KR20000023643A - 레일리 분산 분무장치 및 레일리 분산 분무장치 제조방법 - Google Patents

레일리 분산 분무장치 및 레일리 분산 분무장치 제조방법 Download PDF

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KR20000023643A
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페리 알. 스케스
존 알. 세일러
에이미 엘. 로벨스테드
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알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

레일리 분산 메케니즘을 통하여 입자를 형성하는 분무장치(40, 60, 70, 80, 94)가 제공된다. 다양한 실시예는 다음과 같은 하나 또는 그 이상의 특징을 포함한다. 액체 오리피스(48)는 입자를 형성하는 액체 제트를 형성한다. 가스 오리피스(46)는 입자의 합착을 방지하는 가스 동반유동을 제공한다. 액체 오리피스(48)는 레일리 분산을 촉진하기 위한 비원형 단면형상을 가질 수 있다. 또한, 유체성 진동자(101)가 레일리 분산을 촉진하기 위하여 제공될 수 있다. 가스 및 액체 오리피스(46, 48)에 가스와 액체를 각각 공급하기 위하여 공급 네트워크(58, 50, 52, 60, 54, 56)가 제공된다.

Description

레일리 분산 분무장치 및 레일리 분산 분무장치 제조방법{RAYLEIGH-BREAKUP ATOMIZING DEVICES AND METHODS OF MAKING RAYLEIGH-BREAKUP ATOMIZING DEVICES}
본 출원은 미국 예비출원번호 제 60/021,307호, 제 60/021,308호 및 제 60/021,309호의 권리를 주장한다.
미국 정부는 미국 육군 조사 연구소가 재정한 계약번호 DAAL01-93-C-0039호의 약정에 의해 제공된 본 발명의 일부를 실시할 권리를 갖는다.
본 발명은 분무장치와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 좁은 입자 크기 분포의 미립자를 생성하는 마이크로 가공된 분무장치와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
관련기술의 설명
액체 분무장치는 의료용 분무기 및 연소 챔버용 연료 주입기와 같은 다양한 기계에 사용된다. 분무장치가 매우 미세한 입자를 분무하거나 좁은 크기 분포의 분무를 실시한다면 이러한 많은 기계의 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 미립자(즉, 2 내지 5㎛)는 폐포 깊숙이 흡입될 수 있기 때문에 미립자는 의료용 분무기의 효과를 향상시킨다. 또한, 미립자(즉, 20㎛ 이하)는 연료를 빠르게 증기화시킴으로써 연소장치의 성능을 향상시킨다.
일반적으로, 종래의 분무장치는, 10㎛보다 작은 샤우터 평균 직경을 가진 작은 비율의 입자를 포함하여, 다양한 크기의 입자를 가진 분무를 제공한다. 종래의 분무장치는 초음파력 또는 고전압 정전기 충전과 같은 추가적인 기계장치를 채용하지않고서는 크기가 작은 범위로 한정된 입자를 가지면서 10㎛보다 작은 샤우터 평균 직경을 가진 분무를 제공할 수 없었다.
종래의 분무장치가 작은 범위이면서 소형인 미립자를 제공하지 못하는 것은 이들 장치가 분무를 실시하는 방법에 그 원인이 있을 수 있다. 종래의 분무장치는 큰 액체를 비교적 큰 띠(ligament)로 파쇄하고, 상기 띠를 분무를 통하여 비교적 큰 입자로 파쇄한 다음, 큰 입자를 2차 분무를 통하여 소형 입자로 파쇄한다. 입자가 100㎛보다 작아질수록 파쇄하기 어려워져, 통상적으로 2차 분무는 중단되어 대부분의 입자가 10㎛정도로 작아지는 것을 억제하게 된다. 또한, 상기 큰 액체가 원하는 입자 크기보다 훨씬 커서 비교적 작게 될려면 수차례 파쇄되어야만 하기 때문에, 궁극적으로 종래의 장치에 의해 형성된 입자는 상대적으로 넓은 범위의 크기를 가질 것이다.
분무장치를 통하여 강압되는 가스의 양을 증가시킴으로써 입자의 크기를 줄이려는 노력이 이루어졌다. 그러나, 이는 큰 가스-액체 질량비를 가져왔고, 이는 대형 가스 펌프, 다량의 가스 및 높은 가스 속도를 필요로하기 때문에 많은 응용에서 바람직하지 않다.
종래의 분무장치와 관련된 다른 문제점은 심지어 동일한 형식인 2개의 장치가 흔히 서로다른 분무 특성을 갖는다는 점이다. 이렇게 서로다른 분무 특성은 분무장치의 구조에 있어서의 매우 사소한 다양성에 기인한다. 현재의 제조방법으로, 이러한 다양성은 바람직한 것보다 더 빈번히 발생한다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 10㎛ 또는 이보다 작은 샤우터 평균 직경의 입자를 가진 분무를 생성하는 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작은 범위의 직경 이내인 입자를 가진 분무를 생성하는 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작은 가스-액체 질량비를 가진 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분무된 액체를 많이 처리할 수 있으며, 크기가 매우 작은 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대량 생산될 수 있으며, 장치마다 일정한 분무특성을 갖는 분무장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적과 잇점은 하기된 설명으로부터 명료해질 것이다. 또한, 추가적 잇점은 발명을 실시함으로써 알수 있을 것이다.
넓은 특징으로, 본 발명은 레일리 분산을 통하여 액체의 입자를 형성하기 위하여 액체 제트를 형성하는 단계와, 입자의 합착을 방지하기 위하여 액체에 대하여 가스를 유동시키는 단계로 구성된 액체 분무방법을 제공한다.
다른 넓은 특징으로, 본 발명은 롤레이 분산을 통하여 액체 입자로 분쇄되는 액체 제트를 형성하기 위한 액체 오리피스와 입자의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키기 위한 가스 오리피스로 구성된 분무장치를 제공한다.
또 다른 넓은 특징으로, 본 발명은 대체로 평면인 제 1 층과 대체로 평면인 제 2 층에 가스 공급 네트워크와 액체 공급 네트워크를 형성하는 단계와, 롤레이 분산을 통하여 액체 입자로 분쇄되는 액체 제트를 형성하는 제 1 층에 가스 오리피스를 형성하는 단계와, 액체의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키기 위하여 제 1 층에 가스 오리피스를 형성하는 단계와, 가스 및 액체 공급 네트워크가 가스 및 액체 오리피스에 가스와 액체를 각각 공급하도록 제 1 및 제 2 층을 연결하는 단계로 구성된 분무장치 제조방법을 제공한다.
