N2 (ま
たはアルゴンAr)ガスを用いて溶存酸素濃度(DO)
を下げる。
At the anode electrode, an oxidizing substance such as O 2 or O 3 is generated, which is transferred to the cathode chamber via the ion exchange membrane, and the performance of the reduced species generated at the cathode electrode may be reduced. Conceivable. When these problems are concerned, the electrolytic cell shown in FIG. 2 is effective. In the electrolytic cell 25 shown in FIG.
Reference numeral 3 denotes a cathode electrode, 14 denotes an anode electrode, 15 denotes an inlet of the cathode chamber 21, 16 denotes the same outlet, 17 denotes an inlet of the anode chamber 22, 18 denotes the same outlet, 19 denotes an inlet of the intermediate chamber 23, and 20 denotes the same outlet. . By passing water having a reduced dissolved oxygen concentration (DO) through the intermediate chamber 23, the permeation of oxidizing substances generated at the anode electrode is prevented. Dissolved oxygen concentration (DO) using high purity nitrogen N2 (or argon Ar) gas
Lower.

【0019】図1に示す電解槽において、例えばアノー
ド極とカソード極に白金を用い、イオン交換膜としてデ
ュポン社製のナフィオン117を用いると、アノード極
で(5)式の反応が、カソード極で(2)式の反応が起
こる。具体的には、アノード極で生成されたH イオ
ンは、カソード極でH2 に還元され、アノード室の水
およびカソード室の水とともに、pHの変化は観測され
ないことになる。ただし、アノード室の水はO 発生
のため酸化性に、カソード室の水はH 発生のため還
元性となるが、pHの変化がないため、本発明の目的は
達成されない。
In the electrolytic cell shown in FIG. 1, for example, platinum is used for the anode and the cathode, and Nafion 117 manufactured by DuPont is used as the ion exchange membrane. The reaction of equation (2) occurs. Specifically, H + ions generated at the anode are reduced to H 2 at the cathode, and no change in pH is observed with the water in the anode chamber and the water in the cathode chamber. However, the water in the anode chamber becomes oxidizing due to generation of O 2 , and the water in the cathode chamber becomes reducing due to generation of H 2, but the object of the present invention is not achieved because there is no change in pH.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段及び作用】電気化学反応
は、電極の反応の起こりやすさの目安である反応過電圧
に強く依存することが知られている。理想的な白金の水
素過電圧は、0Vと非常に小さいので、カソード極であ
る白金の表面に吸着したH イオンは、容易に水素原
子に還元された後、速やかにH ガスに変わる。図1
の電解槽においてアノード極とカソード極に白金を用
い、イオン交換膜としてナフィオン117を用いたとし
てもpHの変化が得られない。そこで、白金に比べて水
素過電圧が0.6Vと高い炭素を電極に用いると、H
イオンの還元反応が起こりにくくなり、電極周囲のH
イオン濃度が増加する。このような状況の電極に通
水する事により、Hイオンが部分的に除去される。
この結果対イオンがなく、H イオン濃度が高く酸性
の水が得られることになる。なお一部のH イオン
は、H・ラジカル(H原子)またはH ガスに還元さ
れることにより、電解液には還元性の化学種が含まれる
ことになり、本発明の目的の一つである対イオンを含ま
ず、酸性かつ還元性の液が得られることになる。カーボ
ンとしては500℃から800℃の比較的低温で焼成し
たものが望ましい。低温焼成カーボンは、電気抵抗が大
きいので、例えば1000℃以上で焼成したカーボンの
上にさらに500〜800℃で焼成したカーボンをコー
ティングしてもよい。このような液を得るためには、白
金より水素過電圧が高い電極材料を使用すればよく、カ
ーボン電極に限定されるものではない。水銀およびその
金属化合物、鉛なども有用である。イオン交換膜もナフ
ィオン117に限定されるものでないが、フッ素樹脂に
−SOH基、または−COOH基が結合した材料が望
ましい。電解条件として電流密度が低い方が望ましく、
約20mA/cm 以下が適している。電極表面の流
速は速い方が望ましく、電極表面の線速度として1cm
/secが望ましい。なお、図2に示す電解槽において
中間室に酸を入れると、陽イオン交換樹脂膜により、陰
イオンは排除されて、H イオンをカソード室に供給
することが可能となり、より強い酸性の液が得られる。
It is known that an electrochemical reaction strongly depends on a reaction overpotential, which is a measure of the likelihood of an electrode reaction. Since the ideal hydrogen overvoltage of platinum is as very small as 0 V, H + ions adsorbed on the surface of platinum, which is the cathode, are easily reduced to hydrogen atoms and then quickly changed to H 2 gas. FIG.
Even if platinum is used for the anode and the cathode in the electrolytic cell of No. 1 and Nafion 117 is used as the ion exchange membrane, no change in pH can be obtained. Therefore, if carbon having a hydrogen overvoltage of 0.6 V higher than platinum is used for the electrode, H +
The ion reduction reaction is less likely to occur, and H around the electrode is reduced.
+ The ion concentration increases. By passing water through the electrode in such a situation, H + ions are partially removed.
As a result, acidic water having no counter ion and a high H + ion concentration can be obtained. Some of the H + ions are reduced to H radicals (H atoms) or H 2 gas, so that the electrolytic solution contains a reducing chemical species. Thus, an acidic and reducing liquid containing no counter ion is obtained. It is desirable that carbon be fired at a relatively low temperature of 500 ° C. to 800 ° C. Since low-temperature fired carbon has a large electric resistance, for example, carbon fired at 1000 ° C. or more may be further coated with carbon fired at 500 to 800 ° C. In order to obtain such a liquid, an electrode material having a higher hydrogen overvoltage than platinum may be used, and is not limited to a carbon electrode. Mercury and its metal compounds, lead and the like are also useful. The ion exchange membrane is not limited to Nafion 117, but is preferably a material in which a —SO 3 H group or a —COOH group is bonded to a fluororesin. It is desirable that the current density is low as the electrolysis condition,
A value of about 20 mA / cm 2 or less is suitable. It is desirable that the flow velocity on the electrode surface is high, and the linear velocity on the electrode surface is 1 cm.
/ Sec is desirable. When an acid is put into the intermediate chamber in the electrolytic cell shown in FIG. 2, anions are eliminated by the cation exchange resin membrane, and H + ions can be supplied to the cathode chamber. Is obtained.

【0021】次に図1の電解槽において、イオン交換膜
として陰イオン交換膜をアノード極とカソード極に白金
を用いた場合、陽イオン交換膜と異なり、カソード極で
ある白金の表面にはH+ イオンは存在しない。陰イオ
ン交換膜として具体的にナフィオン117とエチレンジ
アミン(NH CH CH NH )を反応させ、
交換基として−SO NHCH CH NH 基が
結合したフッ素樹脂性の膜が使用できる。H+ イオン
が不足している状態で電解するとカソード反応は(1
0)式あるいは(11)式で示されるようにH Oの
還元分解反応となる。これらの式から明らかなように白
金の周囲にOH イオンが生成されるようになる。ま
た同時にH・ラジカルまたはH ガスが発生する。こ
のようにして対イオンがなくて、アルカリ性で還元性の
水が得られる。
Next, in the electrolytic cell of FIG. 1, when platinum is used for the anode and cathode electrodes as the anion exchange membrane as the ion exchange membrane, unlike the cation exchange membrane, the surface of platinum as the cathode electrode is H + There are no ions. Specifically, Nafion 117 is reacted with ethylenediamine (NH 2 CH 2 CH 2 NH 2 ) as an anion exchange membrane,
Fluororesin of a film to -SO 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 group is attached as an exchange group may be used. When electrolysis is performed in a state where H + ions are insufficient, the cathode reaction is (1).
As shown by the equation (0) or the equation (11), a reductive decomposition reaction of H 2 O occurs. As is apparent from these equations, OH ions are generated around platinum. At the same time, H radicals or H 2 gas are generated. In this way, alkaline and reducing water without counterions is obtained.

【0022】陰イオン交換膜としては、フッ素樹脂−S
NHCHCH NH 基が結合した膜に限定
されるものでなく、陽イオン交換基が結合した交換膜な
らば使用可能である。この場合は、電解電流密度の高い
方が望ましく、5mA/cm 以上が適している。通
水速度は電極表面の線速度として1cm/sec以上が
望ましい。電極として白金、パラジウム、ステンレス
鋼、金、銀、炭素鋼、ニッケル合金、鋼などアルカリ性
の溶液中で安定な金属が望ましい。この他に1000℃
以上の高温で焼成したグラファイトも有効である。
As the anion exchange membrane, fluororesin-S
O2 NHCH2CH2 NH2 Limited to membranes with attached groups
It is not an exchange membrane with cation exchange groups
It can be used. In this case, the electrolytic current density is high.
Is more desirable, 5 mA / cm 2 The above is suitable. Through
The water velocity should be 1 cm / sec or more as the linear velocity on the electrode surface.
desirable. Platinum, palladium, stainless steel as electrodes
Alkaline such as steel, gold, silver, carbon steel, nickel alloy, steel
A metal that is stable in a solution of is preferred. 1000 ℃
Graphite fired at the above high temperature is also effective.

【0023】一方、アノード電解により水は酸化分解さ
れ、H Oから(5)式または(8)式にしたがっ
て、H イオンが生成される。図1の電解槽におい
て、イオン交換膜に陽イオン交換膜を使用すると、H
イオンはカソード室に移行し、アノード室の液のpH
は変化しない。陰イオン交換膜を用いると、H イオ
ンはカソード室に移行せず、アノード室にとどまること
になり、pHは酸性側にシフトする。このときカソード
極で生成されるOH イオンは通水に除去すると、ア
ノード側のpHの変化は大きくなる。さらにアノード電
解液は(5)式と(8)からわかるようにOまたは
ガスが発生し、酸化性能をもつことになる。陰イ
オン交換膜として、フッ素樹脂に−SO NH CH
CH NH 基などの陰イオン交換基が結合して
いる膜が望ましいが、陰イオン交換基は特別な交換基に
限定されるものではない。電解電流密度として2mA/
cm以上が望ましく、通水量は線速度として1cm/
sec以上が望ましい。電極材料としてアノード反応に
安定な白金、パラジウム、酸化鉛(β−PbO )が
望ましい。
On the other hand, water is oxidatively decomposed by anodic electrolysis.
H2 From O, according to equation (5) or (8)
And H+ Ions are generated. In the electrolytic cell of Fig. 1
When a cation exchange membrane is used for the ion exchange membrane,+
 The ions move to the cathode compartment, and the pH of the solution in the anode compartment
Does not change. When an anion exchange membrane is used, H+ Io
Do not transfer to the cathode compartment and remain in the anode compartment
And the pH shifts to the acidic side. At this time the cathode
OH generated at the pole When ions are removed through the water,
The change in pH on the node side is large. In addition, the anode electrode
The solution is dissolved as shown in equations (5) and (8).2Or
O3A gas is generated and has oxidizing performance. Shade
As an on-exchange membrane, -SO2 NH2 CH
2 CH2 NH 2 Groups such as anion exchange groups
Membrane is preferred, but the anion exchange group is a special exchange group.
It is not limited. 2 mA / electrolysis current density
cm2The above is desirable, and the water flow rate is 1 cm /
sec or more is desirable. For anode reaction as electrode material
Stable platinum, palladium, lead oxide (β-PbO2 )But
desirable.

【0024】また、電解と異なる方法として、イオン交
換樹脂を用いてH イオンまたはOH イオンを含む
水を得る方法がある。例えば、−SO H基をもっイ
オン交換樹脂を純水または超純水に浸漬したとき、一部
の−SOH基は下式のように −SOH←→−SO +H 一部解離する。この解離したH イオンが水の中に移
行するので、この水を用いることにより対イオンを添加
しないでH イオンが存在する水を用いることが可能
となる。一方、酸化還元種として、H 、O 、H
、O などは電解により生成できる。電解効率
を上げるために電解質溶液を用いてこれら酸化還元種を
電解生成した後、精製することにより、不純物イオンを
含まない酸化還元種を得ることができる。以上のH
イオンが存在する水に酸化還元種を添加することによ
り、本発明の目的の水が得られる。陽イオン交換樹脂と
してフッ素樹脂に−SOH基が結合したイオン交換
樹脂、スチレン−ジビニルベンゼン(DVB)樹脂に−
SOH基が結合したイオン交換樹脂が望ましい。具
体的にはデュポン社製のナフィオンNR−50、オルガ
ノ社製のアンバーライト(商品名;Amberlit
e)IR−116、IR−118、IR−120B、I
R−122、三菱化成社製のダイアイオン(商品名;D
iaion)SK102、SK104、SK1B、SK
110、SK116、ダウケミカル社製のダウエックス
(商品名;Dowex)HCR−W2、HCR−S、H
GR−Wなどが挙げられる。
Further, as a method different from the electrolyte, H + ions or OH ion exchange resins - a method of obtaining a water containing ions. For example, when immersing the ion-exchange resin having a -SO 3 H group in pure water or ultrapure water, -SO 3 as part of the -SO 3 H group following formula H ← → -SO 3 - + H + Partially dissociated. Since the dissociated H + ions migrate into water, the use of water makes it possible to use water containing H + ions without adding a counter ion. On the other hand, as redox species, H 2 , O 2 , H 2
O 2 and O 3 can be generated by electrolysis. The redox species containing no impurity ions can be obtained by electrolytically producing these redox species using an electrolyte solution in order to increase the electrolysis efficiency and then purifying them. H +
By adding the redox species to the water in which the ions are present, the water of the present invention can be obtained. As a cation exchange resin, an ion exchange resin in which —SO 3 H groups are bonded to a fluororesin, and a styrene-divinylbenzene (DVB) resin—
An ion exchange resin to which an SO 3 H group is bonded is desirable. Specifically, Nafion NR-50 manufactured by DuPont and Amberlite manufactured by Organo (trade name: Amberlite)
e) IR-116, IR-118, IR-120B, I
R-122, Diaion manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation (trade name: D
iaion) SK102, SK104, SK1B, SK
110, SK116, Dowex (trade name; Dowex) manufactured by Dow Chemical Company, HCR-W2, HCR-S, H
GR-W and the like.

【0025】一方、OHイオンを含む水を作るとき
には、陰イオン交換樹脂を用いるとよい。陰イオン交換
基としてナフィオンNR−50とNH CHCH
NHを反応させた樹脂以外にスチレン−DVBに
−N(CH基、−NCOH(CH
基が結合したイオン交換樹脂が望ましい。具体
的には、アンバーライトIRA−401、IRA−40
2、IRA−400、IRA−430、IRA−41
1、IRA−410(オルガノ社製)、Diaion
SA11A、SA12A、SA10A、SA21A、S
A20A(三菱化成社製)、ダウエックスSBP−P、
SBR、SAR(ダウケミカル社製)などが挙げられ
る。このようにOH− イオンを含む水にH 、O
、O またはH を添加する事により本発明
の目的の水が得られる。
On the other hand, OHWhen making water containing ions
It is preferable to use an anion exchange resin. Anion exchange
Bases Nafion NR-50 and NH2 CH2CH
2NH2To styrene-DVB other than the resin reacted with
-N+(CH3 )3Group, -NC2 H5OH (CH
3)2 Ion exchange resins with attached groups are preferred. Concrete
Specifically, Amberlite IRA-401, IRA-40
2, IRA-400, IRA-430, IRA-41
1, IRA-410 (manufactured by Organo), Diaion
SA11A, SA12A, SA10A, SA21A, S
A20A (Mitsubishi Kasei), Dowex SBP-P,
SBR, SAR (manufactured by Dow Chemical Company) and the like.
You. Thus, the water containing OH- ions contains H2 , O
2 , O3 Or H 2O2The present invention by adding
The desired water is obtained.

