KR100385431B1 - 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템 - Google Patents

표면 세정용 에어로졸 생성 시스템 Download PDF

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KR100385431B1
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Abstract

본 발명은 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템을 제공한다.
본 발명의 에어로졸 생성 시스템은, 기상의 세정매체를 공급하는 세정매체 공급원과; 기상의 세정매체와 혼합되어 이를 고속으로 운반할 수 있는 캐리어를 공급하는 캐리어 공급원과; 극저온의 액화질소가 저장되는 저온저장용기와, 캐리어 공급원으로부터 배출되는 캐리어를 저온저장용기를 통과하도록 유도하는 냉각관과, 냉각관의 캐리어가 과냉각되지 않도록 냉각관에 열을 가하는 히터를 구비하는 열교환기와; 열교환기로부터 배출되는 캐리어와, 세정매체 공급원으로부터 배출되는 기상의 세정매체를 균일하게 혼합시키는 혼합기와; 혼합기로부터 배출되는 상기 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시키고 이를 고화시켜 고속, 고압의 에어로졸을 생성하는 벤츄리 노즐과; 벤츄리 노즐의 외면에 수분이 응결되는 것을 방지하기 위한 수분응결방지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면, 기상의 세정매체를 최적의 온도로 냉각시키는 열교환기와, 캐리어 가스와 기상의 세정매체를 균일하게 혼합하는 혼합기를 구비함으로써, 벤츄리 노즐로 하여금 미립화된 고순도의 고화물을 생성할 수 있게 한다. 특히, 미립화된 고순도의 고화물을 이용함으로써, 벤츄리 노즐의 막힘을 방지함은 물론 서브마이크론 크기의 미세한 오염물질까지도 제거할 수 있는 장점을 갖는다.

Description

표면 세정용 에어로졸 생성 시스템{Surface cleaning aerosol production system}
본 발명은 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세정매체 이송관과 벤츄리 노즐의 막힘을 방지하고, 세정매체를 최적의 온도로 냉각시켜 미립화된 고순도의 고화물을 얻을 수 있는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템에 관한 것이다.
반도체 집적회로 등과 같은 마이크로 전자부품의 성능은 제작 과정시 유입되는 물리적, 화학적 오염물질에 의해 많은 영향을 받는다. 특히, 반도체의 웨이퍼를 처리하는 과정에서 웨이퍼의 표면이나 웨이퍼처리장비의 표면에 존재하는 원자, 분자, 이온, 필름 형태의 먼지, 수분, 각종 유기물과 같은 오염물질들은 반도체내에 유입되어 단락(short circuit), 개로(open circuit), 적층(stacking) 등과 같은 결함을 일으키고, 반도체 봉합과정에서 봉합재료에 균열을 발생시키는 등, 반도체 성능과 신뢰성 그리고 생산 수율에 치명적인 영향을 끼친다. 따라서 마이크로 전자부품, 특히 반도체 웨이퍼를 처리하는 과정에서 웨이퍼의 표면 오염이 극소화될 수 있도록 상기 웨이퍼의 표면을 깨끗하게 세정하는 세정작업이 반드시 요구된다.
일반적으로 시행되는 표면 세정 방법으로는 과산화수소(H2O2)등과 같은 화학 세정제를 이용하여 표면의 오염물질을 용해시키면서 세정하는 습식 화학 방법이 있다. 그러나 이러한 습식 화학 방법은 고가(高價)인 고순도, 고청정도의 세정제를자주 교환해주어야 하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 교체된 세정제는 환경오염의 원인이 될 수 있으므로 이를 처리하는 별도의 처리비용이 발생되기도 한다.