또 다른 넓은 특징으로, 본 발명은 롤레이 분산을 통하여 액체 입자로 파쇄되는 액체 제트를 형성하기 위한 액체 오리피스와, 롤레이 분산을 촉진시키기 위하여 액체 제트에 진동을 형성하는 오리피스 내부의 장치로 구성된 분무장치를 제공한다.
전술한 요약과 하기된 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적이며, 청구항처럼 본 발명을 한정하지 않음을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면과 관련하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 분무장치의 제 1 실시예의 평면도이고,
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 취한 제 1 실시예의 단면도이며,
도 3은 도 1의 3-3선을 따라 취한 제 1 실시예의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 분무장치의 제 2 실시예의 평면도이며,
도 5는 도 4의 5-5선을 따라 취한 제 2 실시예의 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 분무장치의 제 3 실시예의 평면도이며,
도 7은 도 6의 7-7선을 따라 취한 제 3 실시예의 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 분무장치의 제 4 실시예의 평면도이며,
도 9는 도 8의 9-9선을 따라 취한 제 4 실시예의 단면도이고,
도 10 내지 도 17은 본 발명에 따른 분무장치의 제 5 내지 제 12 실시예의 평면도이며,
도 18은 본 발명에 따른 분무장치의 제 13 실시예의 단면도이고,
도 19 내지 도 23은 제 13 실시예의 분무장치를 제조하기 위한 바람직한 공정을 도시한 도면이며,
도 24는 본 발명에 따른 분무장치의 제 14 실시예의 단면도이고,
도 25 내지 도 29는 제 14 실시예의 분무장치를 제조하기 위한 바람직한 제 1 공정을 도시한 도면이며,
도 30 내지 33은 제 14 실시예의 분무장치를 제조하기 위한 바람직한 제 2 공정을 도시한 도면이고,
도 34는 본 발명에 따른 분무장치의 제 15 실시예의 단면도이며,
도 35는 본 발명에 따른 분무장치의 제 16 실시예의 평면도이고,
도 36은 도 35의 36-36선을 따라 취한 제 16 실시예의 단면도이며,
도 37은 본 발명에 따른 분무장치의 제 17 실시예의 유체 분배 네트워크의 개략도이고,
도 38은 도 37의 유체 분배 네트워크의 부분 확대도이며,
도 39는 도 37의 39-39선을 따라 취한 제 17 실시예의 단면도이고,
도 40은 도 37의 40-40선을 따라 취한 제 17 실시예의 단면도이며,
도 41은 도 37의 41-41선을 따라 취한 제 17 실시예의 단면도이고,
도 42는 도 37의 42-42선을 따라 취한 제 17 실시예의 단면도이며,
도 43은 다수개의 분무장치를 가진 웨이퍼의 평면도이다.
이제, 도면에 도시된 바람직한 실시예를 상세하게 참고할 것이다.
분무장치(40)의 제 1 실시예가 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 분무장치(40)는 대체로 평면인 제 1 층(42)과 대체로 평면인 제 2층(44)을 포함한다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 층(42)(44)은 각각 5㎜/min의 분무 액체에 대하여 1㎜2의 면적을 갖는다. 특히, 제 1 및 제 2 층은 각각 5㎜의 길이, 5㎜의 폭 및 1㎜의 두께를 갖는다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 층(42)(44)은 마이크로 가공되어 정확하게 서로 융착될 수 있는 물질로 제조된다. 더욱 바람직하게, 상기 제 1 및 제 2은 기본 반도체 물질 또는 실리콘 카바이드와 같은 에칭가능한 물질로 제조된다. 적당한 반도체 물질은 (100) 오리엔테이션 실리콘, 다결정 실리콘 및 게르마늄을 포함한다. 명세서에서 별다른 지적이 없다면, 본 실시예 및 다른 실시예의 층들은 (100) 오리엔테이션 실리콘으로 제작됨이 바람직하다. 그러나, 일부의 경우에 있어서, 상기 층들은 PYREX와 같이 다른 물질로 제조될 수 있다.
상기 제 1 층은 레일리 분산을 통하여 입자로 파쇄되는 액체 제트를 형성할 액체 오리피스(48)을 갖는다. 바람직하게, 액체 오리피스(48)는 최소의 제트 섭동을 일으키는 원형 단면형상을 갖는다. 바람직하게, 상기 액체 오리피스(48)는 5㎛의 두께를 갖는다. 바람직하게, 액체 오리피스(48)의 직경은 원하는 입자의 샤우터 평균 직경의 거의 절반이다. 바람직한 실시예에서, 액체 오리피스(48)는 10㎛의 샤우터 평균 직경을 가진 입자를 생성하기 위하여 5㎛의 직경을 갖는다. 바람직하게, 액체 오리피스(48)는 액체 오리피스(48) 직경의 10배에 해당하는 거리만큼 서로로부터 이격된다.
또한, 상기 제 1 층은 입자의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키는 가스 오리피스(46)를 갖는다. 바람직하게, 상기 가스 오리피스(46)는 폭에 대해 2 내지 3배의 길이로 된 직사각형 단면을 갖는다. 더욱 바람직하게, 가스 오리피스는 45㎛의 길이, 15㎛의 폭 및 5㎛의 두께를 갖는다. 본 실시예에서, 가스 오리피스(46)를 통한 가스 유동방향은 액체 오리피스(48)를 통한 액체 유동방향과 대체로 평행하다.
상기 제 1 및 제 2 층(42)(44)은 가스를 가스 오리피스(46)에 공급하는 가스 공급 네트워크를 형성한다. 가스 공급 네트워크는 가스를 가스 통로(50)에 공급하는 가스 포트(58)를 포함한다. 상기 가스 통로(50)는 가스를 가스 오리피스(46)에 공급하는 가스 채널(52)에 가스를 공급한다. 몇몇 경우에 있어서, 각각의 가스 채널(52)은 제 1 층(42)의 구조적 완전성을 증가시키기 위하여 서로 이웃한 2개 또는 그 이상의 세트로 된 좁은 가스 채널로 분할될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 층(42)(44)은 액체를 액체 오리피스(48)에 공급하는 액체 공급 네트워크를 형성한다. 액체 공급 네트워크는 액체를 액체 통로(54)에 공급하는 액체 포트(60)를 포함한다. 상기 액체 통로(54)는 액체를 액체 오리피스(48)에 공급하는 액체 채널(56)에 액체를 공급한다.
바람직하게, 상기 가스 및 액체 채널(52)(56)은 100㎛의 폭, 1 내지 2㎜의 길이 및 제 1 층(42)의 두께와 거의 같은 두께를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 상기 가스 채널(52)과 액체 채널(56)은 서로 맞물린다.
