KR100342720B1 - 고밀도액화가스를사용하는세정수단 - Google Patents

Abstract

폐쇄된 재순환 시스템에 있어서, 고밀도 액화가스를 채용한 세정수단이다. 고밀도 액화가스의 폐쇄된 재순환시스템에 있어서, 내압세정기(1)에는 복수의 전세정용 노즐(3)과 압축액체(5) 팽창용의 저압실(10)과 음파발생장치(12), 회전날개(11)의 강제교반장치를 배치하여 버블링을 수반하는 강력세정을 달성하고, 세정처리액을 수취하는 내압회수용기(14)는 세정기(1)보다 아래쪽에 위치되어 부착 및 이탈이 자유롭게 부착한 드레인봄베(16)를 아래쪽에 매달아 설치함과 함께, 온도조절기(15)를 내장하여 이 전세정의 오염액을 분실기능으로 바로 내압세정실로부터 수취하는 것으로 하고, 또한, 상위의 고밀도액화가스 공급실린더(18)와 기상연락시키고, 그 온도조절기(15)에 의한 기화로 용매분리반송을 이룸과 함께 오염물 침전농축액을 드레인봄베(16)를 통하여 배제하도록 하여, 고효율세정, 고압발생장치가 불필요한 비용지출항목감소화를 실현하였다.

Description

고밀도 액화가스를 사용하는 세정수단

내압(耐壓)세정기내에 반도체 등의 피세정물을 수납하고, 적절한 공급수단에 의하여, 초임계(超臨界)유체를 내압세정기에 주입하여 초임계 유체를 피세정물에 접촉시키면, 피세정물에 부착하는 오염성분이 초임계유체에 용해한다. 초임계 유체로 이동한다. 이 오염성분을 용해한 초임계유체를, 적절한 수단에 의하여, 내압세정기로부터 배제하면, 후에 정밀세정된 피세정물이 얻어진다. 초임계유체는 감압조작에 의하여 완전히 기화하므로, 종래의 소위 웨트세정법에 있어서의 번거로운 건조마무리가 불필요하다.

상기의 오염성분을 용해한 초임계유체를 세정기로부터 분리조(또는 회수조)로 이송후 오염성분을 석출하고, 오염성분을 방출한 초임계 유체는 다시 이용하는 것이 가능하다.

이것은, 제 7 도의 순물질의 상태도와 초임계유체의 그래프에서 보는 바와 같이 임계점 근방에서, 압력 및 온도의 조건이 P＞P₀(임계압력), T＞T₀(임계온도)인 고밀도 유체인 것을 의미하는 초임계유체가 가지는 특성 「약간의 압력변화로 큰 밀도변화가 얻어진다. 일반적으로 물질의 용해도는 밀도와 비례하므로, 압력변화만에 의하여 큰 용해도차가 얻어지는 것이 된다. (2) 초임계유체의 밀도는, 액체와 유사한 것이나, 저점성, 고확산성이며, 따라서, 물질이동의 면에서 보다 유리하게 된다.」을 교묘하게 이용한 반도체기판 등의 세정에 이용하도록 된 최신의 세정기술이다.

그 원리는, 첫번째로, 초임계유체의 점도가 작은 것은, 좁은 부분으로의 침입이 쉬운 것을 나타내고, 이 유체의 밀도가 큰 것은, 기판에 부착·함침하는 오염 물질, 특히 유기질의 유체로의 용해성이 높은 것, 두번째로, 상기한 세정작용은, 오염물질을 함유하는 초임계유체가 초래하는 것이지만, 그 밀도를 작게 함으로써 용해작용이 적어지고, 그 만큼, 상기한 함유성분을 액상 및 고체상으로 석출한다. 따라서, 분리조에서, 감압조작에 의하여 이들 성분을 회수할 수 있는 것을 이용하여 이루어진다.

오염물을 석출하여 정화된 초임계유체는 저장수단을 통하여 내압세정기에 리사이클하는 것으로 하여 폐쇄된 재순환 시스템이 구축된다.

채용되는 가스로서는, 탄산가스, 산화질소, 에탄, 프로판등이 이용되고 있으나, 특히, 탄산가스는, 불연성, 무해, 저렴하며, 또한 임계온도가 31.1℃, 임계압력이 72.8 기압으로서, 취급이 용이하므로 바람직하게 사용되고 있다.

상술한 재순환 시스템에 있어서의 유체반송수단에는 일반적으로 콤프레셔나 펌프 등의 초임계상태로 하기 위한 고압발생장치가 끼워장착되어 있다.

이들의 장치는 높은 내압능력이 요구되고 있으므로, 세정장치로서는 극히 고가로 된다.

세정력을 용해작용만에 의존한 것으로는, 효과적이 아닌 경우에는, 강제교반을 가하거나, 초음파 에너지를 캐비테이션(cavitation)을 발생시키도록 투사하거나 하는 것도 있다. 또한, 용해하기 어려운 각종 오염성분에는 엔트레이너(entrainer)의 부가가 효과적으로 되어 있다.

상술한 바와 같은 초임계유체의 특성은 아임계(亞臨界)유체도 가진다.

아임계유체라 함은, 압력-온도상태도에서 임계점 앞쪽근방의 영역에 있는 유체를 말하며, 압축액체와 압축기체의 병존상태에 있다. 이 영역의 유체는, 초임계액체와는 구별된다.

아임계 혹은 광의로는 임계점 근방의 초임계영역에 존재하는 것을 고밀도액화가스라고 부른다.