최근에는 플라즈마나, 이온, 전자, 광자 등을 오염된 표면에 물리적으로 충돌시켜 상기 표면을 세정하는 건식 세정 방법이 행해지고 있으며, 그 중에서도 고화된 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 등의 입자가 포함된 에어로졸을 이용하여 오염된 표면을 세정하는 방법이 널리 시행되고 있다. 그 일례로서, 미국특허 제 5,294,261호와 5,486,132호에서는, 기상의 또는 액상의 세정매체 공급원과, 상기 기상의 또는 액상의 세정매체와 혼합되어 이를 고속으로 운반하는 캐리어 공급원과, 극저온의 액화질소를 이용하여 기상의 또는 액상의 세정매체와 캐리어를 액화점 가까이 냉각시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과한 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시켜 고화시키고 이를 세정물의 표면에 대략 45°각도로 분사시키는 벤츄리 노즐로 구성되어 상기 벤츄리 노즐을 통하여 분사되는 세정매체로 하여금 세정물의 표면을 세정하도록 한 이산화탄소, 아르곤 또는 질소 에어로졸을 이용한 표면 세정 장치를 제안하고 있다.
그러나 이러한 구성의 표면 세정 장치는 표면에 존재하는 원자, 분자, 이온, 필름 형태의 각종 오염물질들에 물리적인 충격을 가하여 이를 효율적으로 제거한다는 점에서 뛰어난 장점은 있으나, 액화질소를 이용하는 열교환기를 사용하기 때문에 온도제어가 어렵고, 그로 인해, 세정매체를 과냉각시킬 우려가 있다. 즉, 표면의 오염원을 세정하기에 알맞은 최적의 고화물을 생성하기 위해서는 세정매체의 온도를 고화점, 예를 들어, 이산화탄소의 경우에는 -78.5°C, 이르곤의 경우에는 -170°C 에 근접시켜야 한다. 그러나 액화질소를 이용하는 열교환기는 온도조절이 어렵기 때문에 간혹 세정매체를 고화점 이하로 냉각시켜 세정매체를 과냉각시킬 우려가 있는 것이다. 만약, 세정매체가 과냉각되면, 열교환기를 통과한 세정매체가 급속도로 고형화될 수 있기 때문에 자칫, 세정매체를 이송하는 이송관과, 세정매체를 분사하는 벤츄리 노즐을 막히게 하는 결과를 초래할 수 있다. 특히, 기상의 이산화탄소를 이용한 고화입자 생성법은 열교환기를 통과하여 냉각된 캐리어 가스가 세정매체인 기상의 이산화탄소와 혼합되어 고화입자를 생성하게 되는데, 이때 노즐과 이송관에서 발생되는 압력상승으로 기체 상태의 서냉된 질소가스가 액화되거나 질소가스 자체내에 함유된 극소량의 물(H2O)이 고화되어 원활한 흐름을 억제시키기 때문에 노즐에서 불균일한 흐름을 가져오게 된다.
따라서, 세정매체와 캐리어 가스의 과냉각을 방지하여 세정매체 이송관과 분사벤츄리 노즐의 막힘을 방지하고, 세정매체를 최적의 온도, 즉 고화점에 근접하도록 냉각시킴으로써, 벤츄리 노즐로 하여금 더욱 미립화된 고순도의 고화물을 생산할 수 있도록 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템 개발이 시급히 요구되는 것이다.