바람직하게, 액체 포트(60)는 액체 오리피스(48)가 막히는 것을 방지하기 위하여 액체의 불순물을 제거하는 필터(61)를 입구에 갖는다. 바람직하게, 상기 필터(61)는 예를 들어 원형 또는 사각형일 수 있는 매우 미세한 필터공을 갖는다. 바람직하게, 상기 필터공은 액체 오리피스(48)의 폭의 1/3 또는 그 이하인 폭을 갖는다. 또한, 바람직하게, 상기 필터(61)는 필터 표면에서 걸러진 분순물 입자가 쉽게 제거될 수 있도록 형성된다.
바람직한 실시예에서, 예를 들어, 오리피스 어레이에 의해 점유된 평방㎜의 표면당 5g/min의 유동속도와, 10m/sec의 속도로 액체 오리피스(48)를 통하여 강압된 액체는 레일리 분산 메케니즘으로 인해 입자로 파쇄될 액체 제트를 형성할 것이다.
예를 들어, 오리피스 어레이에 의해 점유된 평방㎜의 표면당 0.6ℓ/min의 유동속도로 가스 오리피스(46)를 통하여 강압된 가스는 가스 오리피스(46)를 벗어나면서 팽창하는 가스 제트를 형성할 것이다. 결국, 팽창된 가스 제트는 액체 제트에 의해 형성된 입자와 교차하여 입자의 합착 즉, 입자가 서로 충돌하여 더 큰 입자가 되는 것을 방지하게 된다. 바람직하게, 합착은 항력에 의해 입자의 속도가 느려져 서로 충돌하지 않도록 하기에 충분한 가스 속도를 제공함으로써 방지된다. 바람직하게, 합착은 입자가 서로 충돌하지 않도록 입자의 궤도를 변화시키기에 충분한 가스 난류를 제공함으로써 방지된다.
레일리 분산 이전에 가스 제트에 의해 액체 제트가 충분히 섭동되지 않는다면, 균일하지 않은 크기의 입자가 발생할 것이다. 따라서, 가스 오리피스(46)는 분산 이전에 가스 제트가 액체 제트를 섭동시키지 않도록 배치되어야만 한다. 이는 가스 및 액체 오리피스(46)(48)의 측방향("측방향"은 액체 유동방향에 직교하는 방향을 의미함) 분리를 주의깊게 선택하고, 가스 속도를 주의 깊게 선택함으로써 이루어질 수 있다.
가스 및 액체 오리피스(46)(48)가 더 이격될수록, 액체에 대한 가스 제트의 충격은 더 하류로 이동한다. 최적의 분리(이는 경험적으로 또는 수치적 유체 동력학적 모델링에 의해 결정될 수 있다)에서, 가스는 충분히 하류에서 액체와 충돌할 것이고, 가스 속도는 이 충돌지역에서 감속될 것이기 때문에 가스는 레일리 분산을 섭동시키지는 못함에도 불구하고 합착은 방지하게 된다. 본 실시예에서, 상기 측방향 거리는 바람직하게 액체 제트중의 하나의 분산 길이(즉, 분무장치의 표면으로부터 제트가 입자로 분산되는 위치까지의 거리)와 거의 동일하다. 특히, 가스가 45°의 분산각을 가질 경우, 60㎛의 거리가 현재 바람직하다.
특히, 액체 오리피스와 가까운 액체 제트의 표면에서, 가스가 액체 제트와 가스간의 차별 속도의 상한을 초과하지 않는 것이 바람직하며, 상한 이하에서 레일리 분산 공정이 액체 제트가 입자로 분쇄되는 것을 좌우한다. 가스 오리피스(46)에서, 가스 속도는 차별 속도의 상한 훨씬 위가 될 수 있으며, 상한 이하에서 레일리 분산 공정이 우세하다. 가스와 액체 오리피스간의 적절한 양의 측방향 분리는 가스 제트가 측방향으로 팽창하도록 하고, 가스 오리피스로부터 가스 유동이 액체 제트 표면에 닿기전에 충분히 감속되도록 한다. 또한, 측방향 분리는 제한된 난류가 팽창 가스 유동에서 발생될 여지를 제공하고, 이는 각각의 액체 제트로부터 일련의 입자의 궤도를 분산시킴으로써 액체 제트 분산점을 넘어서 입자가 합착되는 것을 피하도록 돕는다.
분무장치(40)는 집적회로의 배치 제조와 유사하게 웨이퍼상의 배치로 제조될 수 있다. 예를 들어, 도 43에 도시된 바와 같이, 웨이퍼는 분무장치의 제 1 층(42)을 각각 형성하는 다수개의 섹션을 갖도록 가공된다. 이와 유사하게, 다른 웨이퍼는 분무장치의 제 2 층(44)을 각각 형성하는 다수개의 섹션을 갖도록 가공된다. 상기 웨이퍼들은 정렬되어 분무장치의 배치를 형성하도록 연결되며, 이들은 분리되어 개별 마운팅 구조에 연결된다. 선택적으로, 분무장치는 분리되기 이전에 자신의 개별 마운팅 구조에 연결될 수 있다.
용이하게 참조하기 위하여, 본 발명에 따른 분무장치의 제조에 대한 다음의 더 상세한 설명은 다수개의 분무장치중 단지 하나를 참조하여 이루어질 것이다. 하기된 설명은 현재 실리콘층을 마이크로가공하는데 바람직한 공정을 상술한다. 본 명세서에서 별다른 지적이 없다면, 이 공정을 기술된 모든 실시예의 실리콘층을 마이크로가공하는데 사용하는 것이 바람직하다.
먼저, 제 1 층(42)에서 오리피스(46)(48)의 하부와 채널(52)(56)의 상부에 해당하는 위치에 에칭 스톱이 제공된다. 상기 에칭 스톱은 확산, 이온 주입과 에피텍셜 성장 및 웨이퍼 접합과 티닝(thinning;얇게 만듬)과 같이 공지된 방법으로 제공될 수 있다. 상기 웨이퍼 접합과 티닝 공정은 에칭 스톱을 형성하기 위해서 2개의 층을 이용해야만 하나, 이 공정에 의해 형성된 물품은 본 명세서에서 단일의 제 1 층(42)으로 여겨질 것이다. 산소 침전제의 생성은 연장된 시간 주기동안 제 1 층을 600 내지 1000℃ 범위로 가열하지 않도록 하고 산소를 적게 함유한 웨이퍼를 이용함으로써 감축될 수 있다.
