KR19990022624A - 용기내부의 세정방법 및 세정장치 - Google Patents

Abstract

용기 내부를 세정하기 위한 장치이다. 이 장치 (10) 는, 세정해야 할 용기 (12) 를 지지하기 위한 용기 받침대 (20) 와, 가늘고 긴 강성을 갖는 파이프 (38) 및 다수개 분출구멍 (48) 이 형성되고 상기 파이프 (38) 일단에 고착된 노즐 헤드 (40) 를 갖는 세정 노즐 (36) 과, 이 세정 노즐 (36) 을, 그 길이방향 축선을 따라 직선적으로 왕복 운동 가능하게 이동시키는 이동수단 (74) 과, 세정 노즐 (36) 을, 그 길이방향 축선을 중심으로 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전시키는 회전수단 (58) 을 구비하고 있다. 또한, 세정 노즐 (36) 은, 그것이 이동수단에 의해 이동된 경우에 노즐 헤드 (40) 가 용기 (12) 의 개구 (16) 을 통해 용기 (12) 내부에 삽입될 수 있도록 배치되어 있다. 이런 장치 (10) 에서는, 세정 노즐 (36) 의 노즐 헤드 (40) 로부터 세정액을 분출하면서, 노즐 헤드 (40) 를 교대로 회전시키면서 왕복 직선 운동시킬 수 있다.

Description

용기 내부의 세정방법 및 세정장치

반도체 제조 등에 사용되는 이른바 전자공업 약품에는, 황산이나 과산화수소수를 비롯한 액체형의 것이 있다. 이들 액체형 전자공업 약품에 요구되는 품질 중 하나로는, 불순물로서 약품 내에 함유된 입자 농도가 낮은 것이 있다. 이 요구는 근래 집적회로의 미세화나 고밀도화 등에 따라 한층 더 강해지고 있다. 이런 요구를 만족시키기 위해, 종래에는 약품을 정밀히 여과함으로써 약품 내 입자를 제거하는 방법이 채택되고 있다. 그러나 전자공업 약품은 정밀히 여과되었다해도 용기에 충전되어 사용지점까지 수송되면, 사용지점에서의 약품 내 입자 농도가 증가하는 것이 있다. 이것은 용기 내부에 입자가 존재하기 때문이라 생각된다.

물론, 용기 내부는 약품이 충전되기 전에 세정된다. 종래 용기 내부의 세정방법으로는, 회전 노즐 헤드를 사용한 워터 제트 방식이 채택되고 있다. 회전 노즐 헤드는 다수개 세정액 분출구멍을 갖고 있으며, 비교적 강성 (剛性) 있는 파이프 일단에 회전 가능하게 부착된 것으로, 파이프 타단으로부터 도입된 세정액, 전형적으로는 초순수 압력으로 회전되도록 구성되어 있다. 따라서, 초순수를 회전 노즐 헤드의 분출구멍으로부터 분출시키면서, 회전 노즐 헤드를 용기 내에 삽입시켜 개구부와 바닥부 사이에서 왕복 운동시키면, 분출된 초순수는 용기 내면 전체에 닿아 효율적으로 세정이 행해진다. 그러나, 회전 노즐 헤드를 사용하여 초순수로 장시간 걸쳐 세정을 행해도, 용기 내부에 미량의 입자가 잔류하는 게 사실이다.

발명의 개요

그래서, 본 발명의 목적은, 비교적 소량의 세정액으로 용기 내부 전체를 매우 청정하게 세정할 수 있는 세정장치 및 세정방법을 제공하는 데에 있다.