【0026】以上の方法により、対イオンを添加しない
で酸性でかつ、還元性または酸化性の水溶液およびアル
カリ性でかつ還元性または酸化性の水溶液を得ることが
できる。鉄系の金属表面酸化被膜の洗浄の場合、酸性で
かつ還元性の水溶液が有効である。両性酸化被膜を有す
るアルミニウム系金属の洗浄には酸性またはアルカリ性
でかつ還元性の水溶液が有効となる。シリコンウエハな
どの洗浄の場合用いる液性は汚染形態に依存するが、ま
ずHイオンまたはOHイオンと酸化性の物質を組
み合わせた溶液が適している。一方、塩化ビニール樹
脂、アクリル樹脂などの洗浄にはアルカリ性でかつ還元
性の水溶液が有効である。
By the above method, an acidic and reducing or oxidizing aqueous solution and an alkaline and reducing or oxidizing aqueous solution can be obtained without adding a counter ion. In the case of cleaning the iron-based metal surface oxide film, an acidic and reducing aqueous solution is effective. For washing the aluminum-based metal having the amphoteric oxide film, an acidic or alkaline and reducing aqueous solution is effective. Humoral used when washing, such as a silicon wafer is dependent on the contamination forms, firstly H + ions or OH - solution combining ion and the oxidizing substances are suitable. On the other hand, an alkaline and reducing aqueous solution is effective for washing vinyl chloride resin, acrylic resin and the like.

【0027】[0027]

【実施例】実施例1 図1に示す電解槽において、アノード極に80メッシュ
の白金を、カソード極として活性化網目状ガラスカーボ
ン(RVC)を用いた。白金の寸法は80×60mm
で、RVCの寸法は90×70×25mmでその表面積
は約800m/gである。
EXAMPLE 1 In the electrolytic cell shown in FIG. 1, 80 mesh platinum was used for the anode and activated mesh glass carbon (RVC) was used for the cathode. The size of platinum is 80 × 60mm
The dimensions of the RVC are 90 × 70 × 25 mm and its surface area is about 800 m 2 / g.

【0028】この電解槽を図3に示す装置に組み込ん
だ。26は電解槽、27はカソード室、28はアノード
室を示す。カソード室には配管31を継ぎ、出口側にタ
ンク29を設ける。タンクにたまった水は、循環ポンプ
30を用いて電解槽に再循環する。機器・配管の素材に
は4フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂を使用した。タ
ンクの容量は3リットルとし、循環水量は1リットル/
minとした。電解電流は0.5Aに設定し、約1MΩ
/cmの純水を定電流電解した。pHはガラス電極で測
定し、酸化還元電位は、参照電極として銀/塩化銀(A
g/AgCl)電極を、試料極として白金を用いて測定
した。
This electrolytic cell was incorporated in the apparatus shown in FIG. 26 indicates an electrolytic cell, 27 indicates a cathode chamber, and 28 indicates an anode chamber. A pipe 31 is connected to the cathode chamber, and a tank 29 is provided on the outlet side. The water accumulated in the tank is recirculated to the electrolytic cell using the circulation pump 30. Fluorine resin such as tetrafluoroethylene resin was used as the material of the equipment and piping. The capacity of the tank is 3 liters and the circulating water volume is 1 liter /
min. The electrolysis current is set to 0.5A and about 1MΩ
/ Cm of pure water was subjected to constant current electrolysis. The pH was measured with a glass electrode, and the oxidation-reduction potential was determined using silver / silver chloride (A
g / AgCl) electrode was measured using platinum as the sample electrode.

【0029】図4にpHの経時変化を示す。pHは電解
開始とともに酸性側にシフトし、10分後に約4.65
になった。溶出する可能性のある陰イオンとしてSO
2−とF がある。電解液をサンプリングし、イオン
クロマトグラフィを用いて分析したところ各々の濃度は
0.1ppm以下であった。この電解液に0.01規定
の水酸化ナトリウム(NaOH水)を滴定したところ、
使用したNaOHの量はpHの測定値に対する理論的な
値より小さかったが、pHは中性に戻った。これらの結
果は電解液中にH イオンが生成されていることを示
す。一方、酸化還元電位として約−0.527Vの値が
得られた。一般的に、pH4.6の水の酸化還元電位は
約+0.25Vであり、電解液の酸化還元電位は、この
電位より卑の方向にあり、溶液は還元性であることがわ
かる。
FIG. 4 shows the change over time in pH. The pH shifted to the acidic side with the start of electrolysis, and after about 10 minutes, about 4.65.
Became. SO 4 as anion that may elute
2 and F - there is. When the electrolyte was sampled and analyzed using ion chromatography, each concentration was 0.1 ppm or less. When 0.01 N sodium hydroxide (NaOH water) was titrated to this electrolyte,
The amount of NaOH used was less than the theoretical value for the measured pH, but the pH returned to neutral. These results indicate that H + ions are generated in the electrolyte. On the other hand, a value of about -0.527 V was obtained as the oxidation-reduction potential. In general, the oxidation-reduction potential of water at pH 4.6 is about +0.25 V, and the oxidation-reduction potential of the electrolytic solution is more negative than this potential, indicating that the solution is reducible.

【0030】この電解液の効果を確認するために、空気
中において700℃で約2分間加熱し、表面にFe
を形成させた炭素鋼を前述のタンクに浸漬し、洗
浄した。図5に酸化物の溶出量の経時変化を示す。図中
1の曲線は前述のタンクにいれて電解液中で洗浄した結
果を示し、曲線2は純水中で洗浄した結果を示す。純水
における酸化物の溶出量に比較して、電解液中の溶出量
は1桁以上大きくなっており、本発明の有効性がわか
る。
In order to confirm the effect of this electrolytic solution, heating was performed at 700 ° C. for about 2 minutes in air, and Fe 3
The carbon steel on which O 4 was formed was immersed in the tank described above and washed. FIG. 5 shows the change with time of the elution amount of the oxide. In the figure, the curve 1 shows the result of washing in the electrolytic solution in the above-mentioned tank, and the curve 2 shows the result of washing in pure water. The elution amount of the oxide in the electrolytic solution is larger by one digit or more than the elution amount of the oxide in pure water, which indicates the effectiveness of the present invention.

【0031】実施例2 図2に示す電解槽を用い、アノード極として寸法が80
×60cmで80メッシュの白金網を、カソード極とし
て外形寸法80×60mmのカーボン電極を用いた。カ
ーボン電極は、ポリカルボジイミドを出発物質として、
厚さ0.5mmのシート状で図6に示す形状に約200
0℃で焼成したものである。この電極の表面にさらに同
じ樹脂をコーティングした後、約750℃で再度焼成し
た。中間室は90×70×25cmの寸法で、その中に
陽イオン交換樹脂であるナフィオンNR50を約160
g充填した。隔膜であるイオン交換膜として陽イオン交
換膜であるナフィオン117を用いた。この電解槽を図
7に示す装置に組み込んだ。
Example 2 Using the electrolytic cell shown in FIG.
A 80-mesh platinum mesh with a size of 60 cm was used, and a carbon electrode with an outer size of 80 x 60 mm was used as a cathode. The carbon electrode uses polycarbodiimide as a starting material,
A sheet having a thickness of 0.5 mm and a shape shown in FIG.
It was fired at 0 ° C. After the same resin was further coated on the surface of this electrode, it was fired again at about 750 ° C. The intermediate chamber has dimensions of 90 × 70 × 25 cm, and contains Nafion NR50, which is a cation exchange resin, for about 160.
g. Nafion 117 as a cation exchange membrane was used as an ion exchange membrane as a diaphragm. This electrolytic cell was incorporated in the device shown in FIG.

【0032】図7において、電解槽32はカソード室3
3、中間室34およびアノード室35から構成される。
超純水製造装置36からポンプ37を用いてこの電解槽
に超純水を供給する。カソード電解された液は配管39
を通ってタンク38に溜められる。オーバーフローする
液は配管40を介して排出する。中間室に脱気した純水
を通水する。脱気用タンク41に純水を入れ、N
スボンベ42から配管44を通し、バブラ43を用いて
バブリングする。バブリングしてDOを低減した純水を
配管46および循環ポンプ45を用いて中間室に供給す
る。なお、中間室の出口および入り口に止め弁47と4
8を取り付け、また機器・配管の接液面の材質は実施例
1と同様にフッ素樹脂とした。
In FIG. 7, the electrolytic cell 32 is a cathode chamber 3.
3. It comprises an intermediate chamber 34 and an anode chamber 35.
Ultrapure water is supplied from the ultrapure water production device 36 to the electrolytic cell using a pump 37. The solution subjected to cathodic electrolysis is supplied to a pipe 39.
And is stored in the tank 38. The overflowing liquid is discharged via a pipe 40. Pass degassed pure water to the intermediate room. Pure water is put into the degassing tank 41, and the water is bubbled from the N 2 gas cylinder 42 through the pipe 44 using the bubbler 43. Pure water with DO reduced by bubbling is supplied to the intermediate chamber using the piping 46 and the circulation pump 45. Stop valves 47 and 4 are provided at the exit and entrance of the intermediate chamber.
8 and the material of the liquid contact surface of the equipment / piping was a fluororesin as in Example 1.

【0033】流量1リットル/minで16.5MΩ/
cmの超純水を一方向に電解槽中を通水し、電解電流
0.25Aで定電流電解を行った。中間室にも流量0.
5リットル/minでNガスにより脱気した水を通
水した。DOは約20ppbであった。タンク38にガ
ラス電極と白金電極を入れてpHと酸化還元電位を測定
した。pHは6〜5の範囲になり、酸化還元電位は約−
0.65Vであった。酸化還元電位は実施例1より一層
卑の方向にあり、より強い還元種が生成されていると考
えられる。還元種の候補の一つとしては例えばH・(水
素ラジカル)などが挙げられる。
At a flow rate of 1 liter / min, 16.5 MΩ /
cm of ultrapure water was passed through the electrolytic cell in one direction, and constant current electrolysis was performed at an electrolytic current of 0.25A. The flow rate is also 0 in the intermediate chamber.
Water degassed with N 2 gas was passed at 5 liter / min. DO was about 20 ppb. The glass electrode and the platinum electrode were put in the tank 38, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH will be in the range of 6-5 and the redox potential will be about-
It was 0.65V. The oxidation-reduction potential is in a more negative direction than in Example 1, and it is considered that a stronger reducing species is generated. One of the reduced species candidates is, for example, H (hydrogen radical).

【0034】次に前述の電解槽においてカソード室と中
間室に設けたナフィオン117を取り外し、中間室に充
填したナフィオンNRとカーボン電極を直接接触させ
た。このとき中間室の出入口弁である弁47と弁48は
閉の状態にした。前述の電解条件と同じ流量1リットル
/min、電解電流0.25Aで定電流電解を行った。
pHは5〜4となり、より強い酸性の液が得られた。
Next, in the above-mentioned electrolytic cell, Nafion 117 provided in the cathode chamber and the intermediate chamber was removed, and Nafion NR filled in the intermediate chamber was brought into direct contact with the carbon electrode. At this time, the valves 47 and 48, which are the inlet and outlet valves of the intermediate chamber, were closed. Constant current electrolysis was performed at the same flow rate of 1 liter / min and electrolysis current of 0.25 A as in the above electrolysis conditions.
The pH was between 5 and 4, and a more acidic liquid was obtained.

【0035】実施例3 図1に示す電解槽において、イオン交換膜としてフッ素
樹脂に−SONHOHOHNH基が結合し
た陰イオン交換膜を用い、アノード極とカソード極に8
0メッシュで80×60mmの白金を使用した。この電
解槽を実施例1と同様に図3の装置に組み込んだ1MΩ
/cmの純水を流量1リットル/minで循環し、電解
電流1.5Aで定電流電解を行った。ガラス電極と白金
電極とタンク2に入れてpHと酸化還元電位を測定し
た。図8にpHの経時変化を示す。図から明らかなよう
にpHは約15分後に10.5に到達した。酸化還元電
位は約−1.0Vになった。NaOHを純水に添加して
pH10.5の水溶液を作ったときに酸化還元電位は約
−0.1Vであった。電解液の酸化還元電位は−0.1
Vより卑の方向にあり、強い還元性を示す。このように
対イオンを添加せずに、アルカリ性で還元性の電解液が
得られた。
Example 3 In the electrolytic cell shown in FIG. 1, an anion exchange membrane in which --SO 3 NHOH 2 OH 2 NH 2 groups were bonded to a fluororesin was used as an ion exchange membrane, and 8 was used for an anode and a cathode.
Platinum of 80 × 60 mm with 0 mesh was used. This electrolytic cell was incorporated into the apparatus of FIG.
/ Cm of pure water was circulated at a flow rate of 1 liter / min, and constant current electrolysis was performed at an electrolysis current of 1.5 A. A glass electrode, a platinum electrode and the tank 2 were put into the tank 2 to measure pH and oxidation-reduction potential. FIG. 8 shows the change over time in pH. As is apparent from the figure, the pH reached 10.5 after about 15 minutes. The oxidation-reduction potential became about -1.0V. The redox potential was about -0.1 V when an aqueous solution having a pH of 10.5 was prepared by adding NaOH to pure water. The oxidation-reduction potential of the electrolyte is -0.1
It is in a direction more base than V and shows strong reducing properties. Thus, an alkaline reducing electrolyte was obtained without adding a counter ion.

【0036】ハンダ付けしたプリント基盤を対象にこの
電解液の洗浄効果を確認した。約50×50mmの一つ
のプリント基盤をタンク2の中でpH10の電解液に3
0秒間浸漬し、他のプリント基盤は1MΩ/cmの抵抗
の純水中に同じく30秒間浸漬した。浸漬後を各々のプ
リント基盤の表面を純水で流し洗いした。この流し洗い
した廃液の電導度を測定することによりプリント基盤表
面に残留したイオンの量を評価した。図9に流し洗いの
回数と廃液の電導度との関係を示す。図中曲線1はプリ
ント基盤を純水に浸漬した場合で、曲線2はプリント基
盤を電解液に浸漬した場合を示す。図からわかるように
電解液に浸漬した方が廃液の電導度が速やかに小さくな
る。このことから電解液は純水より洗浄効果が高いこと
がわかる。
The cleaning effect of this electrolytic solution was confirmed for a printed substrate soldered. One printed board of about 50 × 50 mm was placed in an electrolyte of pH 10 in a tank 2 for 3 hours.
The other printed circuit boards were immersed in pure water having a resistance of 1 MΩ / cm for 30 seconds. After immersion, the surface of each printed circuit board was rinsed with pure water. The amount of ions remaining on the surface of the print substrate was evaluated by measuring the conductivity of the waste liquid that had been washed off. FIG. 9 shows the relationship between the number of times of washing and the conductivity of the waste liquid. In the figure, curve 1 shows the case where the printed board is immersed in pure water, and curve 2 shows the case where the printed board is immersed in the electrolytic solution. As can be seen from the figure, the conductivity of the waste liquid decreases rapidly when immersed in the electrolytic solution. This indicates that the electrolytic solution has a higher cleaning effect than pure water.