그 후, 제 1 층(42)의 제 1 측부에 마스크층이 적층되거나 또는 성장된 다음, 집적회로 생산에 사용되는 종래 기술에 따라 에칭 패턴이 상기 마스크층으로 운반된다. 제 1 층(42)의 제 1 측부는 에칭되어 가스 및 액체 채널(52)(56) 부분을 형성하게 된다. 이러한 채널 에칭과정에서 오리피스(46)(48) 벽체가 에칭되는 것을 피하기 위하여 함입된 에칭 스톱이 이용된다. 바람직하게, 상기 제 1 측부는 집적회로 생산에 사용되는 것으로 알려진 수직 벽체 마이크로 가공 공정 또는 결정학적 에칭을 이용하여 에칭된다. 실리콘 딥-트랜치 반응 이온 에칭(RIE)공정, (여기에서 참고로 사용된 Richard Mlcak의 고주파 전해액에서의 전기화학적 및 광전기 화학적 실리콘 마이크로 가공법(1994)에 기술된 바와 같은)(논문, 메사츄세츠 기술 연구소) 수직벽체 광전기 화학(PEC) 에칭 공정, 하이드록사이드에 기초한 에칭 공정, 또는 초음파 기계가공과 같은 수직 벽체 마이크로 가공 공정을 이용하는 것이 현재 바람직하다. RIE 공정이 현재 바람직하다.
제 1 측부가 가공된 후, 상기 제 1 측부상의 에칭과 일치된 에칭 패턴으로 제 1 층(42)의 제 2 측부에 마스크층이 적층되거나 또는 성장된다. 그 다음, 바람직하게 수직 벽체 마이크로 가공 공정을 이용하여, 제 2 측부는 에칭되어 가스 및 액체 오리피스(46)(48)를 형성하게 된다.
제 2 층(44)은 가스 및 액체 포트(58)(60)를 형성하기 위하여 제 1 층(42)와 동일한 방법으로 에칭된다. 원한다면, 상기 제 2 층(44)은 통로(50)(54)와 채널(52)(56) 부분을 형성하기 위하여 에칭될 수 있다.
그 다음, 제 1 및 제 2 층(42)(44)은 연결되어 분무장치(40)를 형성하게 된다. 가유동층(예를 들어, 보로포스포실리케이트 유리 또는 포스포실리케이트 유리) 또는 합금층(예를 들어, 금-인듐 또는 구리 박막)을 사용하거나 또는 사용하지 않는 실리콘 융착 접합이 본 실시예와 다른 실시예에서 2개의 실리콘층을 연결하기 위한 현재의 바람직한 가공법이다.
도 4 내지 도 9는 도 1 내지 도 3에 도시된 제 1 실시예와 매우 유사한 제 2 내지 제 4 실시예를 도시하고 있다. 제 2 내지 제 4 실시예와 제 1 실시예간의 차이점은 아래 기술되어 있다.
도 4 및 도 5에 분무장치(60)의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 가스 오리피스(46)는 가스 오리피스(46)를 통한 가스 유동방향이 액체 오리피스(48)를 통한 액체 유동방향에 대하여 소정각도로 연장되도록 형성된다. 가스 오리피스(46)는 제 1 실시예에서보다 넓으며, 바람직하게 65㎛의 폭을 갖는다.
제 2 실시예는 채널(52)(56)의 벽체 두께를 적정량 이하로 줄이지 않고 가스가 액체를 분무장치의 표면에 근접하게 접촉시키는 것을 허용한다. 예를 들어, 액체 제트가 매우 작은 직경(예를 들어, 약 2㎛)을 가질 경우, 분무장치(60)의 표면에 근접한 액체에 대하여 가스를 유동시키는 것이 필요할 수 있으며, 따라서 표면으로부터 짧은 거리(예를 들어, 약 100㎛)에서만 입자로 파쇄될 것이다.
분무장치(70)의 제 3 실시예가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 2열의 액체 오리피스(48)가 각 액체 채널(56)에 제공되어 있다. 이는 큰 액체 분무 속도를 제공한다.
분무장치(80)의 제 4 실시예가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 2열의 액체 오리피스(48)가 각 액체 채널(56)에 제공되어 있다. 또한, 가스 오리피스는 가스 오리피스(46)를 통한 가스 유동방향이 액체 오리피스(48)를 통한 액체 유동방향에 대하여 소정각도로 연장되도록 형성된다.
도 10 내지 도 17은 본 발명의 제 5 내지 제 12 실시예의 부분 평면도이다. 특히, 도 10 내지 도 17은 레일리 분산 공정을 좌우하고 단분산(monodisperse) 연무를 배출할 액체 제트에 교란을 유도할 다양한 비원형 단면형상을 가진 액체 오리피스(48)를 도시하고 있다. 이들 액체 오리피스(48) 도면들은 용이한 설명을 위하여 확대되었다.
액체 제트를 위하여 가장 안정적인 단면은 완전한 원형상이다. 따라서, 완전 원형 액체 제트에서의 초기 교란은 흔히 매우 작거나 드물어서 때때로 가스 오리피스(46)로부터 나온 가스 제트에 의해 매우 쉽게 섭동된다.
액체 제트에 연속 교란을 유도하는 것이 바람직하며 이는 분산 공정을 좌우하고 단분산 분무를 배출할 것이다. 상기 교란은 가장 빠르게 성장하는 교란(레일리 파장)에 해당하는 파장을 포함하는 넓은 주파수 스팩트럼 또는 상기 교란에 적절한 특정 파장에 해당하는 비교적 일정한 주파수(이 주파수는 제트 속도에 의한 파장과 관련된다)를 갖아야만 한다. 액체 제트의 비원형적 붕괴는 많은 주파수와 진동을 일으킨다. 특히, 표면 장력은 액체 제트를 변형하여 제트 표면의 다른 부분보다 더 작은 곡률 반경을 가진 엣지를 제거하게 된다. 이는 제트에서 진동을 새로 설정하여 (경험적으로 또는 컴퓨터를 사용하여) 적절하게 최적화될 경우 분산을 균일한 크기의 입자로 조장할 수 있게 된다.
도 10 내지 도 17에 도시된 형상은 기술된 다른 실시예와 관련하여 설명되고 도시된 것과 동일한 일반 구조와 함께 사용될 수 있다. 많은 비원형 오리피스 형태가 사용될 수 있기 때문에, 이와 같은 형태는 단지 예시적인 것들이다.
도 18 및 도 24는 각각 본 발명에 따른 분무장치의 제 13 및 제 14 실시예의 부분 단면도이다. 이들 실시예는 액체 제트에 연속 교란을 활발히 유도하는 장치를 포함하며 이는 분산 공정을 좌우하고 단분산 분무를 배출할 것이다.