이 임계점 근방의 고밀도 액화가스를 용매로 사용하도록 하여 초임계유체의 엄격한 내압요구를 완화하고, 비용지출항목의 감소화를 기한 비교적 간단한 세정수단의 제안이 특개평 7-171527 호 등에 있다.

이 특개평 7-171527 호의 특징은 세정기에 온도제어수단을 배치한 점, 또한, 초음파 에너지에 의한 캐비테이션 이용에 있다.

즉, 세정기에 있어서 온도제어수단으로 고밀도액화가스 상태를 제어하고 초음파 에너지에 의한 캐비테이션에 의하여 세정효율을 높이도록 한 점에 있다.

그러나, 폐쇄된 재순환 시스템에 있어서의 오염성분의 분리, 용매회수공정에 있어서의 고밀도 액화가스의 반송동력에 관하여 펌프등으로 반송압력을 부여하는 수단을 채용하고 있어 비용지출항목의 감소화는 불충분채로 되어 있다.

또한, 상술한 고밀도 액화가스이용의 세정수단으로는, 특히, 초임계상태의 고침투성이라고 하는 세정장점이 저하하는 것을 보완하기 위하여 이것을 강력한 교반을 일으키는 캐비테이션으로 보충하려고 하고 있는 것이나, 투사부(投射部)만의 국부적인 것과 피세정물의 오염비율에 따라서는 이 정도의 강제교반으로는 불충분한 경우도 있고, 이와 같은 사태에 대응하기 어렵다. 또한, 세정작용은 피세정물을 캐비테이션에 불가결한 액체중에 침적하여 놓아 이루어지는 것이나, 액체중에는 고체상태의 오염물질도 많이 존재하여 떠다니고 있고, 이것이 피세정물에 재부착한다. 이러한 재부착이 허용되지 않는 것에 있어서는, 다시 세정유체로 세정한다고 하는 공정이 추가되어야 하는 불편이 있다.

또한, 용매에 실온부근에 임계온도를 가지는 (CO₂) 고밀도 액화가스를 사용 하는 경우, 난용성의 오염성분 특히 무기화합물이나 극성물질의 오염성분의 세정에는, 엔트레이너를 첨가하여도 거의 효과가 없고, 이러한 난용성이 오염성분의 세정에 대한 해결이 어려운 실정이었다.

본 발명은, 상술한 사정을 감안한 것으로서, 비용지출의 항목의 일층 감소화의 달성과, 강력한 세정력 발현과, 재부착의 해소에 의한 효율적 세정의 달성, 실온부근에 임계온도를 가지는 용매의 경우에도 용해가 어려운 무기화합물이나 극성 물질 등의 오염성분의 세정을 가능하게 하는 등을 달성한 고밀도 액화가스를 사용한 세정수단을 제공함을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명의 세정수단은, 피세정물을 수납하는 세정바스켓을 그의 내부 공중에 지지하여 당해 피세정물로 압축액체를 직사분무하는 복수의 노즐과 그의 상부에 접속된 저압실(低壓室)을 구비하고, 그의 바닥에 회전날개와 그의 측벽에 형성한 내압세정기와, 이 내압세정기보다 낮은 위치에 설치된 온도조절수단을 구비함과 함께 부착 및 이탈이 자유롭게 착설한 드레인 봄베를 아래쪽에 매달아 설치한, 세정처리 후의 세정액체를 받아들이기 위한 내압세정기의 분실(分室)로서의 내압회수용기와, 이 내압세정기보다 높은 위치에 설치된 온도조절수단을 구비함과 함께 이 내압회수 용기 상부의 가스를 받아들이기 위하여 내압회수용기의 상부간에 연이어 통하는 저장수단으로서의 고밀도 액화가스 공급실린더와, 이 고밀도 액화가스 공급실린더와 내압세정기와의 사이의 액체 이송관 도중에 접속된 엔트레이너 용기애 의하여 폐쇄된 재순환시스템이 구성되고, 이들 각 압축액체를 보내고 받는 용기의 상부간을 상호간의 상부가스가 연통할 수 있도록 연락하고 있다.

이와 같이 함으로써, 임계점 근방의 아임계, 초임계의 영역에 존재하는 곳의 고밀도 액화가스의 이점을 충분히 활용한다.

즉, 임계점 근방일수록 가온(加溫)기화, 냉각액화의 필요에너지는 작게 해결되지만, 용매의 반송을 이 기화, 액화상태에서의 증기압차에 의한 압송, 증기압차를 기초로 한 레벨차 설정의 중력낙하반송으로 완전히 달성하였으므로, 고가인 고압발생장치의 필요가 없고, 비용지출 항목의 저감화가 기대된다.

또한, 분실의 내압회수기를 아래쪽에 가지는 내압세정기는, 내압회수기와 연이어 통하는 상태에서, 복수의 노즐의 제트분사에 의한 전(前)세정에서 떨어지는 덩어리형상 등의 재부착의 우려가 있는 오염을 바로 세정기밖으로 배출하고, 계속하여 행해지는 용매충만하에서 이루어지는 본 세정은 전세정에서 생긴 오염을 전혀 포함하지 않고 끝내는 유리한 것으로 될 수 있다. 이 결과, 재부착의 우려있는 덩어리형상 등의 오염성분의 재부착의 기회가 완전히 없어져 재부착이 저지된다. 또한 순환반복이 가능하므로, 완벽한 세정이 기해질 수 있다.

또한, 저압실을 가지고 용매충만시에 팽창시키는 것이 가능하므로, 임계점 근방특유의 현상인 팽창에 의한 버블링이 세정기의 전체 영역, 즉 미세가공부등에서 용이하게 발생하고, 이것에 기인하는 캐비테이션 소위 교반력을 초음파에너지 투사의 경우와 달리, 용매전체로 받을 수 있다.