한편, 이와 같은 요구에 따라 본 발명자는 각고의 실험과 연구 끝에 액상의 세정매체 보다 고화율은 낮지만, 비교적 고순도의 고화물을 얻을 수 있는 기상의 세정매체, 특히 기상의 이산화탄소를 이용하여 세정매체 이송관과 분사벤츄리 노즐의 막힘을 방지하고, 세정매체를 최적의 온도로 냉각시켜 미립화된 고순도의 고화물을 얻을 수 있는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템을 개발하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 기상의 세정매체, 특히 기상의 이산화탄소를 이용하여 세정매체 이송관과 벤츄리 노즐의 막힘을 방지하고, 세정매체를 최적의 온도로 냉각시켜 미립화된 고순도의 고화물을 얻을 수 있는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 주요부인 열교환기의 구성을 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 주요부인 혼합기와 벤츄리 노즐의 구성을 나타내는 확대 단면도,
도 4과 도 5는 도 3의 A-A선 및 B-B선 단면도들이다.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣
10: 세정매체 공급원 20: 캐리어 공급원
30: 열교환기 32: 저온저장용기
33: 저장실 37: 히터
38: 냉각관 40: 혼합기
42: 혼합실 44: 캐리어가스 도입구
46: 세정매체 도입구 50: 온도감지센서
52: 콘트롤러 60: 벤츄리 노즐
70: 노즐
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템에 있어서, 기상의 세정매체를 공급하는 세정매체 공급원과; 기상의 세정매체와 혼합되어 이를 고속으로 운반할 수 있는 캐리어를 공급하는 캐리어 공급원과; 극저온의 액화질소가 저장되는 저온저장용기와, 상기 캐리어 공급원으로부터 배출되는 캐리어를 상기 저온저장용기를 통과하도록 유도하는 냉각관과, 상기 냉각관의 캐리어가 과냉각되지 않도록 상기 냉각관에 열을 가하는 히터를 구비하는 열교환기와; 상기 열교환기로부터 배출되는 캐리어와, 상기 세정매체 공급원으로부터 배출되는 기상의 세정매체를 균일하게 혼합시키는 혼합기와; 상기 혼합기에서의 세정매체 온도를 감지하는 온도감지센서와; 상기 온도감지센서로부터 입력되는 신호를 판단하여 세정매체의 온도가 고화점 이하일 때만 상기 히터를 작동시키는 콘트롤러와; 상기 혼합기로부터 배출되는 상기 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시키고 이를 고화시켜 고속, 고압의 에어로졸을 생성하는 벤츄리 노즐과; 상기 벤츄리 노즐의 외면에 수분이 응결되는 것을 방지하도록 질소가스를 상기 벤츄리 노즐의 외주면에 분사시키는 노즐을 포함한다.
본 발명의 다른 특징은 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템에 있어서, 기상의이산화탄소를 공급하는 세정매체 공급원과; 기상의 이산화탄소와 혼합되어 이를 고속으로 운반할 수 있는 캐리어를 공급하는 캐리어 공급원과; 극저온의 액화질소가 저장되는 저온저장용기와, 상기 캐리어 공급원으로부터 배출되는 캐리어를 상기 저온저장용기를 통과하도록 유도하는 냉각관과, 상기 냉각관의 캐리어가 과냉각되지 않도록 상기 냉각관에 열을 가하는 히터를 구비하는 열교환기와; 상기 열교환기로부터 배출되는 캐리어와, 상기 세정매체 공급원으로부터 배출되는 기상의 이산화탄소를 혼합시키는 혼합기와; 상기 혼합기로부터 배출되는 상기 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시키고 이를 고화시켜 고속, 고압의 에어로졸을 생성하는 벤츄리 노즐을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 표면 세정용 에어로졸 생성장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 주요부인 열교환기의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 주요부인 혼합기와 벤츄리 노즐의 구성을 나타내는 확대 단면도이며, 도 4과 도 5는 도 3의 A-A선 및 B-B선 단면도들이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템은 세정매체 공급원(10)을 갖는다. 세정매체는 고순도의 기체 이산화탄소(CO2)이며, 이 기체 이산화탄소(이하, "세정매체"라 통칭함)는 저장용기(12)에 저장된다.
그리고 본 발명의 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템은 캐리어 공급원(20)을갖는다. 캐리어는 기상의 세정매체와 혼합되어 상기 세정매체를 고속으로 운반시킴과 동시에 세정매체를 냉각시키는 역할을 하는 것으로, 주로, 압축된 고순도의 질소(N2) 가스가 사용된다. 이 캐리어는 고압을 유지하기 위해 압축저장용기(22)에 저장된다.
한편, 캐리어 공급원(20)의 캐리어 가스는 제 1이송관(24)을 통하여 벤츄리 노즐(80)로 이송되도록 구성되며, 제 1이송관(24) 상에는 열교환기(30)와 혼합기(40)가 차례로 설치된다. 열교환기(30)는 제 1이송관(24)를 따라 이송하는 캐리어 가스를 냉각시키는 것이며, 혼합기(40)는 열교환기(30)로부터 배출되는 서냉된 캐리어 가스와 세정매체 공급원(10)으로부터 배출되는 세정매체를 혼합시키는 역할을 한다. 특히, 열교환기(30)는 캐리어 가스와 혼합되는 세정매체를 고화하기에 알맞은 최적의 온도인 -78.5°C 즉, 고화점으로 유지시키도록 상기 캐리어 가스를 -78.5°C로 냉각시키는 역할을 한다.