【0037】実施例4 図2の電解槽においてアノード極とカソード極に80メ
ッシュで寸法が80×60mmの白金を、イオン交換膜
としてナフィオン117を用い、中間室にナフィオンN
R50を160g充填した。この例ではナフィオン11
7とカソード極の間に四フッ化エチレン樹脂性で100
メッシュの網をスペーサーとして挿入した。この電解槽
を図6に示すワンスルー方式の装置に組み込んだタンク
にガラス電極と白金電極を浸漬し、電解液のpHと酸化
還元電位を測定した。電気抵抗16.5MΩ/cmの超
純水を流量1リットル/minで通水し、電解電流1.
5Aで定電流電解した。pHは9.5から10の間に入
り、酸化還元電位は約−0.8Vを示した。このように
スペーサーを挿入することにより、白金カソード極表面
におけるHイオンの吸着量を低減するとHOの還
元分解が起こることが立証された。
Example 4 In the electrolytic cell shown in FIG. 2, platinum having a size of 80 × 60 mm and 80 × 60 mm was used for the anode and the cathode, and Nafion 117 was used as the ion exchange membrane.
160 g of R50 were charged. In this example, Nafion 11
7 between the cathode and the cathode, 100
A mesh net was inserted as a spacer. A glass electrode and a platinum electrode were immersed in a tank in which this electrolytic cell was incorporated into a one-through system shown in FIG. 6, and the pH and the oxidation-reduction potential of the electrolytic solution were measured. Ultrapure water having an electric resistance of 16.5 MΩ / cm was passed at a flow rate of 1 liter / min, and an electrolytic current of 1.
Constant current electrolysis was performed at 5 A. The pH was between 9.5 and 10, and the oxidation-reduction potential was about -0.8V. It has been proved that the insertion of the spacer reduces the amount of H + ions adsorbed on the surface of the platinum cathode to cause reductive decomposition of H 2 O.

【0038】実施例5 図1の電解槽において、イオン交換膜に−SONH
OHOHNH基をもつ陰イオン交換膜を用い、
アノード極とカソード極に80メッシュで80×60m
mの白金を用いた。この電解槽を実施例2と同様に図3
に示す循環型の装置に組み込んだ。ただし、実施例2と
異なり、循環ラインにアノード室をつないだ。すなわち
アノード電解液を循環させた。タンクにガラス電極と白
金電極を浸漬した。
Example 5 In the electrolytic cell shown in FIG. 1, --SO 2 NH was added to the ion exchange membrane.
Using an anion exchange membrane having OH 2 OH 2 NH 2 groups,
80 × 60m with 80 mesh for anode and cathode
m of platinum was used. This electrolytic cell was used in the same manner as in Example 2 and FIG.
Was installed in the circulation type device shown in (1). However, unlike Example 2, the anode chamber was connected to the circulation line. That is, the anode electrolyte was circulated. A glass electrode and a platinum electrode were immersed in the tank.

【0039】電気抵抗1MΩ/cmの純水を1リットル
/minの流量で循環し、0.5Aの電流で定電流電解
した。図10にpHの経時変化を示す。15分後にpH
は4.75に到達した。また酸化還元電位は+0.4V
と貴の方向にシフトし、酸性で酸化性の電解液が得られ
た。
Pure water having an electric resistance of 1 MΩ / cm was circulated at a flow rate of 1 liter / min, and was subjected to constant current electrolysis at a current of 0.5 A. FIG. 10 shows the change over time in pH. PH after 15 minutes
Reached 4.75. The oxidation-reduction potential is + 0.4V
And an acidic electrolyte solution was obtained.

【0040】実施例6 図2の電解槽において、アノード極とカソード極に80
メッシュで寸法80×60mmの白金を用い、中間室に
ナフィオンNR−50を約160g充填した。この例で
はアノード極とナフィオンNR−50の間のイオン交換
膜を除去し、カソード極とナフィオンNR−50の間の
みナフィオン117を挿入した。この電解槽を実施例2
で用いた図7に示す装置に組み込んだ。ただし、実施例
2と異なり、アノード室をワンスルーのラインに継い
だ。具体的にはアノード室を33に、カソード室を35
とした。さらに中間室の出入口の弁48と47は閉にし
た。流量1リットル/minで16.5MΩ/cmの超
純水をワンスルーで電解槽に通し、電流1.5Aで定電
流電解した。タンク38にガラス電極と白金電極を入れ
てpHと酸化還元電位を測定した。pHは5〜4に低下
し、酸化還元電位は約0.45Vであった。単純に酸を
用いてpHを5〜4にしたとき、酸化還元電位は0.2
〜0.3Vである。電解液の電位はこの電位より貴の方
向にあり酸化性であることがわかる。さらに電解液から
が発生していたのでこの酸化還元電位にはO
寄与していると考えられる。
Example 6 In the electrolytic cell shown in FIG.
Approximately 160 g of Nafion NR-50 was filled in the intermediate chamber using platinum having a mesh size of 80 × 60 mm. In this example, the ion exchange membrane between the anode and Nafion NR-50 was removed, and Nafion 117 was inserted only between the cathode and Nafion NR-50. Example 2
It was incorporated into the device shown in FIG. However, unlike Example 2, the anode chamber was connected to a one-through line. Specifically, the anode chamber is 33 and the cathode chamber is 35
And Further, the valves 48 and 47 at the entrance and exit of the intermediate chamber were closed. Ultrapure water of 16.5 MΩ / cm was flowed through the electrolytic cell at a flow rate of 1 liter / min in a one-through manner, and was electrolyzed at a constant current of 1.5 A. The glass electrode and the platinum electrode were put in the tank 38, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH dropped to 5-4 and the redox potential was about 0.45V. When the pH is simply adjusted to 5 to 4 using an acid, the oxidation-reduction potential becomes 0.2
0.30.3V. It can be seen that the potential of the electrolyte is more noble than this potential and is oxidizing. Further, since O 3 was generated from the electrolytic solution, it is considered that O 3 contributed to this oxidation-reduction potential.

【0041】実施例7 スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂IR−120B(オ
ルガノ社製)のイオン交換基(Na形)を、まず濃硫酸
を用いて−SONaを−SOH形に変化させ、イ
オン交換樹脂は純水で充分洗浄した。最終洗浄液を10
0mlサンプリングし、これに0.01モル(M)の塩
化バリウムの水溶液を10cc添加したが沈澱の発生は
みられなかった。この結果からイオン交換樹脂から溶出
するSO 2− イオンは0.1ppm以下と判断され
る。
Example 7 Styrene-based strongly acidic cation exchange resin IR-120B (E
First, concentrated sulfuric acid was added to the ion-exchange group (Na form)
Using -SO3Na to -SO3Change to H shape
The on-exchange resin was sufficiently washed with pure water. 10 final washings
0 ml was sampled, and 0.01 mol (M) of salt was added to this.
10cc of an aqueous solution of barium bromide was added,
I didn't see it. From this result, elution from ion exchange resin
SO 4 2-Ion is determined to be 0.1 ppm or less
You.

【0042】イオン交換樹脂を5gとり、これを約1M
Ω/cmの純水にl00ccに添加し、10分間放置す
る。上澄み液をとり、ガラス電極でpHを測定したとこ
ろ3.6の値が得られた。上澄み液40mlに0.01
MのNaOH水を0.4ml添加したところガラス電極
のpHは6.3を示した。この結果から上澄み液の中に
イオンが存在していることがわかる。すなわち対
イオンを添加しないで酸性の液が得られたことになる。
これに30%のHを添加することにより、対イ
オンを添加しないで酸でかつ酸化性の液が得られる。
Take 5 g of ion exchange resin, and add about 1 M
Add 100 cc to Ω / cm pure water and leave for 10 minutes. The supernatant was taken and the pH was measured with a glass electrode. A value of 3.6 was obtained. 0.01 in 40 ml of supernatant
When 0.4 ml of M NaOH aqueous solution was added, the pH of the glass electrode was 6.3. From this result, it can be seen that H + ions are present in the supernatant. That is, an acidic liquid was obtained without adding a counter ion.
By adding 30% H 2 O 2 to this, an acid and oxidizing liquid can be obtained without adding a counter ion.

【0043】この液の効果を、ガラス表面に付着した指
紋の除去速度により評価した。前述の酸性の水40ml
に30%Hを1g添加した液と、純水に30%
を1g添加した液を準備した。指紋をつけた
ガラスを2枚用意し、各々の液に浸漬し、約1時間容器
で放置した。1時間表面の状況を観察したところ、酸性
の液に浸漬したガラスの表面の指紋は除去されるが、純
水の方は指紋が残留していた。これらの結果から酸性で
かつ酸化性の液の有効性が判断される。
The effect of this solution was evaluated by the speed of removing fingerprints attached to the glass surface. 40 ml of the above acidic water
Solution containing 1 g of 30% H 2 O 2 and 30% pure water
A liquid to which 1 g of H 2 O 2 was added was prepared. Two glasses with fingerprints were prepared, immersed in each liquid, and left in a container for about 1 hour. Observation of the surface condition for one hour revealed that the fingerprint on the surface of the glass immersed in the acidic liquid was removed, but the fingerprint remained on the pure water. From these results, the effectiveness of the acidic and oxidizing liquid is judged.

【0044】実施例8 図2の電解槽において、アノード極に80メッシュで、
寸法が80×60mmの白金を用い、カソード極には実
施例2と同様に、表面層に約750℃で焼成したカーボ
ンを有するカーボン電極を用いて、隔膜としてナフィオ
ン117とナフィオン117より陰イオン排除能力の高
いナフィオン324の両方を重ねて用いた。中間室に
は、アンバーライトl5(オルガノ社製)を170g充
填した。この電解槽を図7に示す装置に組み込んだ。
Example 8 In the electrolytic cell shown in FIG.
A platinum electrode having a size of 80 × 60 mm was used, a cathode electrode was a carbon electrode having carbon fired at about 750 ° C. as in Example 2, and anions were removed from Nafion 117 and Nafion 117 as a diaphragm. Both competent Nafion 324 were used in tandem. The intermediate chamber was filled with 170 g of Amberlite 15 (manufactured by Organo Corporation). This electrolytic cell was incorporated in the device shown in FIG.

【0045】図7における超純水製造装置36から、ポ
ンプ37を用いて電解槽のカソード室33に超純水を供
給する。カソード電解された液は、配管39を介してタ
ンク38に溜められる。オーバーフローした液は、配管
40を通じて排出される。中間室タンク41には、H
イオンをより多く供給するために、ポリアクリル酸
を0.0lM溶解させた液を入れる。なお、ポリアクリ
ル酸自体は、陽イオン交換膜により、カソード室ヘ移行
することはない。この液をN2 ガスボンベ42から配
管44を介し、バブラー43を用いてバブリングする。
バブリングして溶存酸素濃度(DO)を低減した液を、
配管46及び循環ポンプ45を用いて中間室に供給す
る。
Ultrapure water is supplied from the ultrapure water producing apparatus 36 shown in FIG. The solution subjected to cathodic electrolysis is stored in a tank 38 via a pipe 39. The overflowed liquid is discharged through the pipe 40. H in the intermediate chamber tank 41
In order to supply more + ions, a solution in which polyacrylic acid is dissolved at 0.01M is added. The polyacrylic acid itself does not move to the cathode chamber by the cation exchange membrane. This liquid is bubbled from a N2 gas cylinder 42 through a pipe 44 using a bubbler 43.
The solution with the dissolved oxygen concentration (DO) reduced by bubbling,
The water is supplied to the intermediate chamber by using a pipe 46 and a circulation pump 45.

【0046】流量1リットル/minで、16.5MΩ
/cmの超純水を一方向になるようにして、カソード室
内に通水する。この状態で、電解電流0.25Aの定電
流解析を行った。中間室には、脱気したポリアクリル酸
水溶液を0.5リットル/minで通水した。タンク3
8に、ガラス電極と白金電極を挿入し、pHと酸化還元
電位を測定した。pHは5〜4に低下し、酸化還元電位
は約−0.7Vであった。中間室にポリアクリル酸溶液
を入れることにより、実施例2と比べより強い酸性の液
が得られた。
At a flow rate of 1 liter / min, 16.5 MΩ
/ Cm of ultrapure water is allowed to flow in the cathode chamber in one direction. In this state, a constant current analysis at an electrolytic current of 0.25 A was performed. A deaerated aqueous solution of polyacrylic acid was passed through the intermediate chamber at 0.5 L / min. Tank 3
8, a glass electrode and a platinum electrode were inserted, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH dropped to 5-4 and the redox potential was about -0.7V. By placing the polyacrylic acid solution in the intermediate chamber, a stronger acidic liquid was obtained than in Example 2.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上で説明したように、本発明により、
Cl 、SO 2− 、NO などの陰イオンおよび
Na 、Kなどの陽イオンを用いずに酸化還元性能
を有する酸性またはアルカリ性の液を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention,
An acidic or alkaline liquid having redox performance can be obtained without using anions such as Cl , SO 4 2− and NO 3 and cations such as Na + and K + .

【0048】また本発明により以下に挙げる効果が得ら
れる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0049】酸性で還元性の液は、金属表面の酸化被膜
または錆の溶解除去すること、シリコンウエハの酸化を
防止しながら表面を洗浄することなどに有効である。さ
らに大きな利点は洗浄後に金属の腐食を進行させるCl
イオンまたシリコン半導体の電子のトラップ源とな
る。Na 、Kイオンなどの有害なイオンが残留し
ないので最終洗浄のため純水または超純水の使用量を低
減することが可能となる。酸性で酸化性の液は、シリコ
ンウエハ、ガラスなどの表面に付着した有機物の分解除
去に有効である。アルカリ性で還元性の液を用いるとプ
リント基盤などの表面に残留したCl イオンなどの
除去速度が単なる純水よりも大きくなる。このように電
解液を用いるとイオン性不純物の除去速度が大きくなり
冷却用水の低減が可能となる。
The acidic and reducing liquid is effective for dissolving and removing an oxide film or rust on a metal surface, and for cleaning a surface while preventing oxidation of a silicon wafer. An even greater advantage is that Cl can promote metal corrosion after cleaning.
It is a trap source for ions or electrons of silicon semiconductors; Since harmful ions such as Na + and K + ions do not remain, the amount of pure water or ultrapure water used for final cleaning can be reduced. The acidic oxidizing liquid is effective for decomposing and removing organic substances attached to the surface of a silicon wafer, glass, or the like. Cl remains on the surface, such as with the printed circuit board reducing the liquid alkaline - removal rate of such ion is greater than just pure water. When the electrolytic solution is used, the removal rate of the ionic impurities is increased, and the cooling water can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で用いる電解槽の構成概要一例を示した
図、
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration outline of an electrolytic cell used in the present invention,

【図2】本発明で用いる電解槽の構成概要を示した図、FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an electrolytic cell used in the present invention;

【図3】実施例1で用いた試験装置の構成概要を示した
図、
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration of a test apparatus used in Example 1.

【図4】実施例1の結果を示した図、FIG. 4 is a diagram showing the results of Example 1.

【図5】実施例1の結果を示した図、FIG. 5 is a diagram showing the results of Example 1.

【図6】実施例2で用いた電解槽に組み込むカーボン電
極を示した図、
FIG. 6 is a diagram showing a carbon electrode incorporated in the electrolytic cell used in Example 2,

【図7】実施例2で用いた試験装置の構成概要を示した
図、
FIG. 7 is a diagram showing an outline of the configuration of a test apparatus used in Example 2.

【図8】実施例3の結果を示した図、FIG. 8 is a diagram showing the results of Example 3.