또한, 이것에 부수하여 필요에 따라서 초음파 에너지 투사도 행하는 것이 가능하며 또한 이 에너지를 부설교반기를 통하여 전 용기내로 전달운반하는 것이 가능하고, 국소적인 투사의 경우와 비교하면 그 효과는 현저하게 크다.

고밀도 액화가스단체만으로는 용해가 어별고 세정이 불가능한 오염성분의 경우에는, 대상물에 따른 계면활성제의 첨가에 의하여, 소위 미셀(micelle)화 현상에서 오염성분이 용해하는 것이 새로 발견되었으므로, 이것을 이용하여 무기화합물,극성물질의 세정도 달성된다. 또한, 미셀화된 오염성분은 그 배리어 효과로, 재부착이 방지되고, 세정력을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 세정수단은, 상술한 세정기구를, 피세정물을 수납하는 세정바스켓을 세정기 공중에 지지하고 이 피세정물로의 압축액체를 직사분무하는 복수의 노즐을 구비하고, 바닥에 회전날개와 측벽에 이 회전날개로 지향한 음파발생장치로 이루어지는 교반장치를 설치한 내압 세정기와, 이 내압세정기보다 낮은 위치에 설치된 온도조절수단을 구비함과 함께 부착 및 이탈이 자유롭게 착설된 드레인 봄베를 아래로 매달아 형성된, 세정처리후의 세정액체를 받아넣기 위한 내압세정기의 분실로서의 내압회수용기와, 이 내압세정기보다 높은 위치에 설치된 온도조절수단을 구비하고 내압세정기와 기상(氣相)으로 연이어 통함과 함께 내압세정기에 액상(液相)을 리사이클 공급하도록 한 팽창용 저압실로 이루어지도록 하고 있다.

이것에 의하여, 또한, 온도조절수단을 구비하는 저압실은 도입된 기상을 냉각하여 액화하고, 리사이클 공급로를 통하여 내압세정기로 돌리지만, 이 용매순환에 의하여 상술한 바람직한 캐비테이션이 영속화하고, 장시간 향수를 가능하도록 할 수 있다.

본 발명은, 고밀도 액화가스를 사용하는 세정에 있어서, 세정용액재순환 시스템의 중에 고가인 콤프레서나 고압펌프 등의 고압발생장치를 일체 필요로 하지 않고 낮은 비용으로 시스템을 구축할 수 있으며, 일련의 조작에 있어서 물리력, 화학력, 용해력 등의 복수의 세정력 요소를 연속으로 또한 병렬로 발현하기 때문에 높은 세정효율을 발휘할 수 있는 세정수단에 관한 것이다.

제 1 도는, 본 발명 장치의 기본적 구성설명도이며, 제 2 도는, 이 장치의 리사이클 계통을 복수화한 예의 설명도이며, 제 3도 a 는, 내압세정기에 있어서의 전세정, 제 3도 b 는, 동 본세정, 제 3도 c 는, 교반장치의 설명도이다.

또한 제 4 도 , 제 5 도는, 본 발명장치의 기능부가 방식의 설명도이며, 제6도 a, b 는, 본 발명의 세정기구에 있어서의 전세정, 본세정의 설명도, 제 6도 c는 교반장치의 설명도이다.

제 7 도는 순물직의 상태도와 초임계유체, 아임계유체 영역의 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여, 첨부의 도면에 따라서 이를 설명한다.

제 1 도에 있어서, 내압세정기(1)는 피세정물을 수납하는 세정바스켓(2)을 복수개(효과적 세정에 필요)의 노즐(3)의 바로 아래의 공중에 지지한다. 노즐(3)은 고개가 돌아갈수 있는 것이 바람직하다. 노즐(3)로부터 제트분류로 세정바스켓(4)내의 피세정물로 투사시켜서 전세정이 이루어진다. 제트분류의 분사충격에너지는 오염물질을 강제로 박리하는데 유효하다. 이 내압세정기(1)에 고압배관(4), 이 노즐(3)을 통하여 압축액체(5)를 보내어 넣는 고밀도 액화가스를 충전한 용매원료 봄베(6)는, 도시예에서는, 온도제어가능하게 온도조절기(7)를 장비한 박스(8)내로 수용되고, 이 내압세정기(1)보다 높은 위치에 설치되어 있며, 레벨차 낙하작용과 함께 압축액체(5)를 보내어넣는 것으로 하고 있다[온도조절기(7)에 의한 봄베(6)의 내압세정기(1)에 대한 것보다 고온설정에 의한 증기압차로 이송은 확실하게 되며, 양 용기상부간 연이어통하는 고압배관(9)의 기상연통에 의하여 백업된다].

내압세정기(1) 상부에 접속하여 이 용기 공간팽창용의 저압실(10),… 이 설치되어 있다. 이 저압실(10)에 의하여 내압세정기(1)중에 충만한 압축액체(5)에 팽창에 의한 버블링을 발생시키는 것이 가능하다. 또한, 제 3도 c 에 상세히 나타낸 바와 같이, 세정바스켓(2) 바로 아래의 세정기(1) 바닥에 회전날개(11)를 형성함과 함께 세정기(1) 측벽에 이 회전날개(11)를 지향한 음파발생장치(12)를 배치하고, 초음파 에너지와 그 투사로 회전하는 회전날개(11)와 캐비테이션, 강제교반운동의 상승작용으로 한층 강력한 교반을 가능하게 한다. 이와 같이 하여, 충만한 압축액체(5)중에 침적하여 이루어지는 피세정물의 본세정은 강렬한 교반인 것으로 될 수 있다. 상술한 버블링, 캐비테이션은, 그 급격한 감압에 의하여 박테리아나 세균을 파괴·사멸시키는 데 유효하다.