빠르게 성장하는 (따라서, 활발히 구동된 교란이 없을 경우 분산 공정을 좌우하는) 고유(수동적) 교란의 파장은 제트 직경의 4.5배이다. 따라서, 교란에 대해 적절한 주파수는 v=fλ 공식을 이용하여 계산될 수 있으며, 여기서, v는 속도이고, f는 주파수이며, λ는 파장이다.
예를 들어, 제트 직경이 10㎛이며, 목표 파장은 45㎛이다. 액체의 방출 속도가 10㎛/㎲이면, 하나의 파장이 해당 포인트를 통과하는데 4.5㎲가 걸리며, 따라서, 구동 주파수는 222㎑가 된다. 일반적으로, 이는 물과 거의 같은 점성을 가진 액체에 적용되나, 고점성 액체에는 적용되지 않는다.
도 18에 도시된 제 13 실시예는 다른 실시예와 관련하여 설명되고 도시된 것과 동일한 일반 구조와 함께 사용될 수 있는 액체 오리피스(48) 구성을 갖는다. 제 13 실시예에서, 얇고 유연한 스트립(90)이 각 액체 오리피스(48)의 출구에 제공된다. 이들 스트립(90)은 액체 제트에 교란을 유도한다.
상기 유연한 스트립(90)은 액체 오리피스(48)의 엣지로부터 액체 유동 흐름으로 연장되어 액체가 액체 오리피스(48)에서 흘러 나올 때 상기 유연한 스트립(90)은 유동 흐름내에서 펄럭이게 된다. 이러한 펄럭임은 액체가 액체 오리피스(48)를 통과할 때 액체에 자연스러운 진동을 전달한다. 펄럭임으로 인한 진동의 파장이 레일리 분산에 필요한 파장과 동등하도록(두께, 길이 및 강도면에서) 구성된 경우, 상기 자연스러운 진동 주파수는 액체 제트의 레일리 분산을 용이하게 하기 위한 우측 범위내에 있게 될 것이다. 일반적으로, 바람직하게 상기 유연한 스트립(90)은 액체 오리피스(48)의 직경의 1/10보다 작은 폭과 액체 오리피스(48)의 직경의 1/2보다 작은 길이를 갖는다.
제 13 실시예의 분무장치를 제조하기 위한 바람직한 공정이 도 19 내지 도 23과 관련하여 설명될 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 고강도 표면 마스크(91)가 제 1 층(42)에 적층 또는 성장된다. 상기 마스크(91)는 바람직하게 실리콘 질소화물 또는 실리콘 이산화물과 실리콘 질소화물이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 스트립(90)이 액체 오리피스(48)를 위한 홀 패턴에 포함된다. 그 후, 바람직하게는 수직 벽체 마이크로 가공 공정, 더욱 바람직하게는 RIE 공정을 이용하여 액체 오리피스(48)가 도 21에 도시된 바와 같이 형성된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 얇고 유연한 스트립(90) 하부의 실리콘을 제거하기 위하여 2차 에칭 단계가 실시된다. 상기 2차 에칭 단계는, 스트립(90) 하부의 실리콘 측부가 (111) 평면이 아닌 한, 등방성 에칭(예를 들어, 플라즈마 에칭) 또는 결정학적 에칭(예를 들어, 포타슘 하이드록사이드)일 수 있다. 이는 오리피스가 약간 팽창하는 결과를 가져올 수 있어서, 마스크 구멍 크기는 이러한 팽창을 벌충해야만 한다.
그 다음, 도 23에 도시된 바와 같이, 액체 오리피스(48)에 대한 액체 채널(56)이 제 1 실시예와 관련하여 전술한 방식으로 형성된다.
도 24에 도시된 분무장치(94)의 제 14 실시예는 다른 실시예와 관련하여 설명되고 도시된 것과 동일한 일반 구조와 함께 사용될 수 있는 액체 오리피스(48) 구성을 갖는다. 제 14 실시예에서, 유체성 피드백 진동자(96)가 각 액체 오리피스(48)의 출구 부근에 제공된다. 이들 유체성 피드백 진동자(96)는 액체 제트에 교란을 유도한다.
상기 유체성 피드백 진동자(94)는 액체 오리피스(48)에 재순환부를 만듬으로써 형성되며, 이는 액체 유동 패턴에 재순환 영역을 만들게 된다. 이들 재순환 영역은 액체가 액체 오리피스(48)를 통과할 때 자연스러운 진동이 액체에서 발생되는 조건을 만드는 피드백 루프이다. 피드백 진동의 파장이 레일리 분산에 필요한 파장과 동등하도록 상기 유체성 피드백 진동자(96)가 구성된 경우, 상기 자연스러운 진동 주파수는 액체 제트의 레일리 분산을 용이하게 하기 위한 우측 범위내에 있게 될 것이다.
상기 유체성 피드백 진동자(96)로 바람직한 주파수가 쉽게 얻어질 수 있다. 진동의 주기는 유체가 하나의 유동 피드백 경로를 이동하는 시간의 2배와 거의 같다. 따라서, 유동 피드백 경로 길이는 제트 직경의 거의 2배이다. 특정한 외형은 경험적으로 결정될 수 있다.
제 14 실시예의 분무장치(94)를 제조하기 위한 제 1의 바람직한 공정은 도 25 내지 도 29와 관련하여 설명될 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, 고강도 마스크(91)가 제 1 층(42)상에 적층 또는 성장된다. 상기 마스크(91)는 바람직하게 실리콘 질소화물 또는 실리콘 이산화물과 실리콘 질소화물이다.
그 후, 바람직하게는 등방성 실리콘 에칭을 이용하여 도 27에 도시된 바와 같이 피드백 진동자(96)가 형성된다. 예를 들어, 상기 등방성 에칭은 플라즈마 에칭일 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 원하는 피드백 진동자(96)의 깊이가 원하는 액체 오리피스(48)의 깊이보다 작다면, 바람직하게 수직 벽체(비등방성) 실리콘 에칭을 이용하여 2차 오리피스 에칭 단계가 실시된다. 예를 들어, 상기 비등방성 에칭은 RIE 공정일 수 있다.
그 다음, 도 29에 도시된 바와 같이, 액체 오리피스(48)에 대한 액체 채널(56)이 제 1 실시예와 관련하여 전술한 방법으로 형성된다.