【図9】実施例5の結果を示した図。FIG. 9 shows the results of Example 5.

【図10】実施例6の結果を示した図。FIG. 10 shows the results of Example 6.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イオン交換膜、2…カソード極、3…アノード極、
4…電解槽、5…カソード室入、6…カソード室出口、
7…アノード室入口、8…アノード室出口、9…カソー
ド室、10…アノード室、11、12…イオン交換膜、
13…カソード極、14…アノード極、15…カソード
室入口、16…カソード室出口、17…アノード室入
口、18…アノード室出口、19…中間室入口、20…
中間室出口、21…カソード室、22…アノード室、2
3…中間室、25…電解槽、26…電解槽、27…カソ
ード室、28…アノード室、29…タンク、30…循環
ポンプ、31…配管、32…電解槽、33…カソード
室、34…中間室、35…アノード室、З6…超純水製
造装置、37…ポンプ、38…タンク、39…配管、4
0…廃液配管、41…脱気用タンク、42…窒素ボン
ベ、43…バブラー、44…窒素ガス配管、45…ポン
プ、46…配管、47…中間室入口、48…中間室出
口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion exchange membrane, 2 ... Cathode pole, 3 ... Anode pole,
4 ... electrolyzer, 5 ... into the cathode chamber, 6 ... outlet in the cathode chamber,
7 ... Anode compartment inlet, 8 ... Anode compartment outlet, 9 ... Cathode compartment, 10 ... Anode compartment, 11, 12 ... Ion exchange membrane,
13: cathode electrode, 14: anode electrode, 15: cathode chamber inlet, 16: cathode chamber outlet, 17: anode chamber inlet, 18: anode chamber outlet, 19: intermediate chamber inlet, 20 ...
Intermediate chamber outlet, 21: cathode chamber, 22: anode chamber, 2
3 ... Intermediate chamber, 25 ... Electrolyzer, 26 ... Electrolyzer, 27 ... Cathode, 28 ... Anode, 29 ... Tank, 30 ... Circulation pump, 31 ... Piping, 32 ... Electrolyzer, 33 ... Cathode, 34 ... Intermediate chamber, 35 Anode chamber, # 6 Ultrapure water production equipment, 37 Pump, 38 Tank, 39 Pipe, 4
0: Waste liquid pipe, 41: Degassing tank, 42: Nitrogen cylinder, 43: Bubbler, 44: Nitrogen gas pipe, 45: Pump, 46: Pipe, 47: Intermediate chamber inlet, 48: Intermediate chamber outlet.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年7月4日(2001.7.4)[Submission date] July 4, 2001 (2001.7.4)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 純水の電解による水素イオンまたは水
酸イオンと酸化還元物質が共存した洗浄用水およびその
製造方法
Patent application title: Cleaning water in which hydrogen ion or hydroxyl ion and redox substance coexist by electrolysis of pure water and method for producing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 陰イオンを添加せずに純水または超純
水の電解で該電解水中にHイオンと酸化還元物質を生
成する純水または超純水を原水とする洗浄用水の製造
法。
3. Pure water or ultrapure water without adding anions.
A method for producing cleaning water using, as raw water, pure water or ultrapure water that produces H + ions and a redox substance in the electrolyzed water by electrolysis of the water .

【請求項】 陽イオンを添加せずに純水または超純
水の電解で該電解水中にOHイオンと酸化還元物質を
生成する純水または超純水を原水とする洗浄用水の製造
方法。
4. Pure water or ultrapure water without adding a cation.
The electrolytic water by the electrolytic water OH - pure water or producing <br/> method of cleaning water to the ultrapure water raw generating ions and redox substances.

【請求項】 請求項において、電解用の隔膜構造物
として陽イオン交換膜及び陽イオン交換樹脂を、カソー
ド極として600〜800℃で有機物を焼成したカーボ
ンを表面に保持する電極を用いて、Hイオンと水素原
子、水素分子または過酸化水素を生成する純水または超
純水を原水とする洗浄用水の製造方法。
5. The method according to claim 3, wherein a cation-exchange membrane and a cation-exchange resin are used as a diaphragm structure for electrolysis, and an electrode is used as a cathode electrode, the surface of which is made of carbon which is obtained by firing an organic substance at 600 to 800 ° C. , pure water or ultra-generating H + ions and hydrogen atom, hydrogen molecules or hydrogen peroxide
A method for producing cleaning water using pure water as raw water .

【請求項】 請求項において、電解用の隔膜構造物
として陽イオン交換膜及び陽イオン交換樹脂を、アノー
ド極として白金またはβ型酸化鉛を用いて、Hとオゾ
ン、酸素分子を生成する純水または超純水を原水とする
洗浄用水の製造方法。
6. The method according to claim 3, wherein a cation exchange membrane and a cation exchange resin are used as a diaphragm structure for electrolysis, and platinum or β-type lead oxide is used as an anode to generate H + , ozone, and oxygen molecules. Pure water or ultrapure water as raw water
A method for producing washing water .

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高純度の水を電気分解
することにより、半導体等の洗浄または表面処理に適し
た、対イオン濃度より過剰な濃度の水素イオン、または
水酸化イオンと酸化還元種を有する水及びその製造方法
を提供することにある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for cleaning or surface treatment of semiconductors by electrolyzing high-purity water.
Another object of the present invention is to provide water having a concentration of hydrogen ions or hydroxide ions in excess of the counter ion concentration and water having a redox species and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【発明の背景と従来の技術】水のpHおよび酸化還元能
力は、洗浄または表面処理の分野で非常に重要な因子で
ある。以下で、まず洗浄の分野でpHおよび酸化還元能
力が、どのような役割をはたしているか、またpHおよ
び酸化還元能力をどのようにコントロ−ルしているかに
ついての一般的な考え方を説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Water pH and redox capacity are very important factors in the field of cleaning or surface treatment. In the following, first, a general idea of how the pH and the oxidation-reduction ability play in the field of cleaning and how the pH and the oxidation-reduction ability are controlled will be described.

【0003】洗浄の対象となる汚染物質は、イオン状物
質、反応生成物、および液体または粒子状物質に分類さ
れる。イオン状物質の汚染形態は、ガラス表面などにみ
られるイオン交換による吸着、半導体や金属表面でみら
れるイオンの静電的引力による付着、および半導体、金
属、セラミックス表面層へのイオンの拡散による侵入な
どに大別される。反応生成物による汚染形態は、ボイラ
−のスケ−ルのような水中不純物の沈積付着、および金
属表面に発生する酸化被膜または錆がこの分類になる。
[0003] Contaminants to be cleaned are classified into ionic substances, reaction products, and liquid or particulate substances. Contamination forms of ionic substances include adsorption by ion exchange on glass surfaces, adhesion of ions on semiconductor and metal surfaces by electrostatic attraction, and intrusion by diffusion of ions into semiconductor, metal, and ceramic surface layers. It is roughly divided into Contamination by reaction products falls into this category due to the deposition and deposition of impurities in water, such as boiler scale, and oxide films or rust generated on metal surfaces.

【0004】一方、粒子状物質による汚染機構は複雑で
ある。化学的結合による付着、ファンデルワールス力ま
たは水素結合などの物理化学的結合による付着、および
静電力または磁気力による物理的付着などが挙げられ
る。
On the other hand, the mechanism of contamination by particulate matter is complicated. Attachment by a chemical bond, attachment by a physicochemical bond such as van der Waals force or hydrogen bond, and physical attachment by an electrostatic force or a magnetic force.

【0005】以上の汚染物質のうち、イオン状物質は、
純水または超純水のように高純度の水で洗浄することが
一般的で、半導体などの場合には電気抵抗率が、約18
MΩ/cmの超純水(つまりイオンがほとんど存在しな
い水)が用いられる。また、反応生成物は、通常化学薬
品を用いて洗浄される。スケールなどは、酸とキレート
剤を組み合わせた薬剤が用いられ、特にクエン酸、エチ
レンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸等は、両者の機能
を合わせもつのでこれらの薬品はしばしば使用される。
Among the above contaminants, ionic substances are:
It is common to wash with high-purity water such as pure water or ultrapure water. In the case of a semiconductor or the like, the electric resistivity is about 18%.
MΩ / cm ultrapure water (that is, almost no ions
Water) is used. Further, the reaction product is usually washed with a chemical. For the scale and the like, a drug in which an acid and a chelating agent are combined is used. In particular, citric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid and the like have both functions, and therefore these drugs are often used.

【0006】一方、金属表面の酸化被膜の溶解による除
去速度は、pHと酸化還元能力に強く依存する。例えば
鉄の酸化被膜を構成する四三酸化鉄(Fe)は、
pHが約4以下の酸性でかつ還元性の水溶液中でよく溶
解する。これらの酸化被膜を溶解させるための代表的な
薬剤として、蓚酸、クエン酸、およびエチレンジアミン
四酢酸の組み合わせがある。ここで蓚酸は、酸であると
ともに還元剤としても作用する。これに対し、クロム鋼
の表面酸化被膜は、酸化性の溶液中で溶解する。代表的
な薬剤として水酸化ナトリウムと過マンガン酸カリウム
の組み合わせ、またはフッ酸と硝酸の組み合わせなどが
ある。
[0006] On the other hand, the removal rate of the oxide film on the metal surface by dissolution is strongly dependent on the pH and the redox ability. For example, ferric oxide (Fe 3 O 4 ) constituting an oxide film of iron is
It dissolves well in acidic and reducing aqueous solutions having a pH of about 4 or less. Representative agents for dissolving these oxide films include a combination of oxalic acid, citric acid, and ethylenediaminetetraacetic acid. Here, oxalic acid is an acid and also acts as a reducing agent. On the other hand, the surface oxide film of chromium steel dissolves in an oxidizing solution. Representative agents include a combination of sodium hydroxide and potassium permanganate, or a combination of hydrofluoric acid and nitric acid.

【0007】半導体のシリコンウエハ洗浄の分野で、表
面層をエッチングする事により洗浄する場合がある。こ
の場合アンモニア水と過酸化水の組み合わせ、水酸化ナ
トリウム、硝酸などが洗浄液として用いられる。シリコ
ンウエハ洗浄の場合のように、液体または被膜状の汚染
物質の除去には、汚染物質を酸化分解または溶解による
方法が適用されている。具体的には、酸化分解の場合、
硫酸(HSO)と過酸化水素(H)の組み合
わせ、または水酸化アンモニウム(NHOH)とH
の組み合わせなどがある。無機物質を溶解法する場
合には、塩酸(HCl)とH、HSOとH
、HClと硝酸(HNO)およびHSOとH
NOの組み合わせなどである。なお有機物質を溶解す
る場合には、トリクロロエタン、ジクロロエタンなどの
有機塩素系溶剤が使用される。
In the field of semiconductor silicon wafer cleaning, there is a case where cleaning is performed by etching a surface layer. In this case, a combination of ammonia water and peroxide water, sodium hydroxide, nitric acid and the like are used as the cleaning liquid. As in the case of silicon wafer cleaning, a method of oxidatively decomposing or dissolving contaminants is applied to remove liquid or film-like contaminants. Specifically, in the case of oxidative decomposition,
Combination of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), or ammonium hydroxide (NH 4 OH) and H 2
There is a combination of O 2 and the like. When dissolving an inorganic substance, hydrochloric acid (HCl) and H 2 O 2 , H 2 SO 4 and H 2
O 2 , HCl and nitric acid (HNO 3 ) and H 2 SO 4 and H
For example, a combination of NO 3 . When an organic substance is dissolved, an organic chlorine-based solvent such as trichloroethane or dichloroethane is used.

【0008】以上の概要的な説明から明らかなように、
水のpHと酸化還元能力は、洗浄および表面処理におい
て重要な役割をはたしている。水のpHを酸性またはア
ルカリ性にし、酸化還元能力を付与するためには、化学
薬品を添加する方法り、薬品を用いてpHを酸性に
シフトさせるためにを用いるの場合はイオンの対
イオンとしてCl-、SO 、NO 、CHCO
などの陰イオンが存在することになり、一方pHを
アルカリ性にシフトさせるために基を用いる場合は
イオンの対イオンとしNa、K、Ca2+
どの金属イオン共存することが必要となる。このよう
に薬品を使用する方式では対イオン無しにHまたはO
イオンを水に添加することは不可能である。
As is clear from the above general description,
The pH and redox capacity of water play important roles in cleaning and surface treatment. The pH of the water to an acidic or alkaline, in order to impart a redox capability, Ri method of adding chemicals Oh, in the case of an acid in order to shift the pH acidified with chemicals H + ions Cl , SO 2 , NO 3 , CH 3 CO as counter ions of
O - will be the anions such exists, whereas in the case of using a salt group in order to shift the pH to an alkaline O
H - Na + as a counter ion of the ion, K +, it is necessary to coexist metal ions such as Ca 2+. In the method using a chemical as described above, H + or O
It is not possible to add H - ions to water.

【0009】薬品を用いずにpHをコントロ−ルする方
法としては、一般的には電解法が知られており、具体的
にはカソ−ド極とアノード極の間にイオン交換膜等の
膜を設けた隔膜電解法が知られているしかし、従来の
隔膜電解法には以下の条件がある。つまりカソード極、
隔膜アノード極の間に構造的に距離があるので、電解
するためには液の電気抵抗を下げることが必要であり、
このためには電解質、すなわち塩類を水に添加すること
が不可欠であった。陰イオンと陽イオンからなる塩類を
添加した液を電解すると、陰イオンはアノード極に陽イ
オンはカソード極に移行する。この結果として、アノー
ド室は酸性に、カソード室はアルカリ性となる。従っ
て、従来の電解法では、HイオンまたはOHイオン
を増加するに伴って、対イオンも増加することになる。
このような電気分解の代表的な技術として食塩水の電気
分解による苛性ソーダ(NaOH)の製造法が知られて
いるが、イオンを多量に含む技術であり、イオンがほと
んど存在しない難電解性の純水等を原水とする技術には
応用できないし、何らの示唆も与えられない。
As a method of controlling the pH without using a chemical, an electrolysis method is generally known, and specifically, a space such as an ion exchange membrane between a cathode and an anode is used. A membrane electrolysis method provided with a membrane is known . However, the conventional diaphragm electrolysis has the following conditions. In other words, the cathode pole,
Septum, structurally distance there Runode between the anode electrode, will require an be reduced the electrical resistance of the liquid in order to electrolysis,
The electrolyte for this, namely salts and the Tsu indispensable be added to the water. When a solution to which a salt composed of an anion and a cation is added is electrolyzed, the anion moves to the anode and the cation moves to the cathode. As a result, the anode compartment becomes acidic and the cathode compartment becomes alkaline. Therefore, in the conventional electrolysis method, the counter ion increases as the H + ion or the OH ion increases.
As a representative technique of such electrolysis, the electricity of saline solution
Known production method of caustic soda (NaOH) by decomposition
However, it is a technology that contains a large amount of ions.
The technology of using non-electrolytic pure water, which hardly exists, as raw water
It cannot be applied and no suggestion is given.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、一般的
に知られている電解法は、純水等のほとんどイオンが存
在しない原水に対して用いるこは当業者には常識的でな
い時点で、イオン物資を添加せずに、純水又は超純水中
に、HあるいはOHを過剰に存在させることができ
る技術を提供し、あるいはこの方法により得られた、従
来にない純水又は超純水を原水とするHあるいはOH
が過剰な洗浄用水を提供するためになされたものであ
る。以上のことは更に次のように説明される。すなわ
ち、洗浄または表面処理の工程で、洗浄用水に酸または
アルカリと酸化還元剤を使用した場合またはOH
イオンとともに対イオンが共存することになり、洗浄
または表面処理の後に、これらのイオンの残留が問題と
なる。例えば金属の洗浄の場合、陰イオンが残留すると
腐食発生が懸念される。特にClなどのハロゲンイオ
ンは、腐食を加速することがよく知られている。半導体
の場合、陰イオンおよび陽イオンを問わず、イオン性不
純物が表面に残留することを避けることが必要である。
これらイオン性不純物が残留すると、キャリアーのトラ
ップ源となり、半導体の性能が劣化することが知られて
いる。これらの残留イオンを除去するためには、薬品洗
浄後、リンスを充分行うことが必要となり、特に半導体
の分野では大量の水が、リンスに使用されている。具体
的には、1枚のシリコンウエハあたり数tの水が必要と
されている。近年水資源の不足が問題となっており、生
産量を確保する意味から、水の使用量を低減することは
緊急かつ重要課題となりつつある。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, the general
The electrolysis method known in Japan has almost no ions such as pure water.
It is not common sense for those skilled in the art to use raw water that does not exist.
At the right time, without adding ionic substances, in pure water or ultrapure water.
In addition, H + or OH can be present in excess.
Technology, or the
H + or OH using pure or ultrapure water that does not come as raw water
Der which it has been made to provide excess wash water -
You. The above is further explained as follows. Sand
In the washing or surface treatment step, when an acid or alkali and an oxidation-reduction agent are used for washing water , H + or OH
- it will be the counterion coexist with ions, after the cleaning or surface treatment, the residual of these ions is problematic. For example, in the case of cleaning metals, corrosion may occur if anions remain. In particular, it is well known that halogen ions such as Cl accelerate corrosion. In the case of a semiconductor, it is necessary to avoid ionic impurities remaining on the surface regardless of anions and cations.
It is known that when these ionic impurities remain, they serve as a trapping source for carriers and deteriorate the performance of the semiconductor. In order to remove these residual ions, it is necessary to perform sufficient rinsing after chemical cleaning. Particularly in the field of semiconductors, a large amount of water is used for rinsing. Specifically, several tons of water are required per silicon wafer. In recent years, the shortage of water resources has become a problem, and reducing the amount of water used is becoming an urgent and important issue from the viewpoint of securing production.

