KR20000032664A - 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치 및그 방법 - Google Patents

이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치 및그 방법 Download PDF

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Abstract

고 농도의 이산화탄소를 함유하는 작은 유량의 물(통상, 탄산가스 포화수)을 중공 섬유막을 사용하여 제조한 다음, 일정한 비율로 큰 유량의 미처리수와 균일하게 혼합한다. 중공 섬유막 모듈이 이산화탄소를 물에 첨가하기 위한 역용량을 갖고 있기 때문에, 총 유량이 후속 공정에서 사용되는 물의 속도 변동으로 인해 변동되더라도, 혼합수의 저항률은 일정한 비율의 작은 유량 및 큰 유량을 유지함으로써 일정한 레벨로 유지된다. 따라서, 자동화 조절장치는 특히 저항률을 일정한 레벨로 유지하기 위해 특별히 필요로 하지 않는다. 따라서, 저 비용으로 작동할 수 있는 소형화되고 단순화된 장치를 제조할 수 있다.

Description

이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치 및 그 방법
본 발명은 반도체 또는 액정장치의 제조시에 세정수로서 사용되는 초순수의 저항률을 조절하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 본 명세서에서 참고로 인용된 일본국 특개평 제9-130966호을 기초로 하고 있다.
반도체 또는 액정장치의 제조공정에서 초순수(저항률≥18㏁·㎝)를 사용하여 포토마스크 기판을 세정할 때에, 초순수의 고 저항률로 인해 정전기가 발생되어, 절연파괴 또는 미립자 흡착이 일어나며, 이는 기판의 생산속도에 현저하게 바람직하지 않은 효과를 미친다는 것은 널리 알려져 있다.
따라서, 이러한 바람직하지 않은 효과를 피하기 위해서는, 초순수의 저항률은 초순수를 마그네슘 메쉬를 통과시킴으로써 초순수의 저항률을 감소시키는 방법이 일반적으로 공지되어 있다.
또한, 소수성 다공성 중공 섬유막의 모듈을 사용하는 방법 또는 장치는 일본국 실개소 제57-86623호(이산화탄소 가스를 음료수에 용해시키는 장치), 일본국 특공평 제5-21841호(초순수의 저항률을 조절하는 장치) 및 일본국 특개평 제7-60082호(초순수의 저항률을 조절하는 방법 및 장치) 등에 제안되어 있다.
그러나, 폴리프로필렌제 등의 소수성 다공막이 일본국 실개소 제57-86623호 및 특공평 제5-21841호의 방법에 의한 모듈에 사용되기 때문에, 막을 통과하는 이산화탄소 가스는 물에 기포 상태로서 존재하며, 저항률을 일정하고 균일한 값으로 조절하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 다공층의 구멍부 표면에 수증기가 응축하고 초순수가 누출되는 문제점이 있다.
또한, 처리될 초순수 및 이산화탄소 중 적어도 하나의 유량이 일본국 특공평 제5-21841호의 방법으로 조절되기 때문에, 상기 방법은 복잡한 조절 메카니즘을 갖는 장치를 요하며, 필요로 하는 초순수의 유량이 변화하고 저항률이 소정값으로 조절되는 경우에, 상기 장치가 일정한 저항률 값을 유지하면서 요구된 유량 변화에 신속히 응답할 수 없는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해소하기 위해 일본국 특개평 제7-60082호에 따르면, 균일막의 양면을 다공층으로 입히고 이산화탄소 가스를 공급하기 전에 용해 산소를 탈가스하는 삼중층 구조를 사용하는데, 이와 같은 저항률을 조절하는 방법 및 장치가 복잡하다는 문제점을 초래한다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로, 조절 메카니즘을 필요로 하지 않는 단순하고 콤팩트한 초순수의 저항률을 조절하는 장치 및 상기 단순하고 콤팩트한 장치를 이용한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 주 내용은 다음과 같다.