본원 발명자들은 상기 사실을 고찰한 결과, 노즐 헤드의 회전부가 세정액유로에 노출되어 있기 때문에, 이 회로부 마찰로 형성된 미소한 입자가 세정액을 오염시키고, 나아가서는 용기를 오염시키는 것을 발견하였다. 본 발명은 이런 지견에 의거하여 이루어진 것으로, 가늘고 긴 강성을 갖는 파이프와, 다수개 분출구멍이 형성되고 상기 파이프 일단에 고착된 노즐 헤드를 갖는 세정 노즐을 사용하고, 노즐 헤드의 분출구멍으로부터 분출된 세정액으로 용기 내부를 세정하는 방법으로, 노즐 헤드가 용기 내에 배치되도록 세정 노즐을 용기의 개구에서 용기 내에 삽입하는 단계와, 세정 노즐의 파이프 타단에서 세정액을 공급하여 노즐 헤드의 분출구멍으로부터 제트류로 분출시키는 단계와, 세정 노즐을 그 길이방향 축선을 따라 왕복 직선 운동시킴과 동시에 세정 노즐을 그 길이방향 축선을 중심으로 시계방향 및 반시계방향으로 교대로 회전시키는 단계를 구비한 용기 내부의 세정방법을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 면은, 용기 내부를 세정하기 위한 장치를 제공하는 것으로, 용기를 지지하기 위한 용기 받침대와, 가늘고 긴 강성을 갖는 파이프 및 다수개 분출구멍이 형성되고 파이프 일단에 고착된 노즐 헤드를 갖는 세정 노즐과, 세정 노즐을 그 길이방향 축선을 따라 직선적으로 왕복 운동 가능하게 이동시키는 이동수단과, 세정 노즐을 그 길이방향 축선을 중심으로 시계방향 및 반시계방향으로 교대로 회전시키는 회전수단을 구비하고, 세정 노즐이 이동수단에 의해 이동된 경우에 노즐 헤드가 용기 받침대에 지지된 용기의 개구를 통해 그 용기 내부에 삽입될 수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 세정 노즐은 그 자체에서 왕복 직선 운동과 왕복 회전 운동을 실시하기 때문에, 세정 노즐에는 슬라이딩 부분이 없으며, 마찰로 생기는 입자가 세정액에 혼입되는 일 없이 효율적으로 용기 내를 세정할 수 있다.

본 발명의 이들 특징이나 이점 및 기타 특징이나 이점은 도면을 따라 이하 상세한 설명에서 명확해진다.

본 발명은 용기 내부를 세정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이하 상세한 설명에서는 다음 첨부 도면이 참조된다.

도 1 은 본 발명에 의한 용기 세정장치를 나타내는 사시도.

도 2 는 도 1 의 용기 세정장치를 나타내는 종단면도.

도 3 은 본 발명의 용기 세정장치에 사용되는 세정 노즐의 일부를 나타내는 확대단면도.

도 4 는 도 3 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 화살표 방향에서 본 도이고, 노즐 헤드의 선단부분에 형성된 분출구멍의 배열을 나타내고 있다.

도 5 는 도 3 의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 취한 단면도이고, 노즐 헤드의 선단부분에 형성된 분출구멍의 배열을 나타내고 있다.

도 6 은 도 2 의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 도시한 지지 플레이트 및 그 관련부재의 측면도이고, 장치의 다른 부분은 명료화를 위해 생략하고 있다.

도 7 은 세정 노즐을 회전시키는 다른 기구를 나타내는 개략도.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

도 1 및 도 2 는 본 발명에 의한 용기 세정장치 (10) 를 나타내고 있다. 이 용기 세정장치 (10) 는, 도 2 에서 보다 명료하게 나타낸 바와 같이 전자공업 약품용 용기 (12) 를 세정하기 위한 것이다. 일반적으로 이 종류의 용기 (12) 는, 내부 직경이 200 ∼ 600 ㎜, 길이 (높이) 가 300 ∼ 900 ㎜ 인 원통 중공체이고, 스테인리스 스틸 또는 폴리에틸렌, 테프론 등으로 제조되어 있다. 또, 용기 (12) 의 대략 원형인 상단판 (14) 에는, 두가지 동형 개구 (16, 18) 가 당해 상단판 (14) 의 가장자리 근방에 형성되어 있다. 이들 개구 (16, 18) 는, 상단판 (14) 중심점을 중심으로 한 점대칭으로 배치되어 있다. 통상 일측 개구는 내용액 주입 및 배출에 사용되고, 타측 개구는 내용액 주입 및 배출에 따른 공기 유통을 돕는 데에 사용된다.

용기 세정장치 (10) 는, 세정 중에 상기 용기 (12) 를 지지하기 위한 용기 받침대 (20) 를 구비하고 있다. 이 받침대 (20) 는, 용기 (12) 의 상단판 (14) 이 맞닿게 되는 제 1 부분 (22) 과, 이 제 1 부분 (22) 의 일측 가장자리에서 직각으로 연장되고 용기 (12) 의 측면을 지지하는 제 2 부분 (24) 으로 구성되어 있다. 받침대 (20) 제 1 부분 (22) 에는, 제 2 부분 (24) 에서 떨어진 위치 및 제 2 부분 (24) 에 가까운 위치에 관통구멍 (26, 28) 이 형성되어 있다. 이들 관통구멍 (26, 28) 은, 특정 치수 및 형상을 갖는 전자공업 약품용 용기 (12) 를 받침대 (20) 의 소정 위치에 배치한 경우, 용기 (12) 의 두 개구 (16, 18) 와 각각 일치하도록 위치 결정되어 있다.