이 배관(4)의 노즐(3) 앞쪽에 엔트레이너 용기(13)가 접속되어 있다. 이 엔트레이너 용기(13)에는 고밀도 액화가스 단체(單體)만으로는 용해가 어려우므로 세정불가능한 오염성분을 가지는 경우, 오염성분에 따라서 친유(親油), 친수(親水) 또는 양친매성 계면활성제가 미리 수용되고, 오리피스작용으로 배관(4)내의 압축액체(5)중에 흡인첨가된다. 이 계면활성제는 용해가 어려운 오염성분을 소위 미셀화현상으로 용해시키므로, 그 배리어효과로 재부착이 발생하기 어렵다.

내압세정기(1) 보다 낮은 위치에 세정액체(5')를 받아넣는 내압회수용기(14)가 배치된다. 받아넣기는, 레벨차 낙하, 증기압차, 기상연통작용에 의하여 신속히 이루어진다. 이 용기(14)는 온도조절기(15)를 내장하며, 또한, 세정기바닥으로부터 부착 및 이탈이 자유롭게 부착되는 드레인 봄베(16)를 아래쪽에 매단다. 따라서 재순환계와의 연통이 단절되어 많은 오염성분을 수용한 드레인봄베(16)를 떼어내고 소정의 장소에서 비우도록 하여 재장착하는 것이 가능하다.내압회수용기(14)는 내압세정기(1)의 분실의 역할을 담당한다. 즉, 상술한 전세정시 연이어 통하여 낙하하는 오염물(덩어리형상의 것을 포함함)을 많이 포함한 세정액체(5')를 바로 받아넣어서 내압세정기(1)내로 넣지는 않는다(제 3도 a). 따라서, 이 연통을 단절된 내압세정기(1)내로 압축액체(5)를 충만시켜서 이루어지는 상술한 본세정에서는 전세정에서의 오염을 포함하지 않고 이루어지므로 세정효율의 향상이 도모된다(제 3도 b). 이것에 의하여, 소위 재부착은 완전하게 해소한다.

이 세정을 반복하는 것으로 높은 세정효율이 보증된다. 그와 같이 하여, 내압세정기와 내압회수기(14)에 의하여 재부착 저지기능을 가진 우수한 세정기구가 제공된다, 그와 같이 하여, 고밀도 액화가스 단체만으로는 녹이기 어려워 세정하여 없어지지 않은 오염성분을 포함하는 경우, 그 오염성분에 따른 계면활성제를 투입시키고, 그 소위 미셀화 현상에 의한 세정력 향상과 재부착방지기능을, 노즐의 충격에너지의 강제박리, 버블링에 의한 캐비테이션, 초음파에 의한 교반과 함께 합 목적적으로 복합화시키는 것으로 하여, 한층 세정효율향상을 도모하는 것이 가능하다.

내압세정용기(1)와의 사이에는 기상 연통용의 배관(17)이 연결되어 있다. 내압회수용기(14)의 기상은 다시 내압세정용기(1)보다 높은 위치에 설치한 폐쇄된 재순환시스템의 저장수단으로서의 고밀도 액화가스 공급실린더(18) 상부와 배관(19)을 통하여 연결하고 있고, 내압회수용기(14)의 온도조절기(15)로 온도가 가해져 기화된 용매는 증기압차에 의하여 상위의 실린더(18)에 반송되는 것으로 되어 있다. 한편, 기상의 밀도가 낮아서 용해력도 작기 때문에, 비중이 무거운 오염물질이나 엔트레이너는 아래의 기상에 농축시켜 침전한다. 이 농축부를 드레인 봄베(16)로 낙하시켜서 시스템밖으로 배출하여 오염성분의 분리를 이룬다. 즉, 이 내압회수용기(14)와 고밀도 액화가스 공급실린더(18)로 이루어지는 분리회수기능은, 오염성분의 제거와 용매의 회수반송을 무엇인가의 고압발생장치를 요하지 않고서 달성한다. 궁극적인 비용지출항목의 감소화가 실현된다.

실린더(18)는 온도조절기(20)를 내장하고 있고, 이것으로 상기 기화용매를 냉각액화한다. 실린더(18) 하부의 배관(21)은 내압세정기(1)의 노즐(3)에 연결되도록 이 배관(4)에 접속하고 있다. 이 레벨차 낙하반송을 보완하도록 기상 연락관(22)이 걸려 배치되어 있다. 또한, 이 때, 이 온도조절기(2O)의 온도부가에 의한 온도차 설정을 가지고 낙하를 보완한다. 여기서 고가인 고압발생장치를 일체 사용하지 않고 온도조절수단만으로 세정용매의 순환이 가능한 전혀 신규한 재순환시스템이 제공된다.

제 2 도에 나타낸 것은, 상술한 재순환계[내압회수용기(14)-고밀도 액화가스 공급실런더(18)]를 복구개 설치(도시예에서는 2계통)한 것을 나타내고, 세정기(1)의 가동을 높일수 있다. 양 계통의 액체이송은 3방향 밸브(23),(24)로 전환되고, 기체의 이송은 3방향 밸브(25)를 각각 반출밸브(26),(26)에 의하여 연락·차단이 된다. 이것을 이용하여, 용매를 CO₂로 한 조작형태를 이하 설명한다.