도 2와 도 3을 참고로하여 열교환기(30)와 혼합기(40)의 구성을 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 열교환기(30)는 극저온의 액화질소가 저장되는 저온저장용기(32)를 갖는다. 저온저장용기(32)에는 입구(33a)를 갖는 저장실(33)이 형성되어 있으며, 저장실(33)의 입구(33a)에는 내관(35)이 상기 저장실(33)을 향해 뻗으며 배치된다. 내관(35)은 내식성이 강한 스테인레스 강으로 이루어지며, 입구(36a)를 갖는 냉각실(36)을 갖는다. 이러한 내관(35)은 저장실(33)의 액화질소의 냉기를 충분히 흡수할 수 있도록 적당한 길이와 적당한 직경을 가져야 한다.
한편, 내관(35)에는 트인 입구(36a)를 통하여 냉각실(36)을 향하여 뻗어 있는 히터(37)와, 트인 입구(36a)를 통하여 냉각실(36)을 우회하며 통과하는 냉각관(38)이 배치된다. 냉각관(38)은 저온의 냉각실(36)을 통과함으로써, 내부를 따라 흐르는 캐리어 가스를 냉각시키는 것이며, 히터(37)는 냉각관(38)을 따라 이송되는 캐리어 가스가 극저온인 액화질소에 의해 과냉각되지 않도록 열을 가한다. 특히, 히터(37)는 캐리어 가스의 온도가 대략, -78.5°C로 유지되도록 상기 캐리어 가스 냉각관(38)에 열을 가하는 역할을 한다. 이는 상술한 바와 같이 캐리어 가스와 혼합되는 세정매체를 고화하기에 알맞은 최적의 온도 즉, -78.5°C로 유지시키기 위함이다. 여기서, 냉각관(38)은 히터(37)의 열을 보다 많이 흡수할 수 있도록 히터(37)의 외주면에 조밀하게 감겨져 있다. 한편, 내관(35)의 냉각실(36)은 입구(36a)를 폐쇄하는 뚜껑(39)에 의해 밀폐된다.
그리고 혼합기(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 열교환기(30)로부터 배출되는 캐리어 가스와 세정매체를 혼합시키는 것으로, 캐리어가스 도입구(44)와 세정매체 도입구(46) 그리고 출구(48)를 갖는 혼합실(42)을 구비한다. 캐리어가스 도입구(44)로는 열교환기(30)로부터 배출되는 냉각된 캐리어 가스가 유입되며, 세정매체 도입구(46)로는 기상의 세정매체가 도입되고, 출구(48)로는 상기 혼합실(42)에서 혼합된 캐리어 가스와 세정매체가 배출된다. 여기서, 혼합실(42)은 캐리어가스 도입구(44)로부터 유입되는 캐리어 가스와 도입구(46)로부터 도입되는 세정매체가 충분한 거리를 두고 혼합될 수 있도록 그 길이를 대략, 150mm로 길게 형성하였다. 특히, 세정매체 도입구(46)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기도입구(46)부터 도입되는 세정매체가 와류를 일으키며 유입될 수 있도록 혼합실(42) 내주면의 접선방향을 따라 형성된다. 와류를 일으키며 유입되는 세정매체는 캐리어가스 도입구(44)로부터 유입되는 캐리어 가스와 균일하게 혼합되어 균일한 크기를 갖는 고화물을 생성케 한다.