제 14 실시예의 분무장치를 제조하기 위한 다른 공정이 도30 내지 도 33과 관련하여 설명될 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 고강도 마스크(91)가 제 1 층(42)상에 적층 또는 성장된다. 상기 마스크(91)는 바람직하게 실리콘 질소화물 또는 실리콘 이산화물과 실리콘 질소화물이다. 도 31에 도시된 바와 같이, RIE 공정과 같이 수직 벽체 마이크로 가공 공정이 오리피스 제조에 사용된다.
2차 에칭 단계에서, 포타슘 하이드록사이드 에칭과 같은 결정학적 에칭이 도 32에 도시된 형태를 만들기 위하여 실시된다.
그 후, 액체 오리피스(48)에 대한 액체 채널(56)이 제 1 실시예와 관련하여 전술한 방법으로 형성된다. 본 실시예에서, 함입된 에칭 스톱이 2차 및 3차 에칭에 모두 사용된다.
도 34는 본 발명에 따른 분무장치(98)의 제 14 실시예의 단면도이다. 본 실시예는 다른 실시예와 함께 사용될 수 있는 대형 세라믹 압전 진동자(101)를 제공한다.
상기 압전 진동자(101)는 압전판(103)과 구리 포일(105)을 포함한다. 상기 구리 포일(105)은 압전 진동자(101)에 구동 전압을 공급하는 고전압 교류 전력 공급기(107)에 연결된다. 상기 구동 전압은 진동자(101)의 주파수를 레일리 분산에 적절한 주파수로 바꾸기 위하여 변화될 수 있다.
어레이의 모든 액체 제트에 우세한 교란이 압전 진동자(101)에 의해 제공될 수 있으며, 이는 전방부, 후방부 또는 상기 층들의 측부에 위치될 수 있다. 외부의 고전압 주파수 발생기를 필요로 하는 압전 진동자의 단점은 압전 진동자가 액체 유동속도와 관계없이 구동 주파수를 제어하도록 한다는 장점에 의해 벌충된다.
도 35와 도 36은 분무장치(140)의 제 16 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예는 다른 가스 공급 네트워크를 가진 것을 제외하고 도 1 내지 도 3에 도시된 제 1 실시예와 동일하다. 상기 가스 공급 네트워크는 전술한 실시예와 함께 사용될 수 있다.
분무장치(140)는 가스용 공간(143)을 형성하는 대체로 평면인 공간층(142)을 포함한다. 가스 포트(58)는 가스 저장소로부터 공간(143)까지 가스를 공급하며, 공간은 다시 가스 오리피스(46)에 가스를 공급한다. 상기 공간층(142)은 PYREX와 같이 다른 물질로 제조될 수도 있으나, 바람직하게 실리콘으로 제조된다.
상기 가스 오리피스(46)는 제 1 실시예보다 매우 두꺼운 두께를 가지며, 상기 공간(143)과의 유체 소통을 위하여 제 1 및 제 2 층(42)(44)을 통하여 연장된다. 그렇지 않다면, 실시예의 다른 구성요소와 가스 오리피스(46)는 바람직하게 제 1 실시예와 같은 크기를 갖는다. 바람직하게, 액체 오리피스(48)와 액체 채널(56)은 제 1 실시예와 같은 크기를 갖는다.
제 16 실시예의 분무장치(140)는 제 1 실시예의 분무장치와 유사하게 웨이퍼상의 배치로 형성될 수 있다. 각 층의 내표면은 바람직하게 수직 벽체 마이크로 가공 공정을 이용하여 형성된다. 그 다음, 상기 층들은 실리콘 융착 접합으로 정렬되고 연결되어 분무장치(140)를 형성하게 된다.
본 발명의 제 17 실시예(148)가 도 37 내지 도 42에 도시되어 있다. 본 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 제 1 실시예와 많은 점에서 유사하다. 그러나, 이 제 17 실시예는 도관, 통로 및 서로 맞물린 공급 채널을 포함하여 상대적으로 복잡한 가스 및 액체 공급 네트워크를 갖는다. 이들 공급 네트워크도 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다.
도 37에 도시된 바와 같이, 가스 포트(118)를 통하여 유입된 가스는 도관(150)을 통하여 더 작은 통로(152)로 유동하게 된다. 가스는 상기 통로(152)로부터 더 작은 채널(108)로 유동하게 되며, 상기 채널은 가스를 가스 오리피스(110)에 공급한다. 이와 유사하게, 액체 포트(120)통하여 유입된 액체는 도관(154)을 통하여 더 작은 통로(156)로 유동하여 더 작은 채널(114)로 유동하게 되며, 상기 채널은 액체를 액체 오리피스(116)에 공급한다.
도 39에 도시된 바와 같이, 분무장치는 연결 블록(158), 대체로 평면인 필터층(160), 대체로 평면인 제 1 층(102) 및 대체로 평면인 제 2 층(104)을 포함한다. 바람직하게, 필터층(100), 제 1 층(102) 및 제 2 층(104)은 각각 원하는 액체 분무속도(오리피스의 평방 ㎜당 10㎜/min과 같은 칩 속도에 기초함)에 의해 결정된 길이와 폭, 및 PYREX용 표준 범위 이내 또는 대형 마이크로 가공에 사용된 실리콘 웨이퍼의 표준 범위(예를 들어, 500㎛ 내지 4㎜ 두께) 이내의 두께를 갖는다.
연결 블록(158)은 가스 및 액체 저장소에 연결하기 위한 가스 포트(118)과 액체 포트(120)를 갖는다. 바람직하게, 상기 연결 블록(158)은 스틸, 또는 액체에 강한 다른 가공가능 물질로 제조된다.
도 41에 도시된 바와 같이, 상기 필터층(160)은 가스 도관(150)에 가스를 전송하는 가스 메인 공급관(162)을 갖는다. 가스 메인 공급관(162)은 O링(164)을 통하여 가스 포트(118)에 연결된다.
또한, 필터층(160)은 액체 도관(154)에 액체를 전송하는 액체 메인 공급관(166)을 갖는다. 액체 메인 공급관(166)은 O링(168)을 통하여 액체 포트(120)에 연결된다.
액체 메인 공급관(166)은 다수개의 긴 채널(170)을 포함한다(도 41 및 도 42 참조). 이들 채널(170)은 각각 출구에 필터공(173)을 갖는다. 이들 필터공(173)은 예를 들어, 원형 또는 직사각형일 수 있으며, 바람직하게 액체 오리피스(116)의 폭의 1/3 또는 그 이하의 폭을 갖는다. 도 42에 도시된 바와 같이, 유체를 액체 포트(120)로 유입하여 세척 포트(172)를 통과시킴으로써 필터공(173)이 세척될 수 있다. 순환 액체 펌프 시스템이 사용되지 않는다면, 일반 작동시 세척 포트(172)는 폐쇄된다.
