KR100760559B1 - 오존수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존수를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 일측에 초순수(Deionized Water)가 유입되는 초순수 유입구가 형성되고, 타측에 오존수가 배출되는 오존수 배출구가 형성되는 오존 용해탱크; 상기 오존 용해탱크 내에 다공성 중공관으로 마련되며, 그 내부를 통과하는 오존 가스가 중공관 외부로 확산되는 다공성 중공관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치를 제공한다.

오존수, 다공성, 오존수 제조, 세정

Description

오존수 제조장치{APPARATUS FOR MAKING OZONE WATER}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 제조장치의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 중공관의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 제조방법의 공정도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 제조장치

10 : 오존 용해 탱크 12 : 초순수 유입구

14 : 오존수 배출구 20 : 다공성 중공관

본 발명은 오존수를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에 반도체 또는 엘시디 등의 기판 제조 프로세스에서는 오존수가 주목받고 있다. 이것은 강력한 산화반응을 일으키고 또한 분해 후의 생성물이 산소이며, 기판 세정 후의 배수처리가 용이하기 때문이다. 오존수는 기판의 표면에 부착된 유기 화합물 및 금속불순물의 제거와 기판의 산화 등에 이용되고 있다.

또한 현재는 청정도가 높은 기판이 요구되고 있다. 따라서 기판 세정시에 사용되는 세정수에는 매우 순도가 높은 초순수(Deionized Water)가 범용되고 있다. 초순수는 미립자, 금속 불순물 뿐만아니라, 전유기탄소 량이 현저하게 저감된 물이다.

종래에는 이러한 오존수를 제조하기 위하여 벤츄리(venturi)관을 이용하여 초순수에 오존가스를 불어 넣고 이를 용해하는 방식을 사용하였다. 그런데 초순수에 오존가스를 불어넣는 방식으로 오존수를 제조하는 경우에는 오존수의 농도는 향상되나, 오존수 생성시 기포 발생에 따라 오존수를 세정 공정에 사용할 수 없다는 문제점이 발생한다. 즉, 오존수 내부에 존재하는 기포로 인해 왜곡 현상이 발생하여 원하는 작업을 진행할 수 없기 때문이다.

본 발명의 목적은 기포가 전혀 발생하지 않는 오존수 제조장치 및 제조방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일측에 초순수(Deionized Water)가 유입되는 초순수 유입구가 형성되고, 타측에 오존수가 배출되는 오존수 배출구가 형성되는 오존 용해탱크; 및 상기 오존 용해탱크 내에 마련되는 다공성 중공관;을 포함하여 이루어지며, 상기 다공성 중공관의 내부를 통과하는 오존 가스가 상기 다공성 중공관 외부로 확산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 다공성 중공관은, 멤브레인, 테프론 또는 세라믹 재질로 이루어지는 것이 중공관 내부로 초순수가 스며들지 않으면서 중공관 내부의 오존 가스는 초순수 쪽으로 용이하게 확산될 수 있어서 바람직하다.

또한 상기 다공성 중공관은, 그 내경에서 외경으로 갈수록 다공의 크기가 점점 작아지는 구조인 것이, 많은 양의 오존 가스를 초순수로 확산시켜 오존의 농도를 높일 수 있어서 바람직하다.

또한 본 발명에서는 오존 용해탱크 및 다공성 중공관이 N번 반복하여 결합되는 것이, 오존 용해과정을 반복하여 보다 농도가 높은 오존수를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

한편 상기 오존수 배출구와 상기 초순수 유입구를 연결하며, 상기 오존수 배출구로부터 오존수를 초순수 유입구로 공급하는 재순환부가 더 마련되는 것도, 오존 용해과정을 반복하여 보다 농도 높은 오존수를 제조할 있으므로 바람직하다.

그리고 본 발명은,

1) 초순수를 오존 용해 탱크 내로 유입시키는 단계;

2) 상기 오존 용해 탱크 내에 마련된 다공성 재질의 다공성 중공관을 통해 오존을 확산시키는 단계;

3) 상기 오존 용해 탱크에서 제조된 오존수를 다시 오존 용해 탱크로 유입시켜 오존 농도를 높이는 단계;를 포함하는 오존수 제조방법을 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 오존수 제조장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 오존 용해탱크(10)와 다공성 중공관(20)을 포함하여 구성된다.

먼저 오존 용해탱크(10)는 그 내부에 초순수가 채워져 있으며, 그 상태에서 오존가스가 초순수에 용해되어 오존수를 제조하는 구성요소이다. 이 오존 용해 탱크(10)에는 일측에 새로운 초순수가 유입되는 초순수 유입구(12)가 형성되고, 타측에 오존 용해 탱크(10) 내에서 형성된 오존수가 배출되는 오존수 배출구(14)가 형성된다. 따라서 초순수 유입구(12)에서 일정한 속도로 새로운 초순수가 유입되고, 오존수 배출구(14)로 제조된 초순수가 일정한 속도로 배출되어 연속 공정으로 오존수를 제조할 수 있도록 한다.

다음으로 다공성 중공관(20)은 상기 오존 용해 탱크(10) 내에 차 있는 초순수에 오존을 용해시키는 구성요소이다. 본 실시예에서는 이 다공성 중공관(20)을 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 오존 용해탱크(10) 내에 다공성 중공관으로 마련하며, 그 내부를 통과하는 오존 가스가 중공관 외부로 확산되는 구조로 구성한다. 즉, 상기 오존 용해탱크(10) 내부에 배치되되, 그 내부를 통과하는 오존이 중공관 벽을 통과하여 초순수로 녹아들어가도록 하는 것이다.