한편, 혼합기(40)의 혼합실(42)에는 세정매체의 온도를 감지하는 온도감지센서(50)가 배치된다. 이 온도감지센서(50)는 감지된 세정매체의 온도를 콘트롤러(52)에 입력시켜 상기 콘트롤러(52)로 하여금 도 1에 도시된 바와 같이 열교환기(30)의 히터(37)를 제어하도록 한다. 콘트롤러(52)는 온도감지센서(50)로부터 입력되는 입력값에 따라 세정매체의 온도가 고화되기에 알맞은 최적의 온도인 -78.5°C 즉, 고화점 이상인가 또는 그 이하인가를 판단하여 히터(37)의 작동을 제어한다.
다시 도 1을 살펴보면, 세정매체 공급원(10)의 세정매체는 제 2이송관(14)을 통하여 혼합기(40)로 이송되도록 구성되며, 제 2이송관(14) 상에는 압력조절기(16)와 유량조절기(18)가 차례로 설치된다. 압력조절기(16)는 세정매체 공급원(10)으로부터 배출되는 세정매체의 압력을 조절하는 것이며, 유량조절기(18)는 세정매체 공급원(10)으로부터 배출되는 세정매체의 배출유량을 조절하는 역할을 한다. 압력조절기(16)와 유량조절기(18)의 구성과 작동은 이미 공지된 것이므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 혼합기(40)에서 혼합된 세정매체와 캐리어 가스는 벤츄리 노즐(60)로 이송되며, 벤츄리 노즐(60)로 이송된 세정매체는 고속, 고압을 갖는 캐리어 가스와함께 벤츄리 노즐(60)의 분사구를 통하여 오염된 표면(S)에 대략, 30°각도로 분사된다. 벤츄리 노즐(60)은 도 3에 도시된 바와 같이 줄 - 톰슨 효과(Joule - Thomson effect)에 의해 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시켜 이를 고화시키는 것으로, 혼합된 캐리어 가스와 세정매체가 통과할 수 있는 통로(62)가 형성되며, 이 통로(62)에는 작은 직경을 갖는 소직경부(throat:64)와 상기 소직경부(64)로부터 그 직경이 점차 확대되는 확대부(66)가 형성되어 있다. 소직경부(64)는 통과되는 세정매체를 낮은 압력으로 단열팽창시키며, 확대부(66)는 소직경부(64)를 통과한 세정매체의 압력 손실을 최소한으로 감소시킨다. 특히, 확대부(66)는 세정매체의 압력 손실을 최소한으로 감소시킴으로써, 벤츄리 노즐(60) 끝부분에 형성될 수 있는 응결현상을 방지하는 역할을 수행한다.
이러한 벤츄리 노즐(60)은 캐리어와 세정매체를 최적의 온도로 냉각시키고 혼합시키는 열교환기(30)와 혼합기(40)에 의해 더욱 미립화된 고순도의 고화물을 생성할 수 있다. 벤츄리 벤츄리 노즐(N)은 진공을 유지하는 진공처리실(C)에 대략 30°각도로 배치된다.
한편, 벤츄리 노즐(60)에는 저온의 세정매체가 상기 벤츄리 노즐(60)을 통과함에 따라 그 외면에 수분이 응결되는 것을 방지하기 위한 수분응결방지수단이 설치된다. 이 수분응결방지수단은 상온의 질소가스와, 이 상온의 질소가스를 벤츄리 노즐(60)의 외주면에 분사하는 노즐(70)을 구비한다. 노즐(70)은 벤츄리 노즐(60)의 외면을 감싸도록 구성되며, 원주방향을 따라 형성되는 압력실(72)을 갖는다. 압력실(72)은 유입구(74)와 토출구(76)를 구비한다. 유입구(74)는 질소가스를 도입하는 도입관(78)과 연결되어 이를 압력실(72)로 유입시키며, 토출구(76)는 압력실(72)로 유입된 질소가스를 벤츄리 노즐(60)의 외면에 분사시킨다. 특히, 토출구(76)는 토출되는 질소가스가 벤츄리 노즐(60)에서 분사되는 세정매체와 함께 오염된 표면(S)에 분사될 수 있도록 벤츄리 노즐(60)의 분사구를 향하고 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 토출되는 질소가스가 벤츄리 노즐(60)의 외면에 골고루 분사될 수 있도록 벤츄리 노즐(60)의 둘레를 따라 등간격으로 형성된다. 한편, 수분응결방지수단으로 사용되는 질소가스는 캐리어 공급원(20)으로부터 직접 공급될 수도 있으며, 별도의 질소가스 공급원으로부터 공급될 수도 있다.