(1) 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치에 있어서,
하우징의 외부와 연통하는 이산화탄소 가스 경로를 통해 이산화탄소를 주입하기 위한 개구를 갖고, 하우징의 내부를 초순수 경로 및 이산화탄소 가스 경로로 분할하는 가스 투과성막을 수용하는 하우징,
초순수 경로와 연통하는 미처리 초순수용 입구,
초순수 경로와 미처리 초순수용 입구 사이에 위치하는 분배부,
초순수 경로와 연통하는 저항률이 조절된 초순수용 출구,
초순수 경로와 저항률이 조절된 초순수용 출구 사이에 위치하는 배합부, 및
배합부와 연통하는 분배부를 통과하는 바이패스 라인을 구비하며,
상기 미처리 초순수용 입구로부터 도입된 미처리 초순수는 일정한 유량율로 초순수 경로 유량 및 바이패스 라인 유량으로 분할되고, 가스 투과성막은 초순수 경로를 통과하는 미처리 초순수에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.
(2) 초순수의 저항률이 이산화탄소 가스를 초순수에 공급하도록 가스 투과성막을 통해 이산화탄소 가스를 초순수와 접촉시킴으로써 원하는 값을 갖도록 조절되는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치에 있어서,
상기 장치는 가스 투과성막을 구비하고 예상 변동범위의 유량으로 초순수에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 공급하여, 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수가 공급된 초순수의 유량으로 일정한 저항률을 가질 수 있는 막 모듈을 구비하는 이산화탄소 가스가 첨가되는 초순수를 제조하는 수단, 및
이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 이산화탄소 가스가 첨가되지 않은 미처리 초순수를 배합하여 균일하게 혼합하는 수단을 포함하며,
혼합한 후에 소정 저항률을 갖는 저항률이 조절된 초순수를 제조하도록 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수를 미처리 초순수로 희석시키는 것을 특징으로 한다.
(3) 상기 발명(2)의 장치는:
가스 투과성막으로서의 중공 섬유막,
상대적으로 작은 유량으로 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수를 제조하기 위한 중공 섬유막,
미처리 초순수를 유동시키는 바이패스 파이프 라인,
미처리 초순수를 일정한 유량으로 중공 섬유막 모듈 유량 및 바이패스 파이프 라인 유량으로 분할하는 분배장치,
이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 바이패스 파이프 라인을 통과한 미처리 초순수를 배합하여 균일하게 혼합하는 배합-혼합 장치, 및
중공 섬유막 모듈에 공급되는 이산화탄소 가스의 일정한 압력을 유지시키는 압력조절밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(4) 상기 발명(3)의 장치는 바이패스 파이프 라인이 중공 섬유막 모듈 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.
(5) 상기 발명(3) 또는 (4)의 장치는 중공 섬유막 모듈이 하우징 및 상기 하우징 내에 수용되는 다수의 중공 섬유막 다발을 구비하는 내수류형으로 되어 있고, 이산화탄소 가스가 중공 섬유막의 외부와 하우징 사이의 공간으로 주입되고, 초순수가 중공 섬유막 내부로 유동되는 것을 특징으로 한다.
(6) 상기 발명(3) 또는 (4)의 장치는 중공 섬유막 모듈이 하우징 및 상기 상우징 내에 수용되는 다수의 중공 섬유막 다발을 구비하는 외수류형(external water-flow type)으로 되어 있고, 이산화탄소 가스가 중공 섬유막 내부로 주입되며, 초순수가 중공 섬유막 외부와 하우징 사이의 공간으로 유동되는 것을 특징으로 한다.
(7) 상기 발명(5)의 장치는 바이패스 파이프 라인이 중공 섬유막 모듈 내부에 배치되고, 이산화탄소 가스가 그 벽을 통과할 수 없는 튜브이며, 다수의 중공 섬유막이 함께 다발져서 하우징 내에 수용되는 것을 특징으로 한다.
(8) 상기 발명(3) 내지 (7) 중 어느 하나의 장치는 중공 섬유막이 100×10-5㎤/㎠·sec·㎝Hg 이하의 이산화탄소 가스의 투과유량 및 1 이상의 가스분리계수를 갖는 소수성 가스 투과성막이고, 상기 가스분리계수가 산소 투과유량을 질소 투과유량으로 나눔으로써 계산되는 것을 특징으로 한다.
(9) 상기 발명(8)의 장치는 중공 섬유막이 폴리-4-메틸펜텐-1로 이루어지고 20∼350㎛의 내경 및 50∼1000㎛의 외경을 갖는 것을 특징으로 한다.