본 발명장치 전체를 공조콘트롤러장치(27)로 사람이 작업하기 쉬운 온도 20℃로 유지된 실내(28)에 배치하였다. 온도조절기(7)에 의해 봄베(6)를 30℃로 콘트롤하였다. 세정기(1) 내의 압축액체(5)는 계면활성제나 피세정물을 위해 20℃ 정도로 저하하였다. 내압회수용기(14)에서는 온도조절기(15)로 30℃로 다시 가온하였다. 이것으로 상등액(上液)은 거의 기화하였다. 한 계통의 기화시간은 4 갤런에 40분정도였으므로 2계통에 20분으로 단축한다. 고밀도액화가스 실린더(18)에는 온도조절기(20)로 0℃ 로 냉각한 압축액체(5)를 충만시켰다.

한편, 세정기(1)에 있어서 피세정물의 삽입으로부터 세정까지 10분 정도 요하지만, 2계통으로 하는 것에서는, 다음의 세정 대기시간이 거의 없고, 고가동율을 실현할 수 있다.

다음에, 이어지는 세정기능향상타입을 제 4∼6도로 설명한다.

내압세정기(101)는 피세정물을 수납하는 세정바구니(102)를 복수(효과적 세정에 필요)의 노즐(103)의 바로 아래의 공중에 지지한다. 노즐(103)은 머리를 흔들수 있는 것이 바람직하다. 노즐(103)로부터 제트분류로 세정바스켓(102) 내의 피세정물에 투사되어 전세정이 이루어진다. 제트분출의 투사의 충격에너지는 오염물질을 강제 박리하는데 효과적이다.

또한, 제 6도 c에 상세히 나타낸 바와 같이, 세정바스켓(102) 바로아래의 세정기(101) 바닥에 회전날개(105)를 설치함과 동시에 세정기(101)의 측벽에 이 회전날개(105)를 지향한 음파발생장치(106)를 배치하고, 초음파에너지와 그 투사로 회전하는 회전축(105) 과의 캐비테이션, 강제교반운동의 상승작용으로 강력교반을 가능하게 한다.

상기의 캐비테이션은, 그 급격한 감압에 의해 박테리아나 세균을 파괴, 사멸시키는데 효과적이다. 내압세정기(101)보다 낮은 위치에 배관(122)을 통하여 세정액체(107')를 받아 들이는 내압회수용기(108)가 배치된다. 받아들임은 레벨차 낙하, 증기압차 [후술의 온도조절기(109)에 의한 상대적 온도차 설정] 등에 의해 신속하게 이루어진다. 해당 용기(108)는 온도조절기(109)를 내장하고, 또, 용기바닥에 부착 및 이탈이 자유롭게 조립하여 붙이는 드레인봄베(110)를 매단다.

내압회수용기(108)는 내압세정기(101)의 분실역할을 한다. 즉, 상술의 전세정시 연이어 통하여 낙하하는 오염물(덩어리형상인 것을 포함)을 많이 포함한 세정액체(107')를 직접 받아 들여 내압세정기(101) 내에 머물지 않게 한다 (제 6도 a), 따라서, 이 연결을 끊어서 이루어지는 내압세정기(101) 내에 압축액체(107)를 충만시켜 이루어지는 상술의 본 세정에서는 전세정에서의 오염물을 포함하는 일 없이 이루어지므로, 세정효율의 향상이 도모된다. (제 6도 b) 이것에 의해서, 소위 재부착은 해소된다. 많은 오염성분을 수용한 드레인봄베(110)를 떼어 내고 소정 장소에서 비우게 하여 재장착하는 것으로 신속, 무한한 오염계외로의 배출이 가능하다.

상기의 본 세정에는, 또한 용매 전체가 끓어오르는 캐비테이션이 작용한다. 즉, 내압세정기(101)의 상부에, 온도조절수단(111)을 구비한 팽항용저압실(112)이 기상연통관(113), 액상공급관(114)을 통하여 접속되어 있고, 이 기상연통관(113)의 연통으로 본 세정 중의 압축액체(107)에 초음파투사와 다른 팽창에 따르는 액전반에 걸친 캐비테이션을 작용시킨다. 이 캐비테이션은, 이 온도조절수단(111)의 냉각에 의한 액화촉진과 이 액상공급관(114)의 연통에 의한 용매 리사이클에 의해서,영속화된다. 용해력이 뛰어난 이상적인 심한 유동이 이로써 실현한다.

또한, 고밀도 액화가스 단체만으로는 용해가 어려워서 세정되지 않는 오염성분을 가지고 있는 경우, 오염성분에 따라 친유, 친수 또는 양친매성 계면활성제를 미리 용매에 첨가하여 두면, 상기의 유동용매의 하에서는, 해당 계면활성제가 용해되기 어려운 오염성분을 소위 미셀화현상으로 용해시키고, 그 위에 배리어 효과로 재부착이 생기기 어렵다.

제 4도와 제 5도는 다른 실시형태를 나타내고, 제 4도는 용매반송수단에 일체의 고압발생장치를 사용하지 않고 완료시킨 닫혀진 재순환시스템에 상기의 세정기구를 조립한 경우를 나타낸다.