제 2 층(104) 및 필터층(160)과는 다르게, 제 1 층(102)은 바람직하게 PYREX로 제조된다. 제 1 층(102)은 가스 및 액체 도관(150)(154)을 가지며(도 39참조), 이들은 가스 및 액체 메인 공급관(102)(166)과 유체를 소통시킨다. 또한, 제 1 층(102)은 가스 통로(152)(단면에서는 보이지 않음)와 액체 통로(156)를 가지며(도 40 참조), 이들은 가스 및 액체 도관(150)(154)과 유체를 소통시킨다.
제 2 층(104)은 가스 및 액체 채널(108)(114)을 가지며(도 39참조), 이들은 가스 및 액체 통로(152)(156)와 유체를 소통시키며 바람직하게 서로에 대해 끼워져 있다. 가스 및 액체 채널(108)(114)는 가스와 액체를 제 2 층(104)의 표면에 형성된 가스 및 액체 오리피스(110)(116)에 제공한다. 바람직하게, 가스 및 액체 채널(108)(114)과 가스 및 액체 오리피스(110)(116)는 제 1 실시예의 채널 및 오리피스와 동일한 크기를 갖는다.
이러한 제 17 실시예의 분무장치(148)는, 제 1 실시예의 분무장치와 유사하게, 웨이퍼상의 배치에서 생성될 수 있다. 바람직하게, 각 층의 내표면은 수직 벽체 마이크로 가공 공정을 이용하여 형성된다. 그러나, PYREX로 형성된 제 1 층(102)의 내표면은 바람직하게 초음파 가공으로 제조된다. 상기 필터, 제 1 및 제 2 층은 정렬되어 애노드 접합에 의해 연결된다. 스틸로 제조된 연결 블록(158)의 가스 및 액체 포트(118)(120)는 바람직하게 통상의 기계 가공법으로 제조되며, 상기 공간, 제 1 및 제 2 층은 O링(164)(168)(또는 밀봉 가스켓)을 통해 연결 블록에 연결되어 분무장치를 형성한다.
본 발명은 다양한 잇점을 제공한다.
본 발명에 따른 분무장치는 분무 액체 체적의 90%가 샤우터 평균 직경의 ±50%인 직경으로 된 입자로 이루어진 분무를 제공할 수 있다. 환언하면, 본 발명은 단분산 분무를 제공한다.
본 발명에 따른 분무장치는 예를 들어 2 이하로 낮은 가스 액체 질량비를 가질 수 있다.
본 발명은 액체 제트가 분무장치 표면의 입자에 의해 잡히게 되는 것을 방지하기 위하여 액체 오리피스 사이에 가스 오리피스를 산재시킨다. 예를 들어, 크기가 1μ인 제트는 분무장치 오리피스 위의 1㎜ 두께의 액체 풀(pool)을 통과할 수 없다. 가스 오리피스는 두꺼운 액체 풀이 분무장치의 표면 위에 형성되는 것을 방지한다.
본 발명은 미립자상의 높은 항력으로 인한 입자의 합착 문제를 해결한다. 미립자는 대기중에서 빠르게 감속되며, 뒤따르는 미립자에 의해 부딪쳐 더 큰 입자로 합착된다. 이는 분무의 단분산 특성을 매우 저하시킨다. 본 발명은 대부분의 입자가 서로 부딪혀 합착되지 않도록 하기에 충분히 높은 속도를 갖는 액체 제트 분산 점에 또는 분산점을 넘어서 가스 동반유동을 제공함으로써 이와 같은 문제점을 해결한다. 또한, 상기 동반유동은 액체 제트로부터의 흐름에서 나온 입자 궤도를 변환시키는데 매우 효과가 있는 난류를 제공한다. 제트 속도보다 크거나 거의 같은 동반유동 속도와 난류의 조합은 제트가 분산된 후 필요하다.
본 발명은 레일리 분산 과정을 교란하거나 입자의 2차 분무를 일으키기 위하여 동반유동 공기 제트를 필요로 하지 않는다. 적당한 거리에 가스 오리피스를 위치시킴으로써 동반유동 속도는 액체 오리피스에 근접하여 낮게 유지된다.
본 발명은 바람직하게, 최종 사용자가 필터와 마이크로노즐 어레이 칩사이의 분무장치를 절대 개방할 수 없는 방식으로, 분무장치와 일체인 고품질 비분리 필터를 제공함으로써 오리피스가 부분적으로 막히는 것을 방지한다.
본 발명은 사인파을 생성하는 것보다 우세한 잇점을 가진 팽창파 또는 정맥파를 제트에 생성하는 유체성 진동자를 가진 분무장치를 제공한다. 활성적이면서 제어가 잘되는 액체 제트의 교란을 이루기 위하여 단지 압력과 유체성 진동자 구조가 필요하다. 또한, 상기 유체성 진동자는 제트에서 가장 빠르게 성장하는 고유(수동적) 교란의 파장이 일정한 것과 같이, 주파수가 방출속도에 비례하여 교란의 파장이 일정한 바람직한 특성을 갖는다.
본 발명은 오리피스 직경과 비교하여 오리피스 두께를 작게 유지함으로써 오리피스의 압력 강하를 최소화한다(본 발명에서, 통상적으로 오리피스 직경 대 두께의 비는 4 이하 그리고 흔히 1 이하이다). 종래의 기계가공 기술은 수 μ의 두께를 가진 강력한 오리피스를 생산할 수 없었다. 그러나, 마이크로 가공 기술과 층 접합 기술로 인하여, 수 μ 두께의 강력한 오리피스가 제조될 수 있다(예를 들어, 폭이 100μ인 채널상에 4μ의 두께를 가진 오리피스는 균열이나 파열되지 않고 100psi의 공급 압력을 견딜 수 있다).
또한, 이들 분무장치는 배치 생산을 허용하는 공정에 의해 제조될 수 있어서, 하나의 칩에 수백개에서 백만개 이상의 분무장치를 동시에 생산하도록 한다.
본 발명은 대형 오리피스 어레이 구조를 제공한다. 이는 높은 유동속도를 얻거나 제작조건에 맞춰 유동속도를 증가시키는데 있어서 중요하다.
이들 분무장치는 정밀한 크기 조건에 따라 각 장치가 정확하게 동일하게 제조되도록 하는 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 이는 모든 분무장치 또는 모든 배치에서 재생가능한 분무특성을 얻는데 중요하다.
본 발명은 균일한 크기의 입자를 생산하며, 이는 물질 가공(예를 들어, 분무-건조 공정에 의해 생산되는 약제용 분말)과 의료용 분무기와 같이 일정한 응용에 있어서 중요하다.