【0011】化学薬品を使用せずに、HOの分解生成
物で洗浄または表面処理ができるならば、残留イオンの
問題は大きく低減される。ところでHOは、以下に示
す酸化還元反応に従って分解することが知られている。
ここで、E。は標準酸化還元電位である。
If cleaning or surface treatment can be performed with the decomposition products of H 2 O without using chemicals, the problem of residual ions is greatly reduced. By the way, H 2 O is known to decompose according to the following oxidation-reduction reaction.
Here, E. Is the standard redox potential.

【0012】 O+H+e←→HO E。=−0.13 V (1) 2H+2e←→H E。=+0.0 V (2) O+2H十2e←→H E。=+0.69 V (3) H+H+e←→OH・+H E。=+0.71 V (4) O+2H+4e←→2HO E。=+1.229V (5) HO+H+e ←→ H E。=+1.495V (6) H+2H+2e←→2HO E。=+l.77 V (7) O+2H+2e←→O+HO E。=+2.07 V (8) OH+H+e←→HO E。=+2.85 V (9) HO+e←→H・+OH E。=−2.93 V (10) 2HO+2e←→H+2OH E。=−0.828V (11) O+2HO+4e←→4OH E。=−0.401V (12) O+HO+2e←→HO+OH E。=−0.08 V (13) HO +HO+2e←→3OH E。=+0.76 V (14) O+HO+2e←→O+2OH E。=+1.24 V (15) OH+e←→OH E。=+2.02 V (16) 以上の反応式から明らかなように、酸化還元反応によ
り、HOからHイオン、OHイオン、H・ラジカ
ル、OH・ラジカル、H、O、HO、Oなどを
生成させる方法として電解法が注目されるが、電解反応
は、一般的に水溶液の電解質、電極材質、電流密度およ
び電解電圧に依存する。従って、電解により、水のなか
に分解生成物を作る時に電解質を含むと、対イオンを添
加したのと同様な結果になるので、電解質濃度すなわち
不純物を極力低減した水(純水等)を出発物質として用
いることが必要である。しかし、純水等を電気分解する
ことは従来考えられていない。
O 2 + H + e ← → HO 2 E. = −0.13 V (1) 2H + + 2e ← → H 2 E. = + 0.0 V (2) O 2 + 2H + 12e ← → H 2 O 2 E. = + 0.69 V (3) H 2 O 2 + H + + e ← → OH · + H 2 O E. = + 0.71 V (4) O 2 + 2H + + 4e ← → 2H 2 O E. = + 1.229 V (5) HO 2 + H + + e ← → H 2 O 2 E. = + 1.495 V (6) H 2 O 2 + 2H + + 2e ← → 2H 2 O E. = + 1. 77 V (7) O 3 + 2H + + 2e ← → O 2 + H 2 O E. = + 2.07 V (8) OH + H + + e ← → H 2 O E. = + 2.85 V (9) H 2 O + e ← → H · + OH E. = −2.93 V (10) 2H 2 O + 2e ← → H 2 + 2OH E. = -0.828V (11) O 2 + 2H 2 O + 4e - ← → 4OH - E. = −0.401V (12) O 2 + H 2 O + 2e ← HO 2 + OH E. = −0.08 V (13) HO 2 + H 2 O + 2e ← → 3OH - E. = + 0.76 V (14) O 3 + H 2 O + 2e ← → O 2 + 2OH E. = + 1.24 V (15) OH + e ← → OH - E. = + 2.02 V (16) As is apparent from the above reaction formula, H + ions, OH ions, H radicals, OH radicals, H 2 , O 2 , HO are converted from H 2 O by the oxidation-reduction reaction. Electrolysis is noted as a method for generating 2 , O 3 and the like , and the electrolysis reaction generally depends on the electrolyte of the aqueous solution, the electrode material, the current density, and the electrolysis voltage. Therefore, when an electrolyte is contained in water to produce a decomposition product by electrolysis, the same result as that when a counter ion is added is obtained. Therefore, starting with water (pure water or the like) in which the electrolyte concentration, that is, impurities are reduced as much as possible. It is necessary to use it as a substance. However, electrolyze pure water etc.
That has not been considered before.

【0013】なお、H,H,O,Oなどの
ような酸化還元種は、電解生成後に精製することが可能
である。電解質溶液中で作ったこれら化学種を、H
オンまたはOHイオンを含む水に添加してもよい。ど
ちらにしても対イオンを添加しないでHイオンまたは
OHイオンを含む水を得ることが必要である。
Incidentally, redox species such as H 2 O 2 , H 2 , O 2 , and O 3 can be purified after electrolytic generation. These species made in an electrolytic solution, H + ions or OH - may be added to the water containing ions. In either case, it is necessary to obtain water containing H + ions or OH ions without adding a counter ion.

【0014】本発明は、電気抵抗が0.01MΩ/cm
以上の純水または10MΩ/cm以上の超純水を電気化
学的に処理することにより、対イオンを添加しないでH
イオン、または、OHイオンを生成し、これらをH
、OH・ラジカル、H・ラジカル、H,O
などの酸化還元種を組み合わせ、洗浄および表面処
理に適した水を提供することを目的とする。
According to the present invention, the electric resistance is 0.01 MΩ / cm.
By electrochemically treating the above pure water or ultrapure water of 10 MΩ / cm or more, H
+ Ions or OH ions, which are converted to H
2 O 2 , OH radical, H radical, H 2 , O 2 ,
An object is to provide water suitable for cleaning and surface treatment by combining redox species such as O 3 .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段及び作用】Means and Action for Solving the Problems 電気化学反応Electrochemical reaction
は、電極の反応の起こりやすさの目安である反応過電圧Is the reaction overvoltage, which is a measure of the likelihood of electrode reaction.
に強く依存することが知られている。理想的な白金の水It is known to depend strongly on Ideal platinum water
素過電圧は、0Vと非常に小さいので、カソード極であSince the element overvoltage is very small at 0 V,
る白金の表面に吸着したHイオンは、容易に水素原子H + ions adsorbed on the surface of platinum
に還元された後、速やかにHガスに変わる。図1の電After being reduced to H 2 , it is quickly changed to H 2 gas. Fig. 1
解槽においてアノード極とカソード極に白金を用い、イPlatinum was used for the anode and cathode electrodes in the
オン交換膜としてナフィオン117を用いたとしてもpEven if Nafion 117 is used as the on-exchange membrane, p
Hの変化が得られない。そこで、白金に比べて水素過電No change in H is obtained. Therefore, hydrogen overcharge compared to platinum
圧が0.6Vと高い炭素を電極に用いると、HイオンIf the pressure is as high as 0.6 V and carbon is used for the electrode, H + ion
の還元反応が起こりにくくなり、電極周囲のH+ イオReaction of H + ion around the electrode
ン濃度が増加する。このような状況の電極に通水する事Concentration increases. Pass water through the electrode in such a situation
により、Hイオンが部分的に除去される。この結果対As a result, H + ions are partially removed. This result
イオンがなく、Hイオン濃度が高く酸性の水が得られNo ions, high H + ion concentration and acidic water
ることになる。なお一部のHイオンは、H・ラジカルWill be. Some H + ions are H radicals
(H原子)またはHガスに還元されることにより、電(H atom) or H 2 gas,
解液には還元性の化学種が含まれることになり、本発明The lysis solution will contain reducing species,
の目的の一つである対イオンを含まず、酸性かつ還元性It is acidic and reducible without the counter ion which is one of the purposes of
の液が得られることになる。カーボンとしては500℃Will be obtained. 500 ° C for carbon
から800℃の比較的低温で焼成したものが望ましい。Baked at a relatively low temperature of from 800 to 800 ° C.
低温焼成カーボンは、電気抵抗が大きいので、例えば1Low-temperature fired carbon has a large electric resistance.
000℃以上で焼成したカーボンの上にさらに500〜500 ~ on carbon fired above 000 ° C
800℃で焼成したカーボンをコーティングしてもよMay be coated with carbon fired at 800 ° C
い。このような液を得るためには、白金より水素過電圧No. To obtain such a liquid, a hydrogen overvoltage
が高い電極材料を使用すればよく、カーボン電極に限定Use only electrode materials with high carbon content, limited to carbon electrodes
されるものではない。水銀およびその金属化合物、鉛なIt is not something to be done. Mercury and its metal compounds, lead
ども有用である。イオン交換膜もナフィオン117に限Useful for everyone. Ion exchange membrane is also limited to Nafion 117
定されるものでないが、フッ素樹脂に−SOH基、まAlthough not intended to be constant, -SO 3 H group in the fluorine resin, or
たは−COOH基が結合した材料が望ましい。電解条件Or a material to which a -COOH group is bonded is desirable. Electrolysis conditions
として電流密度が低い方が望ましく、約20mA/cmIt is preferable that the current density is low, and about 20 mA / cm
以下が適している。電極表面の流速は速い方が望まし 2 or less is suitable. It is desirable that the flow velocity on the electrode surface be faster.
く、電極表面の線速度として1cm/secが望ましIt is desirable that the linear velocity on the electrode surface be 1 cm / sec.
い。なお、図2に示す電解槽において中間室に酸を入れNo. In the electrolytic cell shown in FIG.
ると、陽イオン交換樹脂膜により、陰イオンは排除されThe anion is eliminated by the cation exchange resin membrane
て、Hイオンをカソード室に供給することが可能となThus, it is possible to supply H + ions to the cathode chamber.
り、より強い酸性の液が得られる。And a more acidic liquid is obtained.

【0016】 対イオンをもたないHイオン、またはO
イオンを含む水溶液を得るためには、原水として純
水または超純水を用いることが必要である。純水を電解
する事は、電気抵抗が高いため通常困難であるが、図1
または図2に示す電解槽を用いることにより可能とな
る。
[0016] does not have a counter ion H + ions or O,
H - In order to obtain an aqueous solution containing ions, it is necessary to use pure water or ultrapure water as raw water. Electrolysis of pure water is usually difficult due to high electrical resistance.
Alternatively, it becomes possible by using the electrolytic cell shown in FIG.

【0017】 以下で、これら電解槽の構造について説明
する。
[0017] In the following, a description is given of the structure of these electrolytic cells.

【0018】 図1に示すように、イオン交換膜1の両側
にカソード極2とアノード極3を密着させた構造の電解
槽4が用いられる。カソード室9には、入口5および出
口6が設けられ、またアノード室10には、入口7およ
び出口8が設けられる。このような構成において、イオ
ン交換膜として例えばフッ素樹脂に陽イオン交換基(−
SOH基)を導入した陽イオン交換膜を用いると、電
解電圧数ボルト(V)にまで下げることが可能となり、
純水または超純水の電解が容易に行える。
As shown in FIG . 1, an electrolytic cell 4 having a structure in which a cathode 2 and an anode 3 are closely attached to both sides of an ion exchange membrane 1 is used. The cathode chamber 9 is provided with an inlet 5 and an outlet 6, and the anode chamber 10 is provided with an inlet 7 and an outlet 8. In such a configuration, for example, a cation exchange group (-
When a cation exchange membrane into which SO 3 H group is introduced is used, it is possible to lower the electrolysis voltage to several volts (V),
Electrolysis of pure water or ultrapure water can be easily performed.

【0019】 アノード極では、OまたはOなどの酸
化性物質が生成され、これがイオン交換膜を介してカソ
ード室に移行し、カソード極で生成される還元種の性能
が、低下する場合が考えられる。これらの問題が懸念さ
れるときは、図2に示す電解槽が有効である。図2の電
解槽25において11および12はイオン交換膜、13
はカソード極、14はアノード極、15はカソード室2
1の入口、16は同出口、17はアノード室22の入
口、18は同出口、19は中間室23の入口、20は同
出口である。中間室23には、溶存酸素濃度(DO)を
低減した水を通水する事により、アノード極で生成した
酸化性物質の透過を防止する。高純度の窒素N2 (ま
たはアルゴンAr)ガスを用いて溶存酸素濃度(DO)
を下げる。
At the anode electrode, an oxidizing substance such as O 2 or O 3 is generated, which is transferred to the cathode chamber via the ion exchange membrane, and the performance of the reduced species generated at the cathode electrode may be reduced. Conceivable. When these problems are concerned, the electrolytic cell shown in FIG. 2 is effective. In the electrolytic cell 25 shown in FIG.
Is a cathode electrode, 14 is an anode electrode, 15 is a cathode chamber 2
Reference numeral 1 denotes an inlet, 16 denotes the same outlet, 17 denotes an inlet of the anode chamber 22, 18 denotes the same outlet, 19 denotes an inlet of the intermediate chamber 23, and 20 denotes the same outlet. By passing water having a reduced dissolved oxygen concentration (DO) through the intermediate chamber 23, the permeation of oxidizing substances generated at the anode electrode is prevented. Dissolved oxygen concentration (DO) using high purity nitrogen N2 (or argon Ar) gas
Lower.