용기 받침대 (20) 는, 제 1 부분 (22) 이 수직 상방으로 연장되면서 제 2 부분 (24) 이 수평이 되는 상태와, 제 1 부분 (22) 이 수평이 되고 제 2 부분 (24) 이 수직 상방으로 연장되는 상태 사이에서 경사 작동 가능하도록 기초대 (30) 에 부착되어 있다. 받침대 (20) 제 1 부분 (22) 과 기초대 (30) 의 타이 바 (tie bar) (32) 사이에는, 받침대 (20) 를 경사 작동시키기 위한 액츄에이터 (actuator) 로서 공기압 실린더 (34) 가 부착되어 있다. 공기압 실린더 (34) 에는, 도시되지 않은 공기압 회로가 접속되어 있고, 이 공기압 회로를 제어하여 공기압 실린더 (34) 에 대한 가압공기의 급배를 조절함으로써, 공기압 실린더 (34) 는 신축되고, 이로써 받침대 (20) 의 경사각도가 조절되도록 되어 있다. 여기에서 받침대 (20) 의 경사각도란, 받침대 (20) 의 제 2 부분 (24) 과 수평면이 이루는 각도 (α) 를 말한다 (도 2 참조).

이 용기세정장치 (10) 는, 세정액, 바람직하게는 초순수를 받침대 (20) 에 지지된 용기 (12) 내에 도입하고, 제트류로 분사하기 위한 세정 노즐 (36) 을 갖고 있다. 세정 노즐 (36) 은, 가늘고 긴 파이프 (38) 와, 이 파이프 (38) 를 통해 운반되어 온 초순수를 제트 분사하기 위해 파이프 (38) 일단에 고착된 노즐 헤드 (40) 로 구성되어 있다.

파이프 (38) 는, 받침대 (20) 의 관통구멍 (26) 을 통하고 받침대 (20) 위의 용기 (12) 의 개구 (16) 를 통해 용기 (12) 내에 삽입되도록, 그 외부 직경은 관통구멍 (26) 및 용기 (12) 의 개구 (16, 18) 의 내부 직경보다 작게 되어 있다. 파이프 (38) 의 내부 직경은, 세정액의 공급압력이 0.5 ∼ 35 ㎏/㎠G 인 경우, 통상 7 ∼ 45 ㎜ 정도이다. 또한, 파이프 (38) 의 전체 길이는, 용기 (12) 의 전체 길이가 300 ∼ 900 ㎜ 인 경우, 100 ∼ 900 ㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 파이프 (38) 는 세정 중에 휘는 일이 없도록 어느 정도 강성을 갖을 필요가 있으며, 예컨대 스테인리스 스틸로 제조되는 것이 적합하다. 파이프 (38) 타단에는, 세정액 공급장치 (42) 에서 연장된 가요성 호스 (44) 가 접속되어 있다. 여기에서 이 호스 (44) 와 파이프 (38) 의 접속은, 직접적으로 또는 가동 부분이 없는 관 이음매 (도시되지 않음) 로 행해지는 것이 바람직하고, 연결이 자유로운 슬라이딩 부분을 갖는 관 이음매로 접속되어서는 안되는 것에 주의해야 한다.

노즐 헤드 (40) 의 선단부분 (46) 에는, 바람직하게는 선 모양 제트류를 분출하기 위한 다수개 분출구멍 (48) 이 형성되어 있다. 분출구멍 (48) 의 수나 배열 및 노즐 헤드 (40) 의 형상은 적절하게 정해져 있지만, 도 3 ∼ 도 5 에 나타낸 바와 같은 노즐 헤드가 적합하다. 도 3 ∼ 도 5 에 명시된 바와 같이 노즐 헤드 (40) 의 선단부분 (46) 은 바람직하게는 구형이고, 그 외부 직경은, 받침대 (20) 에 지지된 용기 (12) 내에 파이프 (38) 와 함께 삽입될 수 있도록, 받침대 (20) 의 관통구멍 (26) 및 용기 (12) 의 개구 (16, 18) 의 내부 직경보다도 작게 되어 있다.