이러한 수분응결방지수단은 질소가스를 벤츄리 노즐(60)의 외주면에 분사시킴으로써, 주변 공기와 노즐을 차단시키는 효과로 벤츄리 노즐(60)의 외면에 수분이 응결되는 것을 방지한다. 특히, 질소가스를 세정매체와 함께 오염된 표면(S)에 분사될 수 있도록 구성하여 표면(S)의 수분응결을 방지할 수도 있고, 세정매체에 의해 제거된 오염물질이 다시 표면(S)에 부착되는 것을 방지할 수도 있게 하였다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템의 작동을 도 1내지 도 3을 참고로하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 캐리어 공급원(20)으로부터 배출되는 캐리어 가스는 제 1이송관(24)을 따라 이송되고, 제 1이송관(24)을 따라 이송되는 캐리어 가스는 열교환기(30)로 유입된다. 그리고 열교환기(30)로 유입된 캐리어 가스는 냉각관(38)을 따라 내관(35)의 냉각실(36)을 이동하면서 냉각되기 시작하며, 냉각된 캐리어 가스는 곧 혼합기(40)로 유입된다. 한편, 냉각관(38)을 따라 이동하는 캐리어 가스는 히터(37)에 의해 세정매체를 고화하기에 알맞은 최적의 온도인 -78.5°C 즉, 고화점으로 유지되면서 혼합기(40)로 유입된다.
다른 한편으로, 세정매체 공급원(10)으로부터 배출되는 세정매체는 제 2이송관(14)을 따라 이송되며, 제 2이송관(14)을 따라 이송되는 세정매체는 압력조절기(16)와 유량조절기(18)를 차례로 통과하면서 혼합기(40)로 이송된다. 이때, 압력조절기(16)와 유량조절기(18)를 통과하는 세정매체는 압력과 유량이 적절하게 조절되면서 혼합기(40)의 도입구(46)로 이송된다.
그리고 캐리어가스 도입구(44)와 도입구(46)를 통하여 혼합기(40)의 혼합실(42)로 유입된 캐리어 가스와 세정매체는 서로 혼합되면서 출구(48)를 통하여 배출된다. 이때, -78.5°C로 냉각된 캐리어 가스는 상기 세정매체를 고화하기에 알맞은 최적의 온도 즉, -78.5°C로 냉각시킨다. 아울러 도입구(46)를 통하여 유입되는 세정매체는 혼합실(42)의 내주면을 따라 와류를 형성하면서 캐리어 가스와 균일하게 혼합된다. 여기서, 혼합실(42)의 세정매체의 온도가 -78.5°C 즉, 고화점 이하로 떨어지게 되면, 이를 온도감지센서(50)가 감지하고, 그 감지 신호를 콘트롤러(52)에 보내게 된다. 그러면, 콘트롤러(52)는 열교환기(30)에 내장된 히터(37)를 온(ON)시키고, 온(ON)된 히터(37)는 냉각관(38)을 통과하는 캐리어 가스를 가열하여 그 온도가 -78.5°C로 유지되도록 한다.
한편, 혼합기(40)를 통하여 고화하기에 알맞은 최적의 온도로 조절된 캐리어 가스와 세정매체는 벤츄리 노즐(60)로 유입되며, 벤츄리 벤츄리 노즐(60)로 유입된 세정매체와 캐리어 가스는 소직경부(64)와 확대부(66)를 통과하면서 미세입자로 고화되며, 고화된 세정매체와 캐리어 가스는 에어로졸을 생성하면서 고속, 고압으로 분출되는 것이다. 이때, 벤츄리 노즐(60)에 설치되는 수분응결방지수단은 질소가스를 상기 벤츄리 노즐(60)의 외주면에 분사시킴으로써, 벤츄리 노즐(60)의 외면에 수분이 응결되는 것을 방지한다. 특히, 질소가스는 세정매체와 함께 오염된 표면(S)에 분사됨으로써, 표면(S)의 수분 응결을 방지한다.