(10) 상기 발명(2) 또는 (3)의 장치는 추가로 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 미처리 초순수를 균일하게 혼합하기 위한 스태틱 믹서를 구비하고, 상기 스태틱 믹서는 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 미처리 초순수를 배합시키기 위한 수단의 하류부에 제공되는 것을 특징으로 한다.
(11) 상기 발명(3)의 장치는 추가로 이상이 일어나는 경우에 이산화탄소 가스를 차단하는 장치를 구비하며, 상기 장치는:
저항률이 조절된 생성된 초순수의 전도율을 모니터하는 저항률 센서,
상기 저항률 센서에 응답하여 작동하는 저항률 미터, 및
저항률 센서로부터의 신호에 응답하여 이산화탄소 가스 공급을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(12) 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법은 미처리 초순수를 일정한 비율을 갖는 2개의 유량으로 분할하는 단계,
가스 투과성막을 통해 미처리 초순수 유량 중 하나에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 첨가함으로써 이산화탄소가 첨가된 초순수를 제조하는 단계, 및
이산화탄소가 첨가된 초순수를 다른 미처리 초순수의 유량과 배합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(13) 후속 공정에서 사용되는 초순수의 변동률에 상응하는 비율로 저항률이 조절된 초순수를 제조하도록 초순수에 이산화탄소 가스를 첨가하는 방법에 있어서, 상기 방법은 후속 공정에서 사용되는 저항률이 조절된 초순수의 비율에 상응하는 비율로 공급되는 미처리 초순수를 분배장치에 의해 일정한 비율로 하나가 다른 하나 보다 큰 2개의 유량으로 분할하는 단계,
초순수가 예상 변동범위내의 유량으로 이산화탄소를 포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도로 함유하는 이산화탄소가 첨가된 초순수를 제조하도록 이산화탄소 가스의 작은 유량 및 다른 유량이 중공 섬유막에 의해 분리되는 중공 섬유막 모듈로 작은 유량을 공급하는 단계,
이산화탄소가 첨가된 초순수와 큰 유량의 미처리 초순수를 배합하는 단계, 및
소정 조절된 저항률을 갖는 초순수를 제조하도록 배합된 물을 균일하게 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(14) 상기 발명(13)에 의한 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법은 미처리 초순수의 큰 유량이 중공 섬유막 모듈 내부에 배치된 바이패스 파이프 라인으로 유동되게 하는 것을 특징으로 한다.
(15) 상기 발명(13) 또는 (14)에 따른 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법은 큰 유량에 대한 작은 유량의 비율이 1/50 미만인 것을 특징으로 한다.
(16) 상기 발명(13), (14) 및 (15) 중 어느 하나에 의한 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법은 이산화탄소가 첨가된 초순수가 이산화탄소로 포화된 초순수인 것을 특징으로 한다.
(17) 상기 발명(16)에 의한 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법은 이산화탄소가 첨가된 초순수의 농도를 포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도로 유지하도록 중공 섬유막과 접촉하고 있는 이산화탄소 가스 압력을 압력조절밸브를 사용하여 일정한 레벨로 유지시키며, 이산화탄소 가스 유량을 미처리 초순수의 작은 유량의 변동에 따라 변화되는 비율로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 후속 공정에서 사용되는 저항률이 조절된 초순수의 비율에 상응하는 비율로 공급되는 미처리 초순수는 분배장치에 의해 일정한 비율을 갖는 2개의 유량으로 분할되는데, 이 중 하나는 다른 것보다 큰 유량을 갖는다. 작은 유량은 이산화탄소를 함유하는 물이 생성되는 중공 섬유막 모듈에 공급된다. 이산화탄소를 함유하는 물은 미처리 초순수의 큰 유량과 배합된 다음, 균일하게 혼합된다. 따라서, 저항률을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명에 의해 처리된 초순수가 본 발명의 장치의 하류부에 연결된 습식처리 클리너에 사용되면, 원하는 저항률을 갖는 초순수는 사용된 초순수의 비율이 갑자기 변화하는 경우에도 조절장치를 사용하지 않고도 용이하게 일정하게 공급될 수 있다.