분출구멍 (48) 은, 도 4 및 도 5 에서 알 수 있듯이, 세정 노즐 (36) 의 길이방향 축선상에 플로트된 복수개 점 각각을 통하면서 상기 축선에 대해 직각으로 교차하는 면과 노즐 헤드 (40) 의 외부 표면이 교차하여 만든 각 기준원 (RC₁∼ RC₇) 을 따라 등간격으로 형성되어 있다. 각 기준원 (RC₁∼ RC₇)에서 인접하는 분사구멍 (48, 48) 의 각도적 간격, 즉 인접하는 분사구멍 (48, 48) 각각에서 상기 축선으로 연장되는 수직선이 이루는 각도 (β) 는 작을수록 일정시간에 세정효과를 높이지만, 순간 유량을 증가시킨다. 한편, 이 각도 (β) 를 크게 한 경우, 일정시간에 세정효과가 저하된다. 이 때문에 각도 (β) 는 20 ∼ 90 도인 것이 바람직하다. 동일하게 유량과 세정효과 관계에서 기준원의 수는 3 ∼ 8 인 것이 바람직하다. 따라서, 분출구멍 (48) 의 전체 수는 30 ∼ 100 개가 된다. 또한, 동일한 이유에서 분출구멍 (48) 직경은 0.1 ∼ 2.0 ㎜ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 1.5 ㎜ 이다.

호스 (44) 가 접속된 측의 노즐 파이프 (38) 의 단부 부분은 지지 플레이트 (50) 에 설치된 한쌍의 베어링 (52, 54) 에 의해 지지되고 있다. 이들 베어링 (52, 54) 은, 세정 노즐 (36) 을, 그 길이방향 축선을 중심으로 회전 가능하게 지지하지만, 당해 축선에 따른 방향에 대해서는 이동할 수 없도록 지지한다. 베어링 (52, 54) 사이에 위치하는 파이프 (38) 의 외주면에는 슬라이딩 암 (56) 이 부착되어 있다. 슬라이딩 암 (56) 은, 세정 노즐 (36) 의 길이방향 축선에 직각 방향으로 연장되고 있고, 이 암 (56) 을 슬라이딩시킴으로써, 세정 노즐 (36) 을 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전시킬 수 있도록 되어 있다. 도 6 에 나타낸 바와 같이 암 (56) 을 슬라이딩시키기 위한 액츄에이터로써 공기압 실린더 (58) 가 지지 플레이트 (50) 에 설치되어 있다. 보다 상세하게는 공기압 실린더 (58) 의 피스톤 로드 (60) 의 단부가 암 (56) 의 선단에 피봇 장착되어 있고, 실린더 튜브 (62) 의 단부가 지지 플레이트 (50) 위에 피봇 장착되어 있다. 이 실시형태에서는 공기압 실린더 (58) 의 최대 1 스트로크에서 암 (56) 은 약 120 도 범위에서 슬라이딩하도록 되어 있다. 이 공기압 실린더 (58) 는, 가압공기의 급배를 제어하기 위한 적당한 공기압 회로 (도시되지 않음) 에 접속되어 있다. 따라서, 공기압 회로를 제어함으로써 암 (56) 의 슬라이딩 각도 (γ), 나아가서는 세정 노즐 (36) 의 회전각도 (γ) 를 조절할 수 있다.

지지 플레이트 (50) 는, 받침대 (20) 의 제 1 부분 (22) 의 하면측, 즉 제 2 부분 (24) 과는 반대측에 배치되어 있다. 또한, 지지 플레이트 (50) 는, 세정 노즐 (36) 의 파이프 (38) 와 동일한 방향으로 연장되면서 파이프 (38) 보다도 긴 한쌍의 안내 샤프트 (64, 66) 를 갖고 있다. 이들 안내 샤프트 (64, 66) 는, 받침대 (20) 제 1 부분 (22) 의 구석부에 설치된 안내 블록 (68) 에 대응하는 안내 구멍 (70, 72) 에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있어, 이것에 의해 지지 플레이트 (50) 는 받침대 (20) 에 대해 왕복 운동 가능하게 지지된다. 지지 플레이트 (50) 를 왕복 운동시키기 위해, 공기압 실린더 (74) 와 같은 액츄에이터가 설치되어 있다. 공기압 실린더 (74) 의 실린더 튜브 (76) 는, 안내 구멍 (70, 72) 과 평행한 관계에서 안내 블록 (68) 에 고정되어 있고, 실린더 튜브 (76) 에서 연장된 피스톤 로드 (78) 의 선단은 지지 플레이트 (50) 에 접속되어 있다. 이 공기압 실린더 (74) 를 적당한 공기압 회로로 제어함으로써, 지지 플레이트 (50) 를 원하는 스트로크에서 왕복 직선 운동을 시킬 수 있게 된다.