이상과 같이 본 발명의 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템은 세정매체를 최적의 온도로 냉각시키는 열교환기와, 캐리어 가스와 기상의 세정매체를 균일하게 혼합하는 혼합기를 구비함으로써, 벤츄리 노즐로 하여금 미립화된 고순도의 고화물을 생성할 수 있게 한다. 특히, 미립화된 고순도의 고화물을 이용함으로써, 벤츄리 노즐의 막힘을 방지함은 물론 서브마이크론 크기의 미세한 오염물질까지도 제거할 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명에서는 세정매체로 기상의 이산화탄소를 사용하였지만, 이에 한하지 않고, 기상의 이르곤(Ar) 등을 사용할 수도 있다. 물론, 기상의 이르곤(Ar)을 세정매체로 사용할 경우에는 그것을 -170°C까지 냉각시키는 것이 필요하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템은 기상의 세정매체를 최적의 온도로 냉각시키는 열교환기와, 캐리어 가스와 기상의 세정매체를 균일하게 혼합하는 혼합기를 구비함으로써, 벤츄리 노즐로 하여금 미립화된 고순도의 고화물을 생성할 수 있게 한다. 특히, 미립화된 고순도의 고화물을 이용함으로써, 벤츄리 노즐의 막힘을 방지함은 물론 서브마이크론 크기의 미세한 오염물질까지도 제거할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (8)

  1. 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템에 있어서,
    기상의 세정매체를 공급하는 세정매체 공급원과;
    기상의 세정매체와 혼합되어 이를 고속으로 운반할 수 있는 캐리어를 공급하는 캐리어 공급원과;
    극저온의 액화질소가 저장되는 저온저장용기와, 상기 캐리어 공급원으로부터 배출되는 캐리어를 상기 저온저장용기를 통과하도록 유도하는 냉각관과, 상기 냉각관의 캐리어가 과냉각되지 않도록 상기 냉각관에 열을 가하는 히터를 구비하는 열교환기와;
    상기 열교환기로부터 배출되는 캐리어와, 상기 세정매체 공급원으로부터 배출되는 기상의 세정매체를 균일하게 혼합시키는 혼합기와;
    상기 혼합기에서의 세정매체 온도를 감지하는 온도감지센서와;
    상기 온도감지센서로부터 입력되는 신호를 판단하여 세정매체의 온도가 고화점 이하일 때만 상기 히터를 작동시키는 콘트롤러와;
    상기 혼합기로부터 배출되는 상기 세정매체를 낮은 압력으로 단열 팽창시키고 이를 고화시켜 고속, 고압의 에어로졸을 생성하는 벤츄리 노즐과;
    상기 벤츄리 노즐의 외면에 수분이 응결되는 것을 방지하도록 질소가스를 상기 벤츄리 노즐의 외주면에 분사시키는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 노즐은 상기 벤츄리 노즐의 외주면에 감싸도록 구성되고, 그 토출구는 상기 벤츄리 노즐 원주방향을 따라 등간격으로 상기 벤츄리 노즐의 분사구를 향하는 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수분응결방지수단의 질소가스는 상기 캐리어 공급원으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 혼합기는 캐리어가 유입되는 입구와, 기상의 세정매체가 도입되는 세정매체 도입구 그리고 캐리어와 세정매체가 혼합되는 혼합실을 구비하며, 상기 세정매체 도입구는 도입되는 세정매체가 와류를 일으키며 유입될 수 있도록 혼합실 내주면의 접선방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 세정매체는 기체 상태의 이산화탄소이며, 상기 캐리어는 압축된 고순도의 질소가스인 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 온도감지센서로부터 입력되는 신호를 판단하여 세정매체의 온도가 -78.5°C 이하일 때만 상기 히터를 작동시켜 상기 세정매체의 온도가 항상 -78.5°C를 유지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템.
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