즉, 내압세정기(101)에 고압배관(115), 이 노즐(103)을 통해 압축액체(107)를 보내넣는 고밀도 액화가스 등을 충전한 용매원료봄베(116)는, 온도제어 가능하게 온도조절기(117)를 장비의 박스(118) 내로 수용되고, 이 내압세정기(101)보다 높은 위치에 배치되어 있으며, 레벨차 낙하작용과 압축액체(107)를 보내 넣는 것으로 하고 있다[온도조절기(117)에 의한 봄베(116)가 대내압세정기(101)에서도 고온설정의 증기압차로 이송은 확실히 되도록, 양 용기 상부간 연통의 고압배관(119)의 기상연통에 의해 백업된다]. 이 배관(115)은 도중에 이 액상공급관(114)이 접속되어 있고, 3방향밸브(13)로 봄베(116) 또는 저압실(ll2)로부터의 액송으로 바뀌어진다. 이 배관(115)의 노즐(103) 아래쪽에 엔트레이너용기(120)가 접속되어 있다. 이엔트레이너용기(120)에는, 고밀도액화가스 단체만으로는 세정이 되지 않는 오염성분을 포함할 경우, 오염성분에 따라 친유, 친수 또는 양친매성 게면활성제(121) 등이 미리 수용되어, 오리피스 작용으로서 배관(5) 내의 압축액체(107) 속에 흡인첨가된다. 내압세정용기(101)와 내압회수용기(108)와의 사이에는 상술과 마찬가지의 백업을 위한 기상연통용 배관(123)이 연락되어 있다. 내압회수용기(108)의 기상은 또한 내압세정용기(101)보다 높은 위치에 설치의 닫혀진 재순환시스템의 저장수단으로서의 고밀도액화가스 공급실린더(124) 상부와 배관(125)를 통하여 연락하고 있고, 내압회수용기(108)의 온도조절기(109)로 가온기화된 용매는 증기압차를 가진 상위의 실린더(124)로 반송되는 것으로 되어 있다, 한편, 기상의 밀도는 낮은 용해력도 작기 때문에 비중이 무거운 오염물질이나 엔터레너는 아래의 액상에 농축되어 침전한다. 이 농축부를 두레인봄베(110)에 낙하시켜서 계외로 배출하여 오염성분의 분리를 이룬다.

따라서, 이 내압회수용기(108)와 고밀도액화가스공급실린더(124)로 이루어지는 분리회수기구는, 오염성분의 제거와 용매의 회수반송을 어떤 고압발생장치를 요하지 않고서 달성한다.

실린더(124)는 온도조절기(126)를 내장하고 있고, 이것을 가지고 상기 기화용매를 냉각액화한다. 실린더(124) 하부의 배관(127)은 내압세정기(101)의 노즐(103)에 연락하도록 이 배관(115)에 접속되어 있다. 이 레벨차 낙하반송을 보완하는 기상간연락관(128)이 가설되어 있다. 이 때, 이 온도조절기(126)의 가온에 의한 온도차 설정으로서 낙하를 보완한다. 여기에 온도조절수단만으로 용매의 순환이 가능한 재순환시스템이 제공된다.

그러나, 뛰어난 세정을 정수함과 동시에, 막혀진 재순환시스템 뿐만 아니라.여기에 접속의 용매원료봄베로부터의 용매 반송의 전부가 레벨차, 증기압차, 기상연통의 내압요구를 받는 필요없는 기기를 통하여 달성되고, 출비항목의 저감화가 현저하다.

제 5 도는 봄베(116)로부터 내압세정용기(101)로의 용매 반송을 고압발생장치에 의존한 닫혀진 재순환시스템에 상기의 세정기구를 조립한 경우를 나타내고, 제 4 도와 동일 구성부는 동일 부호로 나타낸다. 이 경우 봄베(116)는 별단 내압세정기(101) 보다 상위에 설치될 필요는 없고, 내압배관(115)의 도중에 가압봄베(129)가 개설되어 있다. 양자간의 기상간 연락은 생략된다. 마찬가지로 내압세정기(101)와 내압회수용기(108)과의 사이의 기상연락도 생략되어 있다. 실린더(124)하부의 배관(127)은, 이 고압배관(115)의 도중 이 가압펌프(129)바로 앞에서 접속되어, 실런더(124)와 내압세정기(101)와의 사이의 기상연락은 생략되어 있다.

도면중(104)은 실린더(124) 출구측에 설치된 필터를 나타낸다.

그런데, 내압세정기, 저압실, 내압회수기, 고밀도액화가스 공급실린더등의 세정기구, 분리회수기구는, 강력한 세정력과 효율적인 오염물계외배제와 고압발생장치를 이용하지 않고도 해결한 용매회수를 실현하고, 저렴한 가격으로 효율적인 세정장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 관련된 고밀도액화가스를 사용한 세정수단은, 높은 세정력을 가지고 있으므로, 종래의 습식세정에서는 불가능했던 초정밀세정을 필요로하는 반도체등, 파티클·레벨의 오염성분이나, 초미세한 레지스트·서브미크론의 오염성분도 세정가능하게 되었다.

종래의 일반공업세정에서는, 금속가공에 따른 전후의, 전처리세정·본세정·마무리세정·건조완성등, 몇가지 공정의 배치처리가 필요하여 20∼40분의 세정시간이 걸린다. 본 발명의 세정수단은, 그들 복수의 공정을 1배치처리가 가능하게 된 결과, 2분∼5분으로 세정처리할 수 있는 획기적인 비용저감도 같이 이루어지고, 또한 금속의 세정이외에 섬유재질의 세정수단으로도 가능하여, 종래의 드라이크리닝 용액 대신에 공해가 없는 섬유세정도 가능하게 되었다.