도 1은 저항률을 조절하기 위해 초순수(ultra pure water)에 탄산가스를 첨가하는 본 발명의 실시예 1의 장치의 일례를 도시하는 개략도,
도 2는 바이패스 파이프 라인(19)이 중공 섬유막 부분(20)과 함께 다발지어진 것으로서, 본 발명의 실시예 2에 의한 내수류형(internal water-flow type) 중공 섬유막 모듈을 도시하는 종단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1; 11: 중공 섬유막 모듈 3; 19: 바이패스 파이프 라인
10: 압력조절밸브 20: 중공 섬유막 부분
21: 엔드 캡
본 발명의 전형적인 실시형태 및 최선의 실시형태는 하기의 실시예에서 구체적으로 설명될 것이다. 그러나, 이들 실시형태는 하기에 요약되어 있다.
도 1은 본 발명에 적합한 장치의 일례를 도시한다.
본 발명은 복잡한 조절 메카니즘을 필요로 하지 않고 단순하고 콤팩트한 것으로서, 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치 및 이러한 단순하고 콤팩트한 장치를 이용하여 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법을 제공한다. 구체적으로는, 상기 장치 및 방법을 이용하여, 초순수의 저항률은 저항률이 조절된 미처리 초순수를 하나가 다른 것보다 큰 유량을 갖는 2개의 유량으로 분할하고, 이산화탄소를 함유하는 초순수를 생성하도록 이산화탄소 가스를 작은 유량에 첨가하며, 이산화탄소를 함유하는 초순수와 큰 유량을 갖는 미처리 초순수를 배합하고, 이산화탄소를 함유하는 초순수를 희석하도록 이들을 혼합함으로써 조절된다.
이산화탄소 가스를 미처리 초순수에 첨가하는 효율을 향상시키기 위해서는, 중공 섬유막 모듈을 장치내에 배치하여, 이산화탄소 가스를 초순수에 공급하고 첨가할 수 있다.
중공 섬유막 모듈의 막으로는, 이산화탄소 가스가 충분히 투과괼 수 있는 가스 투과성막이 허용가능하다. 그러나, 본 발명이 반도체 또는 액정장치의 제조시에 세정공정에 사용되는 초순수에 적용되는 경우에는, 장치 생산속도에 크게 영향을 미치기 때문에 물의 고 세정력을 요한다. 따라서, 초순수의 오염도를 감소시키는 것이 중요하고, 초순수의 오염물질은 막으로부터 방출된 미립자 뿐만 아니라, 유기물질, 즉 막 재료로부터 방출된 전유기탄소(TOC)도 포함한다.
따라서, 오염물질의 방출을 줄이기 위해서는, 오염물질의 가능 원인인 막 재료를 적절히 선택하는 것이 필요하다.
그리하여, 구체적으로는, 실리콘 고무 중합체, 폴리디메틸실록산 또는 실리콘과 폴리카보네이트의 공중합체 등의 실리콘 중합체로 이루어진 막은 반도체 또는 액정장치의 제조시에 사용될 수 없는데, 오염물질이 초순수에 방출될 수 있기 때문이다.
또한, 제조공정의 결과로서 폴리(비닐리덴플루오라이드) 등의 플루오로카본 중합체 및 폴리(에테르에테르케톤), 폴리(에테르케톤), 폴리(에테르술폰) 및 폴리술폰 등의 공업용 중합체 등과 같은 내층 및 외층(소위, “미공막”이라 한다)에 연속 구멍을 갖는 막이 오염물질 방출의 원인이 되지 않더라도, 이러한 막은 수증기가 구멍 표면에서 응축되고 초순수가 종종 누출된다는 점에서 문제점을 갖고 있다. 공업용 중합체는 또한 비싸다.
오염물질의 방출 및 소수성을 방지하는 점에서의 바람직한 막 재료로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 중합체이다.
그러나, 이러한 재료로 이루어진 막이 상기 공업용 중합체에서와 유사한 미공층을 갖기 때문에, 일본국 특개평 제7-60082호의 특허 출원서에 개시된 바와 같이 이러한 막은 복합물로 만들어져야 하고, 수증기가 다공층의 구멍 표면에서 응축하는 것을 방지하도록 복잡한 처리를 필요로 한다.