이때 초순수는 중공관 벽을 통과하지 못하고, 오존 가스만 중공관 벽을 통과할 수 있는 재질로 다공성 중공관을 구성해야 한다. 따라서 본 실시예에서는 이 ㄷ다공성 중공관(20)을, 멤브레인, 테프론 또는 세라믹 재질로 이루어지도록 한다. 이렇게 액체는 통과하지 못하고 기체만 통과할 수 있는 재질의 다공성 중공관을 이용하여 오존을 초순수에 용해시키는 경우에는, 과량의 오존 가스가 초순수로 유입되어 기포가 발생하는 것을 원천적으로 방지하고, 분자 단위의 오존 가스가 초순수로 진입하여 그 용해도를 높일 수 있는 장점이 있다.

특히 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 중공관(20)을, 그 내경에서 외경으로 갈수록 다공(22)의 크기가 점점 작아지는 구조로 마련하는 것이 오존 가스의 중공관 통과량을 극대화할 수 있어서 바람직하다. 즉, 오존 가스가 존재하는 측면에서는 다공의 크기가 크도록 하여 많은 오존 가스가 중공관으로 유입되도록 하고, 외경으로 갈수록 다공의 크기를 작도록 하여 액체의 유입을 방지하는 것이다.

그리고 본 실시예에서는 오존수의 농도를 높이기 위하여 2가지 방안을 제시한다.

먼저 전술한 오존 용해탱크(10) 및 다공성 중공관(20)을 N번 반복하여 연결하고, 초순수가 이 오존 용해탱크를 순차적으로 통과하도록 하는 것이다. 이렇게 되면, 한편 오존 용해탱크를 통과하여 오존이 용해된 오존수가 다시 오존 용해탱크를 통과하면서 더 많은 오존이 용해되어 오존수의 농도가 높아지는 것이다. 이때 반복횟수는 공정에 필요한 오존수의 농도에 따라 조절하게 된다.

다음으로는 상기 오존수 배출구와 상기 초순수 유입구를 연결하며, 상기 오존수 배출구로부터 오존수를 초순수 유입구로 공급하는 재순환부(도면에 미도시)가 더 마련하는 것이다. 이 경우에는 한번 오존 용해 탱크를 통과한 오존수를 다시 그 오존 용해 탱크로 보내서 여러 번의 오존 용해 과정을 거치게 하는 것이다. 이렇게 되면 오존 용해 과정의 반복에 의해서 오존수의 농도가 높아지게 된다. 또한 하나의 오존 용해탱크를 사용하면서 오존수의 농도를 높일 수 있으므로, 장치의 구조가 단순해지고, 장치가 차지하는 면적이 감소되는 장점이 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 오존수 제조방법을 설명한다.

먼저 초순수를 오존 용해 탱크 내로 유입시키는 단계(S10)가 진행된다. 이 단계에서는 오존 용해 탱크에 연결되어 있는 초순수 유입구의 밸브를 열어서 일정한 속도로 초순수가 오존 용해 탱크 내로 유입되도록 한다.

다음으로 오존 용해 탱크 내에 초순수가 채워지면, 상기 오존 용해 탱크 내에 마련된 다공성 재질의 다공성 중공관을 통해 오존을 확산시키는 단계(S20)가 진행된다. 이 단계에서는 오존 용애 탱크에 설치되어 있는 다공성 중공관을 통하여 오존 가스를 일정한 압력으로 통과시키면서 다공성 중공관의 다공을 통하여 오존 가스가 초순수 방향으로 배출되도록 한다.

다음으로는 오존수의 농도를 높이기 위하여 한 번 오존 용해 탱크에서 제조된 오존수를 다시 오존 용해 탱크로 유입시키는 단계(30)가 진행된다. 이 단계에서는 어느 정도의 오존이 용해되어 있는 오존수를 다시 오존 용해 탱크로 유입시켜 다시 한 번 오존 용해 과정을 거치게 된다. 공정에 필요한 오존 농도를 얻기 위하여 위와 같은 공정이 여러번 반복될 수도 있다.

본 발명에 따르면 오존 가스를 다공성 중공관을 사용하여 분자 상태로 초순수에 확산시키므로 오존 가스의 용해 과정에서 기포가 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 일측에 초순수(Deionized Water)가 유입되는 초순수 유입구가 형성되고, 타측에 오존수가 배출되는 오존수 배출구가 형성되는 오존 용해탱크; 및

   상기 오존 용해탱크 내에 마련되는 다공성 중공관;을 포함하여 이루어지며,

   상기 다공성 중공관의 내부를 통과하는 오존 가스가 상기 다공성 중공관 외부로 확산되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 중공관은,

   멤브레인, 테프론 또는 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 중공관은,

   그 내경에서 외경으로 갈수록 다공의 크기가 점점 작아지는 구조인 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 오존 용해탱크 및 다공성 중공관이 N번 반복하여 결합되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 오존수 배출구와 상기 초순수 유입구를 연결하며, 상기 오존수 배출구로부터 오존수를 초순수 유입구로 공급하는 재순환부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치.
6. 1) 초순수를 오존 용해 탱크 내로 유입시키는 단계;

   2) 상기 오존 용해 탱크 내에 마련된 다공성 중공관을 통해 오존을 확산시키는 단계;

   3) 상기 오존 용해 탱크에서 제조된 오존수를 다시 오존 용해 탱크로 유입시켜 오존 농도를 높이는 단계;를 포함하는 오존수 제조방법.

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