Claims (13)

1. 내압세정기내에 수용된 반도체등의 피세정물에 대하여, 용기밖으로부터 세정용매인 임계점근방의 고밀도액화가스를 주입접촉시켜서, 피세정물에 부착하는 오염성분을 고밀도액화가스에 용해시키고, 이어서 이 오염성분용존의 고밀도액화 가스를 회수용기, 분리조에 이송한 뒤, 감압하여 밀도를 감소시켜 용해되어 있는 오염성분을 석출, 분리시키고, 또한 오염성분을 제거하여 회수된 세정용매는 다시 고밀도액화가스로 되돌려 저장하고, 재이용에 제공하도록 하는 폐쇄된 재순환시스템에 있어서, 용매로서는 임계점근방의 아임계, 초임계의 양쪽 영역에 존재하는 곳의 고밀도액화가스를 채용하고, 이 고밀도액화가스가 가지는 임계점근방일수록 가열기화, 냉각액화의 소요에너지가 작은 양으로 해결되는 특질을 이용하여, 용매의 반송을 이 기화, 액화상태에서의 증기압차에 의한 압송과 증기압차를 기초로 한 레벨차 설정의 중력낙하반송으로, 고압발생장치를 이용하지 않고 모두 달성하는 것으로 하고, 내압세정기로서는 고밀도액화가스가 피세정물에 대하여 분사되어, 오염성분을 전세정함과 동시에 바로 용기밖으로 이송하여 오염성분의 재부착을 저지하고, 또한 초음파 에너지에 의한 강제교반과 용매전체에 작용하는 팽창에 의한 캐비테이션, 미셀형성에 의한 것으로 다양한 세정물에 대하여 완벽한 세정을 이룰 수 있는 세정방법.
2. 피세정물을 수납하는 세정바스켓(2)을 용기내 공중에서 지지하고 이 피세정물로 압축액체(5)를 직사분무하는 복수의 노즐(3)과 세정기상부에 접속하는 저압실(10)을 구비하고, 세정기바닥에 회전날개(11)와 용기측벽에 이 회전날개(11)로 지향한 음파발생장치(12)로 이루어지는 교반장치를 설치한 내압세정기(1)와, 이 내압세정기(1)보다 낮은 위치에 설치하는 온도조절수단을 구비함과 동시에 부착 및 이탈이 자유롭게 맞붙여진 드레인봄베(16)를 아래에 매달아 설치된 세정처리후의 세정액체를 받아들이기 위한 내압세정기(1)의 분실로서의 내압회수용기(14)와,

   이 내압세정기(1)보다 높은 위치에 설치된 온도조절수단을 구비함과 동시에 이 내압회수용기(14) 상부가스를 받아들이기 위하여 내압회수용기(14)와의 사이의 상부간을 연락하는 저장수단으로서의 고밀도액화가스 공급실린더(18)와,

   이 고밀도액화가스 공급실린더(18)와 내압세정기(1)와의 사이의 액송관 도중에 접속하는 엔트레이너용기(13)로부터 폐쇄된 재순환시스템이 구성되며,

   이들 각 압축액체 용기 사이의 상부간을 서로의 상부가스가 연통할 수 있도록 연락하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고밀도 액화가스를 사용한 세정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 내압세정기에 대하여 내압회수용기, 고밀도액화가스 공급실린더로부터 이루어지는 리싸이클계를 전환이 자유롭게 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 고밀도액화가스를 사용하는 세정장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 용매원료 봄베(6)를 내압세정기(1)보다 높은 위치에 설치함과 동시에 온도조절수단을 구비하고, 또한 내압세정기(1)와의 상부간을 서로의 상부가스를 연통할 수 있도록 연결한 고밀도액화가스를 사용한 세정장치.
5. 피세정물을 수납하는 세정바스켓(2)를 세정기내 공중에 지지하고 이 피세정물로 압축액체(5)를 직사분무하는 복수의 노즐(3)과 세정기 상부에 접속하는 저압실(10)을 구비하며, 세정기바닥에 회전날개(11)와 세정기측벽에 이 회전날개로 지향한 음파발생장치(12)로 이루어지는 교반장치를 설치한 내압세정기(1)의 아래 위치에, 온도조절수단을 구비함과 동시에 부착 및 이탈이 자유롭게 맞붙여지는 드레인 봄베(16)를 아래쪽에 매달아 설치한 세정처리후의 세정액체를 받아들이기 위한 분실로서의 내압회수용기(14)를 부속시킨 재부착저지기능을 가지는 세정기구.
6. 온도조절수단을 구비함과 동시에 부착 및 이탈이 자유롭게 맞붙여진 드레인 봄베(16)를 아래쪽에 매달아 설치한 내압회수용기(14)와, 내압세정기(1)보다 높은 위치에 설치한 온도조절수단을 구비함과 동시에 내압회수용기(14) 상부가스를 받아들이기 위하여 내압회수용기(14)간의 상부간을 연락하는 고밀도액화가스 공급실린더(18)로 이루어지는 오염성분 분리, 용매회수를 위하여 고압발생 장치를 필요로 하지 않는 분리회수기구.
7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 고밀도액화가스 단일체만으로 용해가 어렵고 세정할 수 없는 오염성분을 가지는 경우, 오염성분에 따라 친유, 친수 혹은 양친매성 계면활성제를 엔트레이너용기를 통하여 용매중에 첨가하여, 소위 미셀화 현상에 의한 세정력향상과 재부착방지 기능을, 노즐의 충격에너지의 강제박리, 버블링에 의한 캐비테이션, 초음파에 의한 교반과 함께 합목적으로 복합화시키는 고밀도액화가스를 사용한 세정장치.
8. 내압세정기내에 수용된 반도체등의 피세정물에 대하여, 초임계 공급수단에 의하여 용기밖으로부터 초임계 유체를 주입, 접촉시켜, 피세정물에 부착하는 수분, 유기물등의 오염물을 초임계 유체에 용해이전시키고, 이어서 이 오염물 용존의 초임계 유체를 분리조에 이송한 뒤 감압하여 밀도를 작게 하여 용해하고 있는 오염물을 석출시키고 또한 오염물이 제거된 순수한 초임계 유체를 원래의 밀도로 되돌려 저장하고, 재이용에 기여한다고 하는 폐쇄된 재순환시스템에 있어서,