【0020】 図1に示す電解槽において、例えばアノー
ド極とカソード極に白金を用い、イオン交換膜としてデ
ュポン社製のナフィオン117を用いると、アノード極
で(5)式の反応が、カソード極で(2)式の反応が起
こる。具体的には、アノード極で生成されたH イオ
ンは、カソード極でHに還元され、アノード室の水お
よびカソード室の水とともに、pHの変化は観測されな
いことになる。ただし、アノード室の水はO発生のた
め酸化性に、カソード室の水はH発生のため還元性と
なるが、pHの変化がないため、本発明の目的は達成さ
れない。
In the electrolytic cell shown in FIG . 1, for example, platinum is used for the anode and the cathode, and Nafion 117 manufactured by DuPont is used as the ion exchange membrane. The reaction of equation (2) occurs. Specifically, H + ions generated at the anode are reduced to H 2 at the cathode, and no change in pH is observed with the water in the anode chamber and the water in the cathode chamber. However, the water in the anode chamber becomes oxidizing due to generation of O 2 , and the water in the cathode chamber becomes reducing due to generation of H 2, but the object of the present invention is not achieved because there is no change in pH.

【0021】次に図1の電解槽において、イオン交換膜
として陰イオン交換膜をアノード極とカソード極に白金
を用いた場合、陽イオン交換膜と異なり、カソード極で
ある白金の表面にはHイオンは存在しない。陰イオン
交換膜として具体的にナフィオン117とエチレンジア
ミン(NHCHCHNH)を反応させ、交換基
として−SONHCHCHNH基が結合したフ
ッ素樹脂性の膜が使用できる。H+ イオンが不足して
いる状態で電解するとカソード反応は(10)式あるい
は(11)式で示されるようにHOの還元分解反応と
なる。これらの式から明らかなように白金の周囲にOH
イオンが生成されるようになる。また同時にH・ラジ
カルまたはHガスが発生する。このようにして対イオ
ンがなくて、アルカリ性で還元性の水が得られる。
Next, in the electrolytic cell of FIG. 1, when platinum is used for the anode and cathode electrodes as the anion exchange membrane as the ion exchange membrane, unlike the cation exchange membrane, the surface of platinum which is the cathode electrode has H + Ions do not exist. Specifically, as an anion exchange membrane, a fluororesin membrane in which Nafion 117 is reacted with ethylenediamine (NH 2 CH 2 CH 2 NH 2 ) and an —SO 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 group is bonded as an exchange group can be used. . When electrolysis is performed in a state where the H + ions are insufficient, the cathode reaction becomes a reductive decomposition reaction of H 2 O as shown by the equation (10) or (11). As is clear from these equations, OH
- so ions are generated. At the same time, H radicals or H 2 gas are generated. In this way, alkaline and reducing water without counterions is obtained.

【0022】陰イオン交換膜としては、フッ素樹脂−S
NHCHCHNH基が結合した膜に限定され
るものでなく、陽イオン交換基が結合した交換膜ならば
使用可能である。この場合は、電解電流密度の高い方が
望ましく、5mA/cm以上が適している。通水速度
は電極表面の線速度として1cm/sec以上が望まし
い。電極として白金、パラジウム、ステンレス鋼、金、
銀、炭素鋼、ニッケル合金、鋼などアルカリ性の溶液中
で安定な金属が望ましい。この他に1000℃以上の高
温で焼成したグラファイトも有効である。
As the anion exchange membrane, fluororesin-S
The membrane is not limited to a membrane to which O 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 groups are bonded, and any exchange membrane to which cation exchange groups are bonded can be used. In this case, a higher electrolytic current density is desirable, and 5 mA / cm 2 or more is suitable. The water flow speed is desirably 1 cm / sec or more as a linear speed on the electrode surface. Platinum, palladium, stainless steel, gold,
A metal that is stable in an alkaline solution such as silver, carbon steel, nickel alloy, and steel is desirable. In addition, graphite fired at a high temperature of 1000 ° C. or more is also effective.

【0023】一方、アノード電解により水は酸化分解さ
れ、HOから(5)式または(8)式にしたがって、
イオンが生成される。図1の電解槽において、イオ
ン交換膜に陽イオン交換膜を使用すると、Hイオンは
カソード室に移行し、アノード室の液のpHは変化しな
い。陰イオン交換膜を用いると、Hイオンはカソード
室に移行せず、アノード室にとどまることになり、pH
は酸性側にシフトする。このときカソード極で生成され
るOHイオンは通水に除去すると、アノード側のpH
の変化は大きくなる。さらにアノード電解液は(5)式
と(8)からわかるようにOまたはOガスが発生
し、酸化性能をもつことになる。陰イオン交換膜とし
て、フッ素樹脂に−SONHCHCHNH基な
どの陰イオン交換基が結合している膜が望ましいが、陰
イオン交換基は特別な交換基に限定されるものではな
い。電解電流密度として2mA/cm以上が望まし
く、通水量は線速度として1cm/sec以上が望まし
い。電極材料としてアノード反応に安定な白金、パラジ
ウム、酸化鉛(β−PbO)が望ましい。
On the other hand, water is oxidatively decomposed by anodic electrolysis, and is converted from H 2 O according to the equation (5) or (8).
H + ions are generated. In the electrolytic cell of FIG. 1, when a cation exchange membrane is used as the ion exchange membrane, H + ions move to the cathode compartment, and the pH of the liquid in the anode compartment does not change. With the use of an anion exchange membrane, H + ions do not migrate to the cathode compartment, but remain in the anode compartment, and the pH increases.
Shifts to the acidic side. OH generated in this case the cathode - the ions removed in passing water, pH of the anode side
Changes are large. Further, as can be seen from the equations (5) and (8), the anode electrolyte generates O 2 or O 3 gas, and has an oxidation performance. As the anion exchange membrane, a membrane in which an anion exchange group such as —SO 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 group is bonded to a fluororesin is desirable, but the anion exchange group is not limited to a special exchange group. Absent. The electrolytic current density is desirably 2 mA / cm 2 or more, and the water flow rate is desirably 1 cm / sec or more as the linear velocity. As an electrode material, platinum, palladium, and lead oxide (β-PbO 2 ), which are stable to an anodic reaction, are desirable.

【0024】また、電解と異なる方法として、イオン交
換樹脂を用いてHイオンまたはOHイオンを含む水
を得る方法がある。例えば、−SOH基をもっイオン
交換樹脂を純水または超純水に浸漬したとき、一部の−
SOH基は下式のように −SOH←→−SO +H 一部解離する。この解離したHイオンが水の中に移行
するので、この水を用いることにより対イオンを添加し
ないでHイオンが存在する水を用いることが可能とな
る。一方、酸化還元種として、H、O、H
などは電解により生成できる。電解効率を上げるた
めに電解質溶液を用いてこれら酸化還元種を電解生成し
た後、精製することにより、不純物イオンを含まない酸
化還元種を得ることができる。以上のHイオンが存在
する水に酸化還元種を添加することにより、本発明の目
的の水が得られる。陽イオン交換樹脂としてフッ素樹脂
に−SOH基が結合したイオン交換樹脂、スチレン−
ジビニルベンゼン(DVB)樹脂に−SOH基が結合
したイオン交換樹脂が望ましい。具体的にはデュポン社
製のナフィオンNR−50、オルガノ社製のアンバーラ
イト(商品名;Amberlite)IR−116、I
R−118、IR−120B、IR−122、三菱化成
社製のダイアイオン(商品名;Diaion)SK10
2、SK104、SK1B、SK110、SK116、
ダウケミカル社製のダウエックス(商品名;Dowe
x)HCR−W2、HCR−S、HGR−Wなどが挙げ
られる。
Further, as a method different from the electrolyte, H + ions or OH ion exchange resins - a method of obtaining a water containing ions. For example, when immersing the ion-exchange resin having a -SO 3 H group in pure water or ultrapure water, a part of the -
The SO 3 H group is partially dissociated as follows : —SO 3 H →→ SO 3 + H + . Since the dissociated H + ions migrate into water, the use of water makes it possible to use water containing H + ions without adding a counter ion. On the other hand, H 2 , O 2 , H 2 O 2 ,
O 3 and the like can be generated by electrolysis. The redox species containing no impurity ions can be obtained by electrolytically producing these redox species using an electrolyte solution in order to increase the electrolysis efficiency and then purifying them. By adding the redox species to the water in which the above H + ions are present, the water of the present invention can be obtained. Ion exchange resin -SO 3 H group bonded to the fluorocarbon resin as the cation exchange resin, a styrene -
Ion exchange resin -SO 3 H group bonded to divinylbenzene (DVB) resin is preferable. Specifically, Nafion NR-50 manufactured by DuPont and Amberlite (trade name: Amberlite) IR-116, I manufactured by Organo.
R-118, IR-120B, IR-122, manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation, Diaion SK10
2, SK104, SK1B, SK110, SK116,
Dowex manufactured by Dow Chemical Company (trade name: Dowe)
x) HCR-W2, HCR-S, HGR-W and the like.

【0025】一方、OHイオンを含む水を作るときに
は、陰イオン交換樹脂を用いるとよい。陰イオン交換基
としてナフィオンNR−50とNHCHCHNH
を反応させた樹脂以外にスチレン−DVBに−N
(CH基、−NCOH(CH基が
結合したイオン交換樹脂が望ましい。具体的には、アン
バーライトIRA−401、IRA−402、IRA−
400、IRA−430、IRA−411、IRA−4
10(オルガノ社製)、Diaion SA11A、S
A12A、SA10A、SA21A、SA20A(三菱
化成社製)、ダウエックスSBP−P、SBR、SAR
(ダウケミカル社製)などが挙げられる。このようにO
イオンを含む水にH、O、OまたはH
を添加する事により本発明の目的の水が得られる。
On the other hand, when preparing water containing OH - ions, it is preferable to use an anion exchange resin. Nafion NR-50 and NH 2 CH 2 CH 2 NH as anion exchange groups
2 to the styrene-DVB other than the resin reacted with -N
+ (CH 3) 3 groups, -NC 2 H 5 OH (CH 3) ion exchange resin 2 group is attached is desirable. Specifically, Amberlite IRA-401, IRA-402, IRA-
400, IRA-430, IRA-411, IRA-4
10 (manufactured by Organo), Diaion SA11A, S
A12A, SA10A, SA21A, SA20A (Mitsubishi Kasei), Dowex SBP-P, SBR, SAR
(Manufactured by Dow Chemical Company). Like this
H 2 , O 2 , O 3 or H 2 O 2 is added to water containing H ions.
The water of the present invention can be obtained by adding water.

【0026】以上の方法により、対イオンを添加しない
で酸性でかつ、還元性または酸化性の水溶液およびアル
カリ性でかつ還元性または酸化性の水溶液を得ることが
できる。鉄系の金属表面酸化被膜の洗浄の場合、酸性で
かつ還元性の水溶液が有効である。両性酸化被膜を有す
るアルミニウム系金属の洗浄には酸性またはアルカリ性
でかつ還元性の水溶液が有効となる。シリコンウエハな
どの洗浄の場合用いる液性は汚染形態に依存するが、ま
ずHイオンまたはOHイオンと酸化性の物質を組み
合わせた溶液が適している。一方、塩化ビニール樹脂、
アクリル樹脂などの洗浄にはアルカリ性でかつ還元性の
水溶液が有効である。
By the above method, an acidic and reducing or oxidizing aqueous solution and an alkaline and reducing or oxidizing aqueous solution can be obtained without adding a counter ion. In the case of cleaning the iron-based metal surface oxide film, an acidic and reducing aqueous solution is effective. For washing the aluminum-based metal having the amphoteric oxide film, an acidic or alkaline and reducing aqueous solution is effective. Humoral used when washing, such as a silicon wafer is dependent on the contamination forms, firstly H + ions or OH - solution combining ion and the oxidizing substances are suitable. Meanwhile, vinyl chloride resin,
An alkaline and reducing aqueous solution is effective for washing acrylic resin and the like.

【0027】[0027]

【実施例】実施例1 図1に示す電解槽において、アノード極に80メッシュ
の白金を、カソード極として活性化網目状ガラスカーボ
ン(RVC)を用いた。白金の寸法は80×60mm
で、RVCの寸法は90×70×25mmでその表面積
は約800m/gである。
EXAMPLE 1 In the electrolytic cell shown in FIG. 1, 80 mesh platinum was used for the anode and activated mesh glass carbon (RVC) was used for the cathode. The size of platinum is 80 × 60mm
The dimensions of the RVC are 90 × 70 × 25 mm and its surface area is about 800 m 2 / g.

【0028】この電解槽を図3に示す装置に組み込ん
だ。26は電解槽、27はカソード室、28はアノード
室を示す。カソード室には配管31を継ぎ、出口側にタ
ンク29を設ける。タンクにたまった水は、循環ポンプ
30を用いて電解槽に再循環する。機器・配管の素材に
は4フッ化エチレン樹脂などフッ素樹脂を使用した。タ
ンクの容量は3リットルとし、循環水量は1リットル/
minとした。電解電流は0.5Aに設定し、約1MΩ
/cmの純水を定電流電解した。pHはガラス電極で測
定し、酸化還元電位は、参照電極として銀/塩化銀(A
g/AgCl)電極を、試料極として白金を用いて測定
した。
This electrolytic cell was incorporated in the apparatus shown in FIG. 26 indicates an electrolytic cell, 27 indicates a cathode chamber, and 28 indicates an anode chamber. A pipe 31 is connected to the cathode chamber, and a tank 29 is provided on the outlet side. The water accumulated in the tank is recirculated to the electrolytic cell using the circulation pump 30. Fluorine resin such as tetrafluoroethylene resin was used as the material of the equipment and piping. The capacity of the tank is 3 liters and the circulating water volume is 1 liter /
min. The electrolysis current is set to 0.5A and about 1MΩ
/ Cm of pure water was subjected to constant current electrolysis. The pH was measured with a glass electrode, and the oxidation-reduction potential was determined using silver / silver chloride (A
g / AgCl) electrode was measured using platinum as the sample electrode.

【0029】図4にpHの経時変化を示す。pHは電解
開始とともに酸性側にシフトし、10分後に約4.65
になった。溶出する可能性のある陰イオンとしてSO
2− とF− がある。電解液をサンプリングし、イオン
クロマトグラフィを用いて分析したところ各々の濃度は
0.1ppm以下であった。この電解液に0.01規定
の水酸化ナトリウム(NaOH水)を滴定したところ、
使用したNaOHの量はpHの測定値に対する理論的な
値より小さかったが、pHは中性に戻った。これらの結
果は電解液中にHイオンが生成されていることを示
す。一方、酸化還元電位として約−0.527Vの値が
得られた。一般的に、pH4.6の水の酸化還元電位は
約+0.25Vであり、電解液の酸化還元電位は、この
電位より卑の方向にあり、溶液は還元性であることがわ
かる。
FIG. 4 shows the change over time in pH. pH is electrolysis
Shifted to the acidic side with the start, and about 4.65 after 10 minutes
Became. SO as an anion that may elute4
2- And F-. Sampling the electrolyte
When analyzed using chromatography, each concentration was
It was 0.1 ppm or less. This electrolyte is 0.01N
When sodium hydroxide (NaOH water) was titrated,
The amount of NaOH used is a theoretical
Although less than the value, the pH returned to neutral. These conclusions
Fruit is H in the electrolyte+Indicates that ions are being generated
You. On the other hand, the value of about -0.527 V is
Obtained. In general, the redox potential of pH 4.6 water is
About +0.25 V, and the oxidation-reduction potential of the electrolyte is
The solution is more negative than the potential, indicating that the solution is reducible.
Call

【0030】この電解液の効果を確認するために、空気
中において700℃で約2分間加熱し、表面にFe
を形成させた炭素鋼を前述のタンクに浸漬し、洗浄し
た。図5に酸化物の溶出量の経時変化を示す。図中1の
曲線は前述のタンクにいれて電解液中で洗浄した結果を
示し、曲線2は純水中で洗浄した結果を示す。純水にお
ける酸化物の溶出量に比較して、電解液中の溶出量は1
桁以上大きくなっており、本発明の有効性がわかる。
In order to confirm the effect of this electrolytic solution, heating was performed at 700 ° C. for about 2 minutes in air, and Fe 3 O
The carbon steel formed with No. 4 was immersed in the above-mentioned tank and washed. FIG. 5 shows the change with time of the elution amount of the oxide. In the figure, the curve 1 shows the result of washing in the electrolytic solution in the above-mentioned tank, and the curve 2 shows the result of washing in pure water. Compared to the elution amount of oxide in pure water, the elution amount in the electrolytic solution is 1
This is more than an order of magnitude, which indicates the effectiveness of the present invention.