이와 대조적으로, 프로필렌이 이량체화되는 폴리-4-메틸펜텐-1은 고 소수성을 가지며, 폴리-4-메틸펜텐-1이 폴리올레핀이지만 폴리(테트라플루오로에틸렌)과 거의 필적하는 표면장력을 갖는다. 또한, 특수 건식 융해방사법에 의해 폴리-4-메틸펜텐-1로부터 제조된 중공 섬유막은 거의 연속 구멍을 갖지 않는 비다공층과 유사한 막 구조를 제공한다(참조: 미국 특허 제4,664,681호). 따라서, 중공 섬유막은 본 발명에 가장 적합한 가스 투과성막이다.
이산화탄소 가스의 투과유량이 너무 많은 경우에는, 가스 투과성막의 성능은 미세공을 갖는 막과 유사하다. 이러한 경우에는, 가스의 누출이 현저하기 때문에, 이산화탄소 가스의 공급압력을 일정한 값으로 유지하는 것이 어렵게 되고, 가스가 낭비된다.
이 점에 관해서는, 이산화탄소 가스의 투과유량이 500×10-5㎤/㎠·sec·㎝Hg 미만이면, 상기 문제점이 해소될 수 있고, 이산화탄소 가스가 효율적으로 초순수에 도입될 수 있다. 막을 통과하는 이산화탄소 가스를 근소한 압력 레벨로 조절하기 위해서는, 100×10-5㎤/㎠·sec·㎝Hg 미만의 이산화탄소 가스 투과성은 본 발명의 용도에 가장 적합하다. 그러나, 이산화탄소 가스의 투과유량이 지나치게 적으면 바람직하지 않은데, 큰 막 영역을 갖는 막 모듈을 필요로 하기 때문이다.
본 발명이 압력하에 가스를 주입하기 위해 의도된 경우에는, 막을 통한 가스의 균일한 투과가 달성됨과 동시에, (산소투과유량)/(질소투과유량)으로 나타낸 가스 분리율이 충분하다. 따라서, 막은 완전히 비다공성일 필요는 없다. 구멍이 중공 섬유막의 외면에서 관측될 수 있더라도, 외면과 내면을 연결하는 연속 구멍이 거의 없는 경우에는, 가스는 중공 섬유막으로부터 초순수로 기포로서 분출되지 않는다. 이 점에 관해서는, 가스 분리율은 1를 초과하는 한 결정적인 요소는 아니다.
중공 섬유막이 형성되는 하우징 재료로는 오염물질을 초순수로 방출하지 않는 한 어떤 것이어도 좋다.
하우징 재료의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리-4-메틸펜텐-1 등의 폴리올레핀, 폴리(비닐리덴플루오라이드) 및 폴리(테트라플루오로에틸렌) 등의 플루오로카본 수지, 폴리(에테르에테르케톤), 폴리(에테르케톤), 폴리(에테르술폰) 및 폴리술폰 등의 공업용 플라스틱 및 클린(clean) 비닐클로라이드 수지를 들 수 있는데, 오염물질 방출이 적기 때문에 초순수의 배관 재료로서 사용된다.
내수류형 또는 외수류형일 수 있는 중공 섬유막 모듈은 하우징 내에 각종 중공 섬유막의 다발을 제공함으로써 구조될 수 있다. 내수류형 모듈에 있어서는, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막 외부와 하우징 사이의 공간에 공급되며, 초순수는 중공 섬유막 내부로 유동된다. 외수류형 모듈에 있어서는, 일본국 특공평 제5-21841호의 특허 출원서에 개시된 바와 같이, 초순수는 중공 섬유막 외부로 유동되고, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막 내부로 유동된다.
외수류형 모듈이 사용되는 경우, 중공 섬유막을 이용하여 하우징의 불균일한 주입상태로 인한 물의 채널링을 방지하기 위해서는, 중공 섬유막은 재료 자체가 시트를 형성하거나, 또는 재료가 실로 만들어지면(예를 들면, 중공 섬유막이 엉성한 분포상태로 상호 병행하게 정렬되고, 이들이 교차되게 묶여져 있다) 효과적으로 사용될 수 있으며, 시트는 주름, 두루마리 또는 다발 형태로 하우징에 통합된다. 또한, 중공 섬유막은 적절한 형상, 예를 들면 중공 섬유막이 원통형 코어 주변에 교차되게 감겨지는 형상과 같은 3차원 형상으로 배치될 수 있다(참조: 미국 특허 제5,192,320호).