   용매로서는 임계점 근방의 아임계, 초임계의 양쪽 영역이 존재하는 곳의 고밀도액화가스를 채용하고, 이 고밀도액화가스가 가지는 임계점 근방일수록 가온기화, 냉각액화의 소요에너지가 작게 해결되는 특질을 이용하여, 용매의 반송을 이 기화, 액화의 상태에서의 증기압차에 의한 압송과 증기압차를 뒤로 한 레벨차 설정의 중력낙하반송에서 고압발생장치를 이용하지 않고 모두 달성하는 것으로 하고, 내압세정기에 있어서는 고밀도액화가스는 피세정물에 대하여 덩어리 형상 오염물을 앞서 세정함과 동시에 즉각 용기밖으로 이동할수 있어 오염물의 재부착을 저지하고, 또한 강제교반과 용매의 순환이 확보되는 영속화된 용매 전체에 작용하는 팽창에 의한 캐비테이션으로 완벽한 세정을 이룰 수 있다고 하는 세정방법.
9. 피세정물을 수납하는 세정바스켓(102)을 용기내 공중에 지지하여 이 피세정물에 압축액체를 직사분무하는 복수의 노즐(103)을 구비하고, 용기바닥에 회전날개(105)와 용기측벽에 이 회전날개(105)에 지향한 음파발생장치(106)로부터 이루어지는 교반장치를 설치한 내압세정기(101)와,

   이 내압세정기(101)보다 낮은 위치에 설치한 온도조절수단을 구비함과 동시에 부착 및 이탈이 자유롭게 맞붙여지는 드레인 봄베(110)를 아래쪽에 매달아 설치한 세정처리후의 세정액체를 받아들이기 위한 내압세정기(101)의 분실로서의 내압치수용기(108)와,

   이 내압세정기(101)보다 높은 위치에 설치한 온도조절수단을 구비하여 내압세정기(101)와 기상간 연락함과 동시에 내압세정기(101)에 액상을 리싸이클 공급하도록 한 팽창용 저압실(112)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 세정장치에 있어서의 세정기구.
10. 제 9 항에 기재된 세정기구와,

    이 내압세정기(101)보다도 높은 위치에 설치한 온도조절수단을 구비함과 동시에 이 내압회수용기(108) 상부 가스를 받아들이기 위하여 내압회수용기(108)와의 사이의 상부간을 연락하는 저장수단으로서의 고밀도액화가스 공급실린더(124)와,

    이 고밀도액화가스 공급실린더(124)와 내압세정기(101)와의 사이의 액송관도중에 접속하는 엔트레이너용기(120)로 폐쇄된 재순환 시스템을 구성하고,

    내압세정기(101)와 내압회수용기(102)간, 고밀도액화가스 실린더(124)와 내압세정기(101)간의 상부간을 상호의 상부가스가 연통할 수 있도록 연락하고, 용매원료봄베(116)를 내압세정기(101)보다도 높은 위치에 설치함과 동시에 온도 조절수단을 구비하고, 또한, 내압세정기와의 상부간을 상호의 상부가스가 연통할 수 있도록 연락하여 이루어지는 초임계 유체 세정장치.
11. 제 9 항에 기재된 세정기구와,

    이 내압세정기(101)보다 높은 위치에 설치한 온도조절수단을 구비함과 동시에 이 내압회수용기(108)상부가스를 받아들이기 위하여 내압회수용기(108)와의 사이의 상부간을 연락하는 저장수단으로서의 고밀도액화가스 공급실린더(124)와,

    이 고밀도액화가스 공급실린더(124)와 내압세정기(101)와의 사이의 액송 관도중에 접속한 엔트레이너용기(120)로 폐쇄된 재순환시스템을 구성하고, 용매 원료봄베(116)로부터 내압세정기(101)로의 용매반송을 가압펌프(129)의 개재 및 배치에 의하는 것으로 한 초임계 유체 세정장치.
12. 제 9 항에 있어서, 고밀도액화가스 단일체만으로는 용해가 어렵고 세정할 수 없는 오염성분을 가지는 경우, 오염성분에 따라 친유, 친수 혹은 양친매성 계면활성제를 엔트레이너용기를 통하여 용매중에 첨가하고, 그 소위 미셀화현상에 의한 세정력 향상과 재부착방지 기능을 활용하는 초임계 유체 세정장치에 있어서의 세정기구.
13. 제 4 항에 있어서, 고밀도액화가스 단일체만으로는 용해가 어렵고 세정할 수 없는 오염성분을 가지는 경우, 오염성분에 따라 친유, 친수 혹은 양친매성 계면활성제를 엔트레이너용기를 통하여 용매중에 첨가하여, 소위 미셀화 현상에 의한 세정력향상과 재부착방지 기능을, 노즐의 충격에너지의 강제박리, 버블링에 의한 캐비테이션, 초음파에 의한 교반과 함께 합목적으로 복합화시키는 고밀도액화가스를 사용한 세정장치.