안내 블록 (68) 의 각 안내 구멍 (70, 72) 및 공기압 실린더 (74) 는, 받침대 (20) 제 1 부분 (22) 에 형성된 관통구멍 (26) 의 중심축선과 평행하게 연장되어 있다. 또한, 세정 노즐 (36) 은, 관통구멍 (26) 과 동축이 되도록 위치 결정되어 있다. 따라서, 지지 플레이트 (50) 를 공기압 실린더 (74) 에 의해 왕복 직선 운동시키면, 세정 노즐 (36) 을 관통구멍 (26) 에 대해 출입할 수 있다. 또한, 안내 샤프트 (64, 66) 가 안내 블록 (68) 에서 탈락되지 않도록, 안내 샤프트 (64, 66) 의 자유단 (free end) 에 확경 (擴徑) 된 스톱퍼 (80) 를 설치해 두는 것이 바람직하다.

이어서, 상술한 용기 세정장치 (10) 를 사용하여, 전자공업 약품용 용기 (12) 내부를 세정하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 용기 받침대 (20) 에 세정해야 할 용기 (12) 를 배치한다. 이 때, 용기 (12) 상단판 (14) 에 설치된 일측 개구 (16) 를 받침대 (20) 의 관통구멍 (26) 과 일치시키고, 타측 개구 (18) 를 받침대 (20) 의 관통구멍 (28) 과 일치시킨 상태에서 배치한다. 또한, 용기 (12) 가 받침대 (20) 에서 탈락되지 않도록 조임 벨트 등으로 고정하는 것이 바람직하다.

이어서, 공기압 실린더 (34) 를 작동시키고, 용기 받침대 (20) 를 경사 작동시켜, 받침대 (20) 의 경사각도 (α) 를 원하는 각도로 한다. 이 각도 (α) 는, 용기 형상이나 개구 위치에 따라 0 ∼ 90 도 범위내에서 적절하게 선택할 수 있지만, 도 2 에 명시된 용기 (12) 의 경우, 개구 (18) 가 세정액의 배출구가 되므로 20 ∼ 70 도 정도가 바람직하다.

그 후, 공기압 실린더 (74) 를 제어하고, 세정 노즐 (36) 을, 받침대 (20) 제 1 부분 (22) 의 하면측에서 받침대 (20) 의 관통구멍 (16) 및 용기 (12) 의 개구 (16) 를 통해 용기 (12) 내에 삽입한다. 그리고, 세정액 공급장치 (42) 에서 예컨대 0.5 ∼ 35 ㎏/㎠G, 바람직하게는 10 ∼ 20 ㎏/㎠G 의 공급압력으로 세정액으로써의 초순수를 공급한다. 이 초순수는, 가요성 호스 (44), 세정 노즐 (36) 의 파이프 (38) 를 통하고 노즐 헤드 (40) 의 각 분출구멍 (48) 에서 제트류로 분출된다.

초순수 공급이 개시된다면, 공기압 실린더 (58, 74) 각각을 제어하고, 세정 노즐 (36) 을 원하는 회전각도 (γ) 범위에서 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전시킴과 동시에, 지지 플레이트 (50) 를 왕복 직선 운동시켜 노즐 헤드 (40) 를 용기 (12) 의 개구 (16) 에서 용기 (12) 내의 소정 위치까지간에 왕복 운동시킨다.

지지 플레이트 (50) 를 이동시키지 않고, 세정 노즐 (36) 만, 그 길이방향 축선을 중심으로 일정방향으로 돌리면, 노즐 헤드 (40) 의 각 분출구멍 (48) 으로부터의 제트류가 용기 (12) 내벽면에 충돌하는 점은, 용기 (12) 내벽면을 둘레방향으로 직선적으로 이동한다. 세정 노즐 (36) 의 일정방향 회전을 계속하면, 하나의 분출구멍 (48) 로부터의 제트류의 용기 벽면에 대한 충격점은, 곧 동일한 기준원 (RC) 에서 인접한 분사구멍 (48) 로부터의 제트류의 충격점 시점에 도달한다. 따라서, 그 이상은 그 방향으로 세정 노즐 (36) 을 회전시킬 필요는 없고, 이 때에 세정 노즐 (36) 의 회전방향을 역전시키면, 동일한 높이 레벨에서 용기 (12) 내벽면 전체에 제트류가 반복적으로 닿게 된다. 따라서, 세정 노즐 (36) 의 회전각도 (γ) 는, 노즐 헤드가 인접하는 분사구멍의 각도적 간격 (β) 과 동등하게 하면 바람직하고, 분출구멍 (48) 의 가공 정도 등을 배려하면, 각도 (γ) 는 각도 (β) 보다도 근소하고, 예컨대 4 도 정도 큰 값으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 각 제트류의 용기 내벽면에 대한 충격점의 최대 이동속도는, 세정 효과 및 세정액의 유량 등을 고려하면, 1000 ㎜/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 세정 노즐 (36) 이 정역 양방향으로 한번만 회전하는 데에 요하는 시간, 즉 세정 노즐 (36) 의 회전속도 (T₁) 는 600 초/사이클 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120 초/사이클 이하이다. 또한, 이 속도 (T₁) 가 너무 작으면 초순수가 닿지 않는 부분이 나오는 경우가 있으므로, 속도 (T₁) 는 20 초/사이클 이상인 것이 바람직하다.