【0031】実施例2 図2に示す電解槽を用い、アノード極として寸法が80
×60cmで80メッシュの白金網を、カソード極とし
て外形寸法80×60mmのカーボン電極を用いた。カ
ーボン電極は、ポリカルボジイミドを出発物質として、
厚さ0.5mmのシート状で図6に示す形状に約200
0℃で焼成したものである。この電極の表面にさらに同
じ樹脂をコーティングした後、約750℃で再度焼成し
た。中間室は90×70×25cmの寸法で、その中に
陽イオン交換樹脂であるナフィオンNR50を約160
g充填した。隔膜であるイオン交換膜として陽イオン交
換膜であるナフィオン117を用いた。この電解槽を図
7に示す装置に組み込んだ。
Example 2 Using the electrolytic cell shown in FIG.
A 80-mesh platinum mesh with a size of 60 cm was used, and a carbon electrode with an outer size of 80 x 60 mm was used as a cathode. The carbon electrode uses polycarbodiimide as a starting material,
A sheet having a thickness of 0.5 mm and a shape shown in FIG.
It was fired at 0 ° C. After the same resin was further coated on the surface of this electrode, it was fired again at about 750 ° C. The intermediate chamber has dimensions of 90 × 70 × 25 cm, and contains Nafion NR50, which is a cation exchange resin, for about 160.
g. Nafion 117 as a cation exchange membrane was used as an ion exchange membrane as a diaphragm. This electrolytic cell was incorporated in the device shown in FIG.

【0032】図7において、電解槽32はカソード室3
3、中間室34およびアノード室35から構成される。
超純水製造装置36からポンプ37を用いてこの電解槽
に超純水を供給する。カソード電解された液は配管39
を通ってタンク38に溜められる。オーバーフローする
液は配管40を介して排出する。中間室に脱気した純水
を通水する。脱気用タンク41に純水を入れ、Nガス
ボンベ42から配管44を通し、バブラ43を用いてバ
ブリングする。バブリングしてDOを低減した純水を配
管46および循環ポンプ45を用いて中間室に供給す
る。なお、中間室の出口および入り口に止め弁47と4
8を取り付け、また機器・配管の接液面の材質は実施例
1と同様にフッ素樹脂とした。
In FIG. 7, the electrolytic cell 32 is a cathode chamber 3.
3. It comprises an intermediate chamber 34 and an anode chamber 35.
Ultrapure water is supplied from the ultrapure water production device 36 to the electrolytic cell using a pump 37. The solution subjected to cathodic electrolysis
And is stored in the tank 38. The overflowing liquid is discharged via a pipe 40. Pass degassed pure water to the intermediate room. Pure water is put into the degassing tank 41, and the water is bubbled from the N 2 gas cylinder 42 through the pipe 44 using the bubbler 43. Pure water with DO reduced by bubbling is supplied to the intermediate chamber using the piping 46 and the circulation pump 45. Stop valves 47 and 4 are provided at the exit and entrance of the intermediate chamber.
8 and the material of the liquid contact surface of the equipment / piping was a fluororesin as in Example 1.

【0033】流量1リットル/minで16.5MΩ/
cmの超純水を一方向に電解槽中を通水し、電解電流
0.25Aで定電流電解を行った。中間室にも流量0.
5リットル/minでNガスにより脱気した水を通水
した。DOは約20ppbであった。タンク38にガラ
ス電極と白金電極を入れてpHと酸化還元電位を測定し
た。pHは6〜5の範囲になり、酸化還元電位は約−
0.65Vであった。酸化還元電位は実施例1より一層
卑の方向にあり、より強い還元種が生成されていると考
えられる。還元種の候補の一つとしては例えばH・(水
素ラジカル)などが挙げられる。
At a flow rate of 1 liter / min, 16.5 MΩ /
cm of ultrapure water was passed through the electrolytic cell in one direction, and constant current electrolysis was performed at an electrolytic current of 0.25A. The flow rate is 0 in the intermediate chamber.
Water degassed with N 2 gas was passed at 5 liter / min. DO was about 20 ppb. The glass electrode and the platinum electrode were put in the tank 38, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH will be in the range of 6-5 and the redox potential will be about-
It was 0.65V. The oxidation-reduction potential is in a more negative direction than in Example 1, and it is considered that a stronger reducing species is generated. One of the reduced species candidates is, for example, H (hydrogen radical).

【0034】次に前述の電解槽においてカソード室と中
間室に設けたナフィオン117を取り外し、中間室に充
填したナフィオンNRとカーボン電極を直接接触させ
た。このとき中間室の出入口弁である弁47と弁48は
閉の状態にした。前述の電解条件と同じ流量1リットル
/min、電解電流0.25Aで定電流電解を行った。
pHは5〜4となり、より強い酸性の液が得られた。
Next, in the above-mentioned electrolytic cell, Nafion 117 provided in the cathode chamber and the intermediate chamber was removed, and Nafion NR filled in the intermediate chamber was brought into direct contact with the carbon electrode. At this time, the valves 47 and 48, which are the inlet and outlet valves of the intermediate chamber, were closed. Constant current electrolysis was performed at the same flow rate of 1 liter / min and electrolysis current of 0.25 A as in the above electrolysis conditions.
The pH was between 5 and 4, and a more acidic liquid was obtained.

【0035】実施例3 図1に示す電解槽において、イオン交換膜としてフッ素
樹脂に−SONHCHCHNH 基が結合した陰
イオン交換膜を用い、アノード極とカソード極に80メ
ッシュで80×60mmの白金を使用した。この電解槽
を実施例1と同様に図3の装置に組み込んだ1MΩ/c
mの純水を流量1リットル/minで循環し、電解電流
1.5Aで定電流電解を行った。ガラス電極と白金電極
とタンク2に入れてpHと酸化還元電位を測定した。図
8にpHの経時変化を示す。図から明らかなようにpH
は約15分後に10.5に到達した。酸化還元電位は約
−1.0Vになった。NaOHを純水に添加してpH1
0.5の水溶液を作ったときに酸化還元電位は約−0.
1Vであった。電解液の酸化還元電位は−0.1Vより
卑の方向にあり、強い還元性を示す。このように対イオ
ンを添加せずに、アルカリ性で還元性の電解液が得られ
た。
[0035] In the electrolytic cell shown in Example 3 Fig. 1, with a -SO 2 NHCH 2 CH 2 anion-exchange membrane NH 2 group is attached to the fluororesin as an ion-exchange membrane, at 80 mesh anode and cathode 80 × 60 mm platinum was used. 1 MΩ / c incorporating this electrolytic cell into the apparatus of FIG.
m of pure water was circulated at a flow rate of 1 liter / min, and constant current electrolysis was performed at an electrolysis current of 1.5 A. A glass electrode, a platinum electrode and the tank 2 were put into the tank 2 to measure pH and oxidation-reduction potential. FIG. 8 shows the change over time in pH. As can be seen from the figure,
Reached 10.5 after about 15 minutes. The oxidation-reduction potential became about -1.0V. NaOH is added to pure water to adjust pH1.
When an aqueous solution of 0.5 was prepared, the oxidation-reduction potential was about -0.1.
It was 1V. The oxidation-reduction potential of the electrolytic solution is in a direction lower than -0.1 V, and shows a strong reducing property. Thus, an alkaline reducing electrolyte was obtained without adding a counter ion.

【0036】ハンダ付けしたプリント基盤を対象にこの
電解液の洗浄効果を確認した。約50×50mmの一つ
のプリント基盤をタンク2の中でpH10の電解液に3
0秒間浸漬し、他のプリント基盤は1MΩ/cmの抵抗
の純水中に同じく30秒間浸漬した。浸漬後を各々のプ
リント基盤の表面を純水で流し洗いした。この流し洗い
した廃液の電導度を測定することによりプリント基盤表
面に残留したイオンの量を評価した。図9に流し洗いの
回数と廃液の電導度との関係を示す。図中曲線1はプリ
ント基盤を純水に浸漬した場合で、曲線2はプリント基
盤を電解液に浸漬した場合を示す。図からわかるように
電解液に浸漬した方が廃液の電導度が速やかに小さくな
る。このことから電解液は純水より洗浄効果が高いこと
がわかる。
The cleaning effect of this electrolytic solution was confirmed for a printed substrate soldered. One printed board of about 50 × 50 mm was placed in an electrolyte of pH 10 in a tank 2 for 3 hours.
The other printed circuit boards were immersed in pure water having a resistance of 1 MΩ / cm for 30 seconds. After immersion, the surface of each printed circuit board was rinsed with pure water. The amount of ions remaining on the surface of the print substrate was evaluated by measuring the conductivity of the waste liquid that had been washed off. FIG. 9 shows the relationship between the number of times of washing and the conductivity of the waste liquid. In the figure, curve 1 shows the case where the printed board is immersed in pure water, and curve 2 shows the case where the printed board is immersed in the electrolytic solution. As can be seen from the figure, the conductivity of the waste liquid decreases rapidly when immersed in the electrolytic solution. This indicates that the electrolytic solution has a higher cleaning effect than pure water.

【0037】実施例4 図2の電解槽においてアノード極とカソード極に80メ
ッシュで寸法が80×60mmの白金を、イオン交換膜
としてナフィオン117を用い、中間室にナフィオンN
R50を160g充填した。この例ではナフィオン11
7とカソード極の間に四フッ化エチレン樹脂性で100
メッシュの網をスペーサーとして挿入した。この電解槽
を図6に示すワンスルー方式の装置に組み込んだタンク
にガラス電極と白金電極を浸漬し、電解液のpHと酸化
還元電位を測定した。電気抵抗16.5MΩ/cmの超
純水を流量1リットル/minで通水し、電解電流1.
5Aで定電流電解した。pHは9.5から10の間に入
り、酸化還元電位は約−0.8Vを示した。このように
スペーサーを挿入することにより、白金カソード極表面
におけるHイオンの吸着量を低減するとHOの還元
分解が起こることが立証された。
Example 4 In the electrolytic cell shown in FIG. 2, platinum having a size of 80 × 60 mm and 80 × 60 mm was used for the anode and the cathode, and Nafion 117 was used as the ion exchange membrane.
160 g of R50 were charged. In this example, Nafion 11
7 between the cathode and the cathode, 100
A mesh net was inserted as a spacer. A glass electrode and a platinum electrode were immersed in a tank in which this electrolytic cell was incorporated into a one-through system shown in FIG. 6, and the pH and the oxidation-reduction potential of the electrolytic solution were measured. Ultrapure water having an electric resistance of 16.5 MΩ / cm was passed at a flow rate of 1 liter / min, and an electrolytic current of 1.
Constant current electrolysis was performed at 5 A. The pH was between 9.5 and 10, and the oxidation-reduction potential was about -0.8V. It has been proved that the insertion of the spacer reduces the amount of H + ions adsorbed on the surface of the platinum cathode to cause reductive decomposition of H 2 O.

【0038】実施例5 図1の電解槽において、イオン交換膜に−SONHC
CHNH 基をもつ陰イオン交換膜を用い、アノ
ード極とカソード極に80メッシュで80×60mmの
白金を用いた。この電解槽を実施例2と同様に図3に示
す循環型の装置に組み込んだ。ただし、実施例2と異な
り、循環ラインにアノード室をつないだ。すなわちアノ
ード電解液を循環させた。タンクにガラス電極と白金電
極を浸漬した。
Example 5 In the electrolytic cell of FIG. 1, -SO 2 NHC was used for the ion exchange membrane.
An anion exchange membrane having H 2 CH 2 NH 2 groups was used, and platinum of 80 × 60 mm with 80 mesh was used for the anode and the cathode. This electrolytic cell was incorporated in a circulation type apparatus shown in FIG. However, unlike Example 2, the anode chamber was connected to the circulation line. That is, the anode electrolyte was circulated. A glass electrode and a platinum electrode were immersed in the tank.

【0039】電気抵抗1MΩ/cmの純水を1リットル
/minの流量で循環し、0.5Aの電流で定電流電解
した。図10にpHの経時変化を示す。15分後にpH
は4.75に到達した。また酸化還元電位は+0.4V
と貴の方向にシフトし、酸性で酸化性の電解液が得られ
た。
Pure water having an electric resistance of 1 MΩ / cm was circulated at a flow rate of 1 liter / min, and was subjected to constant current electrolysis at a current of 0.5 A. FIG. 10 shows the change over time in pH. PH after 15 minutes
Reached 4.75. The oxidation-reduction potential is + 0.4V
And an acidic electrolyte solution was obtained.

【0040】実施例6 図2の電解槽において、アノード極とカソード極に80
メッシュで寸法80×60mmの白金を用い、中間室に
ナフィオンNR−50を約160g充填した。この例で
はアノード極とナフィオンNR−50の間のイオン交換
膜を除去し、カソード極とナフィオンNR−50の間の
みナフィオン117を挿入した。この電解槽を実施例2
で用いた図7に示す装置に組み込んだ。ただし、実施例
2と異なり、アノード室をワンスルーのラインに継い
だ。具体的にはアノード室を33に、カソード室を35
とした。さらに中間室の出入口の弁48と47は閉にし
た。流量1リットル/minで16.5MΩ/cmの超
純水をワンスルーで電解槽に通し、電流1.5Aで定電
流電解した。タンク38にガラス電極と白金電極を入れ
てpHと酸化還元電位を測定した。pHは5〜4に低下
し、酸化還元電位は約0.45Vであった。単純に酸を
用いてpHを5〜4にしたとき、酸化還元電位は0.2
〜0.3Vである。電解液の電位はこの電位より貴の方
向にあり酸化性であることがわかる。さらに電解液から
が発生していたのでこの酸化還元電位にはOが寄
与していると考えられる。
Example 6 In the electrolytic cell shown in FIG.
Approximately 160 g of Nafion NR-50 was filled in the intermediate chamber using platinum having a mesh size of 80 × 60 mm. In this example, the ion exchange membrane between the anode and Nafion NR-50 was removed, and Nafion 117 was inserted only between the cathode and Nafion NR-50. Example 2
It was incorporated into the device shown in FIG. However, unlike Example 2, the anode chamber was connected to a one-through line. Specifically, the anode chamber is 33 and the cathode chamber is 35
And Further, the valves 48 and 47 at the entrance and exit of the intermediate chamber were closed. Ultra-pure water of 16.5 MΩ / cm was flowed through the electrolytic cell at a flow rate of 1 liter / min in a one-through manner, and subjected to constant current electrolysis at a current of 1.5 A. The glass electrode and the platinum electrode were put in the tank 38, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH dropped to 5-4 and the redox potential was about 0.45V. When the pH is simply adjusted to 5 to 4 using an acid, the oxidation-reduction potential becomes 0.2
0.30.3V. It can be seen that the potential of the electrolyte is more noble than this potential and is oxidizing. Further, since O 3 was generated from the electrolytic solution, it is considered that O 3 contributed to this oxidation-reduction potential.

