論文紹介「電解イオン水を用いた新しい洗浄技術」(2002/03/05)

　電解イオン水に超音波を照射したものの、ＴＦＴ−ＬＣＤ基板表面の不純物除去効果について調べた。電解イオン水とメガヘルツ帯の超音波照射の相乗効果でラジカルが生成し、電解イオン水の持つ酸化種、還元種の反応を促進させることが示唆された。

　イオンを含んだ水を電気分解すると、アノード（陽極）側では酸性で酸化性の水を、カソード（陰極）側ではアルカリ性で還元性の水を製造することができる。

　電解漕を三漕式とし、イオン交換樹脂を組み込み、電極に貴金属合金を使用することで、電解層からの不純物発生を極力抑えた。目的に応じて超純水に電解質を添加して電解すると、より広範囲のpHおよび酸化還元電位（ORP）を有する電解水を製造することができる。電解によって生成される酸素、水素などのガスは、水を取り出すときに分離し、気泡の無い水を利用できるようにした。

　超純水を電解して得た純水電解カソード水は中性で還元性、純水電解アノード水は中性で三日制を示す。NH₄Clを添加するとカソード水は酸性で強酸化性、HClを添加するとアノード水は酸性で強酸化性になる。強酸化性は、電解によって生成した溶存O₃、溶存ClO_xの酸化力によるもので、強還元性は溶存H₂の還元力による。

　純水電解カソード水およびアノード水に、大気開放下で液を1l/minでオーバーフローさせながら0.95MHz、出力1200W、容積11lの装置で超音波を４０分照射した。また、HClを10mMol/l, NH₄OHを2mMol/lそれぞれ添加た水の電解も行った。ラジカルトラップ剤として、DMPO(5,5-dimethl-lpyrroline-N-oxide)を用いて、導電率測定やESR測定を行った。ESR測定では、HラジカルやOHラジカルを観測することができる。

　超音波照射によって、液の比抵抗が減少した。カソード水中ではNH₄⁺イオンが40ppb生成した。これは、溶存H₂を含むことで還元性の液であるカソード水に大気からとけ込んだN₂がメガソニックで還元されて、NH₄⁺イオンが生じたと考えられる。アノード水中には、NO₂^-、NO₃^-がそれぞれ250ppb,180ppb生成した。酸化性の液であるカソード水に大気からとけ込んだN₂が、メガソニックによって酸化されてNO₂^-,NO₃^-イオンが生成したと考えられる。

　HClを添加した場合は超音波無しでもOHラジカルが生成した。超純水、電解カソード水も、超音波照射によりOHラジカルを生成した。Arをバブリングしてから超音波照射した水ではOHラジカルとともにHラジカルも検出された。

　弱アルカリで還元性の電解カソード水は、通常のアルカリ洗浄にくらべて除去効果が高いことが報告されている。

　0.1ppmのNH₄OHを添加した水に超音波を照射し、ガラス基板上の平均１ミクロンのアルミナ粒子（等電点pH9-10)の除去効果を調べたところ、還元性の電解カソード水の粒子除去効果が高いことがわかった。また、不明粒子汚染のあった製膜済みＩＴＯ薄膜付き基板上の粒子除去効果も認められた。