세정 노즐 (36) 은 회전 뿐 아니라, 그 축선방향으로 왕복 운동하기 때문에, 각 제트류의 용기 내벽면에 대한 충격점은 사인커브를 그리면서, 용기 (12) 길이방향을 따라 이동한다. 전체 제트류에 대한 궤적이 용기 (12) 내벽면 전체를 실질적으로 커버하기 위해서는, 각 궤적이 세정 노즐 (36) 의 왕복 직선 운동에 따라 빗나가는 것이 중요해진다. 이 조건은, 컴퓨터 등을 사용하여 시뮬레이션함으로써 용이하게 구할 수 있지만, 다음 반응식 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

△ ＝ 2S × T₁/T₂(㎜)

10 ≤ △ ≤ 30

여기에서, T₂는 세정 노즐 (36) 이 전후에 1 회만 왕복하는 데에 요하는 시간, 즉 세정 노즐 (36) 의 왕복 직선 운동속도 (초/사이클) 이고, S 는 세정 노즐 (36) 의 스트로크이다.

또한, 세정효과 및 세정액의 소비유량을 고려하면, 용기 (12) 의 개구 (16) 에서 바닥면까지의 거리 (L) 에 대한 세정 노즐 (36) 의 스트로크 (S) 비율 (S/L) 은, 0.1 ∼ 1.0 이 바람직하고, 0.2 ∼ 0.5 로 하는 것이 보다 바람직하다.

이상과 같은 조건 하에서 세정을 계속하면, 노즐 헤드 (40) 로부터의 제트류는 효율적으로 용기 (12) 내벽면 전체에 충돌한다. 또한, 초순수가 통하는 유로, 즉 호스 (44) 및 세정 노즐 (36) 의 내부 공간에는, 회전부와 같은 슬라이딩 부분이 존재하지 않기 때문에, 마찰로 생긴 입자가 초순수에 혼입되는 일이 없으며, 2 차 오염될 염려도 없다. 따라서, 단시간에 매우 작은 양의 초순수로 원하는 세정효과를 얻을 수 있다.

용기 (12) 의 개구 (16) 를 사용하는 세정이 종료되면, 용기 (12) 를 180 도 회전시켜 개구 (18) 를 받침대 (20) 의 관통구멍 (26) 에 맞춘다. 그리고, 세정 노즐 (36) 을 개구 (18) 에 삽입시켜 상기와 동일하게 하여 세정을 실시하고 세정작업을 완료한다. 물론, 이상과 같은 작동은, 각 액츄에이터 (34, 58, 74) 에 관련시킨 공기압 회로를 자동 제어함으로써 자동화를 도모할 수 있다.

또한, 세정에 사용된 초순수는, 용기 (12) 의 개구 (18 또는 16) 및 받침대 (20) 의 관통구멍 (28) 을 통해 외부로 배출된다.

이어서, 상기 구성으로 된 용기 세정장치를 사용하여 실제적으로 용기를 세정한 결과를 나타낸다.

세정해야 할 용기 (12) 로서 도 2 에 나타낸 형상의 폴리에틸렌제 전자공업 약품용 용기를 사용하였다. 또한, 이 용기의 내부 직경은 약 580 ㎜ 이고, 용기의 개구에서 바닥면까지의 길이 (L) 는 약 900 ㎜, 개구 (16, 18) 의 내부 직경은 58 ㎜ 였다. 사용한 용기 세정장치 (10) 는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 구성을 갖고 있으며, 세정 노즐 (36) 의 파이프 (38) 의 내부 직경은 27.2 ㎜, 길이는 450 ㎜ 였다. 노즐 헤드 (40) 의 형상은 도 3 ∼ 도 5 에 나타낸 것과 실질적으로 동일하며, 분출구멍 (48) 수는 67 개, 구멍 직경은 0.8 ㎜ 였다.