【0041】実施例7 スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂IR−120B(オ
ルガノ社製)のイオン交換基(Na形)を、まず濃硫酸
を用いて−SONaを−SOH形に変化させ、イオ
ン交換樹脂は純水で充分洗浄した。最終洗浄液を100
mlサンプリングし、これに0.01モル(M)の塩化
バリウムの水溶液を10cc添加したが沈澱の発生はみ
られなかった。この結果からイオン交換樹脂から溶出す
るSO 2−イオンは0.1ppm以下と判断される。
Example 7 Styrene-based strongly acidic cation exchange resin IR-120B (E
First, concentrated sulfuric acid was added to the ion-exchange group (Na form)
Using -SO3Na to -SO3Change to H type
The exchange resin was sufficiently washed with pure water. 100 final washings
ml sampled, and 0.01 mol (M)
10cc of barium aqueous solution was added, but precipitation did not occur.
I couldn't. From this result, it elutes from the ion exchange resin.
SO4 2-The ions are determined to be 0.1 ppm or less.

【0042】イオン交換樹脂を5gとり、これを約1M
Ω/cmの純水にl00ccに添加し、10分間放置す
る。上澄み液をとり、ガラス電極でpHを測定したとこ
ろ3.6の値が得られた。上澄み液40mlに0.01
MのNaOH水を0.4ml添加したところガラス電極
のpHは6.3を示した。この結果から上澄み液の中に
イオンが存在していることがわかる。すなわち対イ
オンを添加しないで酸性の液が得られたことになる。こ
れに30%のHを添加することにより、対イオン
を添加しないで酸でかつ酸化性の液が得られる。
Take 5 g of ion exchange resin, and add about 1 M
Add 100 cc to Ω / cm pure water and leave for 10 minutes. The supernatant was taken and the pH was measured with a glass electrode. A value of 3.6 was obtained. 0.01 in 40 ml of supernatant
When 0.4 ml of M NaOH aqueous solution was added, the pH of the glass electrode was 6.3. From this result, it can be seen that H + ions are present in the supernatant. That is, an acidic liquid was obtained without adding a counter ion. By adding 30% H 2 O 2 to this, an acid and oxidizing liquid can be obtained without adding a counter ion.

【0043】この液の効果を、ガラス表面に付着した指
紋の除去速度により評価した。前述の酸性の水40ml
に30%Hを1g添加した液と、純水に30%H
を1g添加した液を準備した。指紋をつけたガラ
スを2枚用意し、各々の液に浸漬し、約1時間容器で放
置した。1時間表面の状況を観察したところ、酸性の液
に浸漬したガラスの表面の指紋は除去されるが、純水の
方は指紋が残留していた。これらの結果から酸性でかつ
酸化性の液の有効性が判断される。
The effect of this liquid was measured by using the finger attached to the glass surface.
The evaluation was made based on the pattern removal speed. 40 ml of the above acidic water
30% H2O21g and 30% H in pure water
2O 21 g was prepared. Gala with fingerprint
Prepare two pieces of glass, immerse them in each solution, and release in a container for about 1 hour.
Was placed. After observing the surface condition for 1 hour,
Fingerprints on the surface of the glass immersed in
One had a fingerprint left. From these results it is acidic and
The effectiveness of the oxidizing liquid is determined.

【0044】実施例8 図2の電解槽において、アノード極に80メッシュで、
寸法が80×60mmの白金を用い、カソード極には実
施例2と同様に、表面層に約750℃で焼成したカーボ
ンを有するカーボン電極を用いて、隔膜としてナフィオ
ン117とナフィオン117より陰イオン排除能力の高
いナフィオン324の両方を重ねて用いた。中間室に
は、アンバーライトl5(オルガノ社製)を170g充
填した。この電解槽を図7に示す装置に組み込んだ。
Example 8 In the electrolytic cell shown in FIG.
A platinum electrode having a size of 80 × 60 mm is used, and a cathode electrode is made of a carbon electrode having carbon fired at about 750 ° C. as in Example 2, and anions are eliminated from Nafion 117 and Nafion 117 as a diaphragm. Both competent Nafion 324 were used in tandem. The intermediate chamber was filled with 170 g of Amberlite 15 (manufactured by Organo Corporation). This electrolytic cell was incorporated in the device shown in FIG.

【0045】図7における超純水製造装置36から、ポ
ンプ37を用いて電解槽のカソード室33に超純水を供
給する。カソード電解された液は、配管39を介してタ
ンク38に溜められる。オーバーフローした液は、配管
40を通じて排出される。中間室タンク41には、H
イオンをより多く供給するために、ポリアクリル酸を
0.0lM溶解させた液を入れる。なお、ポリアクリル
酸自体は、陽イオン交換膜により、カソード室ヘ移行す
ることはない。この液をNガスボンベ42から配管4
4を介し、バブラー43を用いてバブリングする。バブ
リングして溶存酸素濃度(DO)を低減した液を、配管
46及び循環ポンプ45を用いて中間室に供給する。
Ultrapure water is supplied from the ultrapure water producing apparatus 36 shown in FIG. The solution subjected to cathodic electrolysis is stored in a tank 38 via a pipe 39. The overflowed liquid is discharged through the pipe 40. In the intermediate chamber tank 41, H +
In order to supply more ions, a solution in which polyacrylic acid is dissolved at 0.01M is added. The polyacrylic acid itself does not move to the cathode chamber by the cation exchange membrane. Pipe the liquid from the N 2 gas cylinder 42 4
4 and bubbling with a bubbler 43. The liquid in which the dissolved oxygen concentration (DO) has been reduced by bubbling is supplied to the intermediate chamber using the piping 46 and the circulation pump 45.

【0046】流量1リットル/minで、16.5MΩ
/cmの超純水を一方向になるようにして、カソード室
内に通水する。この状態で、電解電流0.25Aの定電
流解析を行った。中間室には、脱気したポリアクリル酸
水溶液を0.5リットル/minで通水した。タンク3
8に、ガラス電極と白金電極を挿入し、pHと酸化還元
電位を測定した。pHは5〜4に低下し、酸化還元電位
は約−0.7Vであった。中間室にポリアクリル酸溶液
を入れることにより、実施例2と比べより強い酸性の液
が得られた。
At a flow rate of 1 liter / min, 16.5 MΩ
/ Cm of ultrapure water is allowed to flow in the cathode chamber in one direction. In this state, a constant current analysis at an electrolytic current of 0.25 A was performed. A deaerated aqueous solution of polyacrylic acid was passed through the intermediate chamber at 0.5 L / min. Tank 3
8, a glass electrode and a platinum electrode were inserted, and the pH and the oxidation-reduction potential were measured. The pH dropped to 5-4 and the redox potential was about -0.7V. By placing the polyacrylic acid solution in the intermediate chamber, a stronger acidic liquid was obtained than in Example 2.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上で説明したように、本発明により、
Cl、SO 2−、NO などの陰イオンおよびN
、Kなどの陽イオンを用いずに酸化還元性能を有
する酸性またはアルカリ性の液を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
Anions such as Cl , SO 4 2− , NO 3 and N
An acidic or alkaline liquid having redox performance can be obtained without using cations such as a + and K + .

【0048】また本発明により以下に挙げる効果が得ら
れる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0049】酸性で還元性の液は、金属表面の酸化被膜
または錆の溶解除去すること、シリコンウエハの酸化を
防止しながら表面を洗浄することなどに有効である。さ
らに大きな利点は洗浄後に金属の腐食を進行させるCl
イオンまたシリコン半導体の電子のトラップ源とな
る。Na、Kイオンなどの有害なイオンが残留しな
いので最終洗浄のため純水または超純水の使用量を低減
することが可能となる。酸性で酸化性の液は、シリコン
ウエハ、ガラスなどの表面に付着した有機物の分解除去
に有効である。アルカリ性で還元性の液を用いるとプリ
ント基盤などの表面に残留したClイオンなどの除去
速度が単なる純水よりも大きくなる。このように電解液
を用いるとイオン性不純物の除去速度が大きくなり冷却
用水の低減が可能となる。
The acidic and reducing liquid is effective for dissolving and removing an oxide film or rust on a metal surface, and for cleaning a surface while preventing oxidation of a silicon wafer. An even greater advantage is that Cl can promote metal corrosion after cleaning.
It is a trap source for ions or electrons of silicon semiconductors; Since harmful ions such as Na + and K + ions do not remain, the amount of pure water or ultrapure water used for final cleaning can be reduced. The acidic oxidizing liquid is effective for decomposing and removing organic substances attached to the surface of a silicon wafer, glass, or the like. Cl remains on the surface, such as with the printed circuit board reducing the liquid alkaline - removal rate of such ion is greater than just pure water. When the electrolytic solution is used, the removal rate of the ionic impurities is increased, and the cooling water can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で用いる電解槽の構成概要一例を示した
図、
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration outline of an electrolytic cell used in the present invention,

【図2】本発明で用いる電解槽の構成概要を示した図、FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an electrolytic cell used in the present invention;

【図3】実施例1で用いた試験装置の構成概要を示した
図、
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration of a test apparatus used in Example 1.

【図4】実施例1の結果を示した図、FIG. 4 is a diagram showing the results of Example 1.

【図5】実施例1の結果を示した図、FIG. 5 is a diagram showing the results of Example 1.

【図6】実施例2で用いた電解槽に組み込むカーボン電
極を示した図、
FIG. 6 is a diagram showing a carbon electrode incorporated in the electrolytic cell used in Example 2,

【図7】実施例2で用いた試験装置の構成概要を示した
図、
FIG. 7 is a diagram showing an outline of the configuration of a test apparatus used in Example 2.

【図8】実施例3の結果を示した図、FIG. 8 is a diagram showing the results of Example 3.

【図9】実施例5の結果を示した図。FIG. 9 shows the results of Example 5.

【符号の説明】 1…イオン交換膜、2…カソード極、3…アノード極、
4…電解槽、5…カソード室入、6…カソード室出口、
7…アノード室入口、8…アノード室出口、9…カソー
ド室、10…アノード室、11、12…イオン交換膜、
13…カソード極、14…アノード極、15…カソード
室入口、16…カソード室出口、17…アノード室入
口、18…アノード室出口、19…中間室入口、20…
中間室出口、21…カソード室、22…アノード室、2
3…中間室、25…電解槽、26…電解槽、27…カソ
ード室、28…アノード室、29…タンク、30…循環
ポンプ、31…配管、32…電解槽、33…カソード
室、34…中間室、35…アノード室、З6…超純水製
造装置、37…ポンプ、38…タンク、39…配管、4
0…廃液配管、41…脱気用タンク、42…窒素ボン
ベ、43…バブラー、44…窒素ガス配管、45…ポン
プ、46…配管、47…中間室入口、48…中間室出
口。
[Description of Signs] 1 ... Ion exchange membrane, 2 ... Cathode electrode, 3 ... Anode electrode,
4 ... electrolyzer, 5 ... into the cathode chamber, 6 ... outlet in the cathode chamber,
7 ... Anode compartment inlet, 8 ... Anode compartment outlet, 9 ... Cathode compartment, 10 ... Anode compartment, 11, 12 ... Ion exchange membrane,
13: cathode electrode, 14: anode electrode, 15: cathode chamber inlet, 16: cathode chamber outlet, 17: anode chamber inlet, 18: anode chamber outlet, 19: intermediate chamber inlet, 20 ...
Intermediate chamber outlet, 21: cathode chamber, 22: anode chamber, 2
3 ... Intermediate chamber, 25 ... Electrolyzer, 26 ... Electrolyzer, 27 ... Cathode, 28 ... Anode, 29 ... Tank, 30 ... Circulation pump, 31 ... Piping, 32 ... Electrolyzer, 33 ... Cathode, 34 ... Intermediate chamber, 35 Anode chamber, # 6 Ultrapure water production equipment, 37 Pump, 38 Tank, 39 Pipe, 4
0: Waste liquid pipe, 41: Degassing tank, 42: Nitrogen cylinder, 43: Bubbler, 44: Nitrogen gas pipe, 45: Pump, 46: Pipe, 47: Intermediate chamber inlet, 48: Intermediate chamber outlet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 寿正 東京都練馬区中村1−1−13−1401 Fターム(参考) 4D050 AB11 BB02 BD04 CA10 4D061 DA03 DB07 EA02 EB04 EB13 EB28 EB29 EB30 EB31 EB35 FA08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshimasa Hashimoto 1-1-13-1401 Nakamura, Nerima-ku, Tokyo F-term (Reference) 4D050 AB11 BB02 BD04 CA10 4D061 DA03 DB07 EA02 EB04 EB13 EB28 EB29 EB30 FAEB EB31 EB35 FA08

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 純水の電気分解により、陰イオン濃度に
比べて水素(H+イオン)濃度を過剰にした洗浄用水。
1. A washing water in which the concentration of hydrogen (H + ions) is made larger than that of anions by electrolysis of pure water.
【請求項2】 純水の電気分解により、陽イオン濃度に
比べて水酸(OH-イオン)濃度を過剰にした洗浄用
水。
Wherein the electrolysis of pure water, hydroxyl compared to cation concentration (OH - ions) washing water that excessive concentration.
【請求項3】 請求項1において、陰イオン濃度に比べ
てH+イオンが過剰な水に酸化還元物質を共存させた洗
浄用水。
3. The cleaning water according to claim 1, wherein the redox substance is made to coexist in water having an excess of H + ions as compared with the anion concentration.
【請求項4】 請求項1において、陽イオン濃度に比べ
てOH-イオンが過剰な水に酸化還元物質を共存させた
洗浄用水。
4. The cleaning water according to claim 1, wherein an OH - ion is present in excess of cation concentration in the water and a redox substance coexists.
【請求項5】 純水または超純水を電解することによ
り、陰イオンを添加しないで、洗浄用水中にH+イオン
と酸化還元物質を生成する方法。
5. A method for producing H + ions and a redox substance in cleaning water without adding an anion by electrolyzing pure water or ultrapure water.
【請求項6】 純水または超純水を電解することによ
り、陽イオンを添加しないで、洗浄用水中にOH-イオ
ンと酸化還元物質を生成する方法。
6. A method for producing OH - ions and a redox substance in washing water without adding cations by electrolyzing pure water or ultrapure water.
【請求項7】 請求項5において、隔膜構造物として陽
イオン交換膜及び陽イオン交換樹脂を、カソード極とし
て600〜800℃で有機物を焼成したカーボンを表面
に保持する電極を用いて、H+イオンと水素原子、水素
分子または過酸化水素を生成する方法。
7. The method of claim 5, the cation exchange membrane and a cation exchange resin as a diaphragm structure, a carbon obtained by firing an organic material at 600 to 800 ° C. as the cathode electrode using an electrode held on the surface, H + A method of producing ions and hydrogen atoms, hydrogen molecules or hydrogen peroxide.
【請求項8】 請求項5において、隔膜構造物として陽
イオン交換膜及び陽イオン交換樹脂を、アノード極とし
て白金またはβ型酸化鉛を用いて、H+とオゾン、酸素
分子を生成する方法。
8. The method according to claim 5, wherein a cation exchange membrane and a cation exchange resin are used as a membrane structure, and platinum or β-type lead oxide is used as an anode electrode to generate H + , ozone, and oxygen molecules.
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