본 발명은 파손 및/또는 깨짐이 발생하지 않도록 오리피스 두께(b)에 대한 공급 채널 폭(a)의 비를 낮게 유지함으로써 매우 작은 두께로 된 대형 노즐 어레이의 고압 작동을 제공한다.
본 발명은 많은 공간을 필요로 하지 않고, 효과적이면서 공간을 절약하는 공급 채널 네트워크를 이용하여 대형 오리피스 어레이에 유체를 공급한다. 이들 네트워크는 배치 생산을 거쳐 효과적으로 제조될 수 있다. 한번에 한 채널씩 형성되기 보다는 수십, 수백 또는 심지어 수천개의 공급 채널이 한층 또는 적층에 동시에 형성될 수 있다. 또한, 다층의 공급 채널이 형성될 수도 있다. 이는 대형 오리피스 어레이를 공급하는데 있어서 중요하다.
또한, 본 발명은 이웃하는 오리피스가 서로다른 유체를 방출하는 다중유체 어레이를 허용한다.
발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 장치에서 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
여기에 기술된 실시예와 명세서로부터 발명의 다른 실시예가 당업자에게 명백할 것이다. 명세서와 실시예는 단지 본보기일 뿐이고, 발명의 사상과 범위는 다음의 청구범위로 나타난다.

Claims (34)

  1. 레일리 분산을 통하여 액체의 입자를 형성하기 위하여 액체 제트를 형성하는단계;와
    상기 입자의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 액체가 입자로 파쇄되기 이전에 액체 제트를 교란하지 않는 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 액체와 가스간의 속도 차이는 제트의 표면을 따라 제 1 풍속 한계 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 입자의 2차 분무를 야기하지 않는 속도로 유동되는 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 입자의 합착은 입자 사이의 간격이 줄어드는 것을 방지하기에 충분한 가스 속도를 제공함으로써 방지되는 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 입자의 합착은 입자가 이웃한 입자와 충돌하지 않도록 입자의 궤도를 변화시키기에 충분한 가스 난류를 제공함으로써 방지되는 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 분무방법은 레일리 분산을 촉진하기 위하여 액체 제트에 교란을 유도하는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분무방법.
  8. 레일리 분산을 통하여 액체 입자로 파쇄되는 액체 제트를 형성하기 위한 액체 오리피스;와
    상기 입자의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키기 위한 가스 오리피스로 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 분무장치는 다수개의 가스 오리피스와 다수개의 액체 오리피스로 더 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 오리피스를 통한 가스 유동방향은 액체 오리피스를 통한 액체 유동방향과 대체로 평행한 것을 특징으로 하는 분무장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 오리피스를 통한 가스 유동방향은 액체 오리피스를 통한 액체 유동방향에 대하여 소정각도로 연장된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 오리피스는 액체 제트가 입자로 파쇄되기 이전에 가스가 액체 제트를 교란하지 않도록 소정 거리만큼 액체 오리피스로부터 이격된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 액체 오리피스는 비원형 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 액체 오리피스는 액체 제트에 교란을 유도하기 위하여 액체로 돌출된 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 액체 오리피스는 액체 제트에 교란을 유도하기 위한 유체 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 분무장치는 액체 제트에 교란을 유도하기 위한 진동장치로 더 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 분무장치는 대체로 평면인 제 1 층으로 더 구성되고, 상기 제 1 층은 액체 및 가스 오리피스를 형성하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 분무장치는 대체로 평면인 제 2 층으로 더 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 층은 가스를 가스 오리피스에 공급하는 가스 채널을 포함하는 가스 공급 네트워크와, 액체를 액체 오리피스에 공급하는 액체 채널을 포함하는 액체 공급 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 가스 채널을 통한 가스 유동방향은 가스 오리피스를 통한 가스 유동방향에 대체로 수직이고, 상기 액체 채널을 통한 액체 유동방향은 액체 오리피스를 통한 액체 유동방향에 대체로 수직인 것을 특징으로 하는 분무장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 분무장치는 다수개의 가스 오리피스와 다수개의 액체 오리피스로 더 구성되고, 상기 가스 공급 네트워크는 가스를 가스 오리피스에 공급하는 다수개의 가스 채널을 포함하며, 상기 액체 공급 네트워크는 액체를 액체 오리피스에 공급하는 다수개의 액체 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 액체 채널은 각각 적어도 하나의 가스 채널과 이웃한 것을 특징으로 하는 분무장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 분무장치는 액체 채널로 공급되는 액체를 필터링하기 위한 필터로 더 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 층중 적어도 하나는 기본 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 층중 적어도 하나는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  25. 제 28 항에 있어서, 상기 분무장치는 가스 오리피스에 가스를 공급하기 위한 공간을 형성하는 공간층으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 가스 공급 네트워크는 가스를 가스 채널에 공급하고 가스 채널보다 큰 다수개의 가스 통로를 더 포함하고, 상기 액체 공급 네트워크는 액체를 액체 체널에 공급하고 액체 채널보다 큰 다수개의 액체 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 가스 공급 네트워크는 가스를 가스 통로에 공급하고 가스 통로보다 큰 가스 도관을 더 포함하고, 상기 액체 공급 네트워크는 액체를 액체 통로에 공급하고 액체 통로보다 큰 액체 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  28. 대체로 평면인 제 1 층과 대체로 평면인 제 2 층에 가스 공급 네트워크와 액체 공급 네트워크를 형성하는 단계와;
    레일리 분산을 통하여 액체 입자로 파쇄되는 액체 제트를 형성하는 액체 오리피스를 제 1 층에 형성하는 단계와;
    상기 입자의 합착을 방지하기 위하여 입자에 대하여 가스를 유동시키기 위한 가스 오리피스를 제 1 층에 형성하는 단계와;
    상기 가스 및 액체 공급 네트워크가 가스 및 액체 오리피스에 가스 및 액체를 각각 공급하도록 제 1 층과 제 2 층을 연결하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치 제조방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 층과 제 2 층중 적어도 하나가 실리콘으로 된 기본 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치 제조방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 층과 제 2 층중 적어도 하나가 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치 제조방법.
  31. 레일리 분산을 통하여 액체 입자로 파쇄되는 액체 제트를 형성하기 위한 액체 오리피스와,
    레일리 분산을 촉진하기 위하여 액체 제트에 진동을 생성하는 상기 오리피스 안의 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 분무장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 장치는 액체 오리피스 내의 비원형 단면형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 장치는 액체 제트로 돌출된 한쌍의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 장치는 오리피스 벽체 내의 진동 형성 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
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