세정은 상기 수순에 따라 행하였다. 이 때, 세정 노즐의 회전각도 (γ) 는 40 도로 하고, 회전속도 (T₁) 는 1.5 초/사이클로 하였다. 또한, 세정 노즐의 스트로크 (S) 와 용기 길이 (L) 사이의 관계를 S/L ＝ 0.5 가 성립되는 관계로 하였다. 또한, 세정 노즐의 왕복 직선 운동속도 (T₂) 를 40 초/사이클로 하였다. 세정액으로는 초순수를 사용하였다. 초순수의 공급유량은 0.08 ㎥/분, 공급압력은 10 ㎏/㎠G 로 하였다. 각 개구 (16, 18) 를 사용하는 세정시간은 각각 10 분으로 하였다.

세정 종료 후, 용기에 초순수를 충전하고, 한시간 경과 후 초순수 내에 입자 직경이 0.2 ㎛ 이상인 미립자 농도 (개/㎖) 를 빛산란 방식의 파티클 (particle) 카운터를 사용하여 측정하였다.

상기 조건 하에서 4 개 용기에 대해 세정을 행한 결과, 각 용기에 대한 미립자 농도는, 각각 15.7, 8.3, 9.6 및 10.3 이고, 그 평균치는 11.0 였다.

비교예 1

노즐 헤드를 용기 길이방향의 거의 중심 위치에 배치한 상태에서 세정 노즐을 고정 내지는 정지시킨 점을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 조건에서 4 개 용기에 대해 세정을 행하였다. 그 결과, 각 용기에 대한 미립자 농도는, 각각 49.4, 16.2, 31.7 및 23.9 이고, 그 평균치는 30.3 였다.

비교예 2

세정 노즐을, 파이프와 이 파이프의 선단에 회전 가능하게 부착된 노즐 헤드로 이루어진 것을 사용하고, 초순수의 유체압력으로 노즐 헤드를 회전시키면서 세정하는 종래 일반적인 장치를 사용한 것 이외에, 상기 실시예와 동일하게 행하였다. 그 결과, 각 용기에 대한 미립자 농도는, 각각 76.4, 144, 319 및 102 이고, 그 평균치는 160 였다.

이상 결과에서 본 발명에 따르면, 용기 내부 전면을 매우 청정하게 세정할 수 있으며, 이에 따라 액체를 용기에 충전시켜 보존할 때 액체 내 입자 농도의 증가를 매우 낮은 수준으로 유지할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 원하는 세정효과를 얻기 위해 필요한 세정액 유량도 적어도 되고, 효율적이고 경제적으로 용기 내부의 세정을 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않은 것은 말할 필요도 없다. 예컨대, 본 발명은, 개구가 하나뿐인 용기 등, 다른 형식의 용기에도 적용 가능하다. 물론, 개구가 하나밖에 없는 원통형 용기의 경우, 받침대 제 1 부분에 형성된 관통구멍은 하나만으로 되고, 그 치수나 위치 또는 세정시 받침대의 경사각도 등은 적절하게 선택된다. 또, 상기 실시형태에서는 세정 노즐은 링크 기구에 의해 회전되지만, 예컨대 도 7 에 나타낸 바와 같이 세정 노즐 (36) 의 파이프 (38) 의 외주면에 기어 (90) 를 동축에 고착시키고, 그 기어 (90) 에 모터 (92) 의 작은 기어 (94) 를 맞물린 구성으로 세정 노즐을 회전시켜도 된다. 도 7 의 구성에서는 세정 노즐의 최대 회전각도를 360 도 정도까지 크게 할 수도 있다. 또한, 세정액은 초순수에 한하지 않고, 용기에 충전된 액체와 동종인 액체를 사용해도 된다. 이와 같이 상기 실시형태는 일예에 지나지 않고, 본 발명 범위 및 정신을 일탈하는 일 없이, 형태, 구성 및 배열을 여러 가지로 변형할 수 있는 것은 명확하다.

Claims (19)

1. 가늘고 긴 강성을 갖는 파이프와, 다수의 분출구멍이 형성되고 상기 파이프 일단에 고착된 노즐 헤드를 갖는 세정 노즐을 사용하고, 상기 노즐 헤드의 분출구멍에서 분출되는 세정액으로 용기 내부를 세정하는 방법에 있어서,

   상기 노즐 헤드가 상기 용기내에 배치되도록 상기 세정 노즐을 그 용기의 개구에서 상기 용기내에 삽입하는 단계와,

   상기 파이프 타단에서 세정액을 공급하여 상기 노즐 헤드의 분출구멍에서 제트류으로 분출시키는 단계와,

   상기 세정 노즐을, 그 길이방향 축선을 따라 왕복 직선 운동시킴과 동시에, 상기 세정 노즐을 그 길이방향 축선을 중심으로 시계방향 및 반시계방향으로 교대로 회전시키는 단계를 구비한 용기 내부의 세정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용기를, 그 개구를 하향으로 한 상태에서 고정시키는 단계를 구비한 용기 내부의 세정방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 용기의 상기 개구에서 그 용기의 바닥면까지의 길이 (L) 에 대한 상기 세정 노즐의 상기 왕복 직선 운동의 스트로크 (S) 비율 (S/L) 이 0.1 ∼ 1.0 인 용기 내부의 세정방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 노즐의 상기 왕복 직선 운동속도가 20 ∼ 600 초/사이클인 용기 내부의 세정방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 노즐의 시계방향 및 반시계방향 각각에 대한 회전각도 (γ) 는 10 ∼ 360 도인 용기 내부의 세정방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 노즐의 상기 회전속도가 0.5 ∼ 15 초/사이클인 용기 내부의 세정방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 용기가 전자공업 약품용 용기인 용기 내부의 세정방법.
8. 용기 내부를 세정하기 위한 장치에 있어서,

   상기 용기를 지지하기 위한 용기 받침대와,

   가늘고 긴 강성을 갖는 파이프 및 다수의 분출구멍이 형성되고 상기 파이프 일단에 고착된 노즐 헤드를 갖는 세정 노즐과,

   상기 세정 노즐을, 그 길이방향 축선을 따라 직선적으로 왕복 운동 가능하게 이동시키는 이동수단과,

   상기 세정 노즐을, 그 길이방향 축선을 중심으로 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전시키는 회전수단을 구비하고,

   상기 세정 노즐은, 상기 이동수단에 의해 이동된 경우에 상기 노즐 헤드가 상기 용기 받침대에 지지된 용기의 개구를 통해 그 용기 내부에 삽입될 수 있도록 배치되어 있는 용기 내부의 세정장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 용기 받침대에 지지된 용기의 개구가 하향이 되도록 그 용기 받침대를 경사 작동 가능하게 지지하는 기초대와, 상기 용기 받침대의 경사각도를 조절하기 위해 상기 용기 받침대를 경사 작동시키는 경동수단을 구비한 용기 내부의 세정장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 노즐 헤드의 상기 분출구멍이 그 노즐 헤드의 대략 구형의 선단 부분에 형성되어 있는 용기 내부의 세정장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 분출구멍의 직경이 0.1 ∼ 2.0 ㎜ 인 용기 내부의 세정장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 분출구멍이, 상기 세정 노즐의 길이방향 축선을 중심으로 한 그 세정 노즐의 회전방향을 따라 등간격으로 배치되어 있는 용기 내부의 세정장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 세정 노즐의 시계방향 및 반시계방향 각각에 대한 회전각도 (γ) 가, 인접하는 상기 분출구멍의 각각에서 상기 세정 노즐의 길이방향 축선으로 연장되는 수직선에 의해 이루어진 각도 (β) 이상인 용기 내부의 세정장치.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 세정 노즐의 시계방향 및 반시계방향 각각에 대한 회전각도 (γ) 가 10 ∼ 360 도인 용기 내부의 세정장치.
15. 제 8 항에 있어서, 상기 이동수단은, 상기 용기 받침대에 대해 왕복 운동 가능하게 설치되어 있고, 상기 세정 노즐의 상기 파이프를 지지하는 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트를 왕복 직선 운동시키는 액츄에이터를 구비한 용기 내부의 세정장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 액츄에이터가 공기압 실린더인 용기 내부의 세정장치.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 회전수단은 상기 지지 플레이트에 상기 세정 노즐을 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 지지 플레이트 위에 설치된 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 구동력을 전동시켜 상기 세정 노즐을 회전시키는 전동기구를 구비한 용기 내부의 세정장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 회전수단의 상기 액츄에이터가 공기압 실린더이고, 상기 전동기구가 상기 세정 노즐의 상기 파이프의 외주면에 고착된 슬라이딩 암을 포함한 용기 내부의 세정장치.
19. 제 8 항에 있어서, 세정액 공급장치와, 상기 세정액 공급장치로부터의 세정액을 이송시키는 가요성 호스를 구비하고, 상기 호스를 상기 세정 노즐의 상기 파이프 타단에 직접적으로 접속한 용기 내부의 세정장치.