이산화탄소 가스를 초순수에 첨가함으로써 초순수의 저항률을 감소시키는 본 발명의 목적은 본 발명의 장치를 내수류형 또는 외수류형으로 한정시키지 않는다. 그러나, 장치가 이산화탄소 가스가 첨가된 생성된 물의 유량에 있어서의 큰 변화량을 처리해야 하는 경우에는, 이산화탄소 가스가 초순수에 균일하게 균등하게 효율적으로 첨가되어야 하고 소정 저항률 값의 응답속도 및 정확도, 재생력, 안정성 등이 고려되어야 하기 때문에, 내수류형 중공 섬유막이 바람직하다.
미처리 초순수를 중공 섬유막 모듈에 도입되는 유량 및 바이패스 파이프 라인에 도입되는 유량으로 분할하는 분배장치는 분할되는 2개의 유량의 총 유량이 변동하는 경우에도 장치가 2개의 유량의 일정한 비율을 유지하면서 미처리 초순수를 2개의 유량으로 분할할 수 있는 한 구체적으로 한정되지는 않는다. 배관 또는 브랜치 밸브용 T형 조인트가 편의상 사용될 수 있다. 그러나, 분배장치는 분할된 유량의 비율이 또한 정밀 밸브를 갖는 유량계 또는 물을 소정 비율로 유동시킬 수 있는 오리피스에 의해 조절된다.
그러나, 분배장치용 재료로는 초순수로의 오염물질 방출을 충분히 고려하면서 선택되어야 한다. 플루오로카본 중합체, 클린 비닐클로라이드, 초순수용 오스테나이트계 스텐레스강, 무기 글래스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
배합할 2개의 유량을 도입하는 유량 주입구를 갖고 있는 한, 이산화탄소 가스가 고 농도로 첨가된 중공 섬유막 모듈에 의해 제조된 물과 바이패스 파이프 라인을 통과한 미처리 초순수를 배합하는 장치는 특별히 한정되지 않는다. 배관용 T형 조인트가 편의상 사용될 수 있다.
2개의 배합된 유량을 균일하게 혼합하기 위해 스태틱 믹서가 배합장치의 하류부에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 균일하게 혼합된 희석된 초순수는 또한 적절한 길이로 된 파이프 라인을 제공함으로써 얻어질 수 있다. 배합장치 및 스태틱 믹서용 재료로는 또한 초순수로 오염물질이 방출되는 점을 고려하여 선택되어야 한다. 플루오로카본 중합체, 클린 비닐클로라이드, 초순수용 오스테나이트계 스텐레스강, 무기 글래스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
압력조절밸브를 이용하여 일정한 압력으로 이산화탄소 가스를 송출함으로써, 이산화탄소 가스는 막 모듈내의 초순수 유량 변동에 상응하는 변화율로 공급되어, 초순수의 이산화탄소 가스의 농도가 일정하게 유지될 수 있다.
이산화탄소 가스 압력을 조절하는 압력조절밸브의 구조, 재료 또는 형태는 가스내의 오염물질이 중공 섬유막에 부착되지 못하게 하도록 가스가 사전에 공급원측(상류부)에서 여과되는 한 특별히 한정되지 않는다. 반도체 또는 액정장치의 제조시에 일반적으로 사용되는 압력조절밸브가 사용될 수 있다.
이산화탄소 가스의 유량 및 압력의 정밀한 자동조절이 행해지는 배경기술과 대비하여, 본 발명에 있어서의 이산화탄소의 농도는 포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도로 유지되기만 하면 된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 고도로 자동화된 밸브 조절을 요하지 않는다.
본 명세서에서, “포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도”는 헨리의 법칙에 따라 측정된 것으로서, 공급된 이산화탄소 가스 압력에 비례하는 평형시의 농도의 90%와 동일하거나 높은 농도를 의미한다.
본 발명에 적합한 이산화탄소 가스의 압력은 0.15∼1.5㎏f/㎠·G이다.
예를 들면, 압력조절밸브 등의 압력을 조절하는 밸브(조절기), 벨로 압력 밸브, 압력조절기 및 배압 밸브가 사용될 수 있다.
이산화탄소 가스가 투과되지 않는 파이프 벽을 갖는 초순수 유동용 파이프는 바이패스 파이프 라인으로서 사용될 수 있다. 바이패스 파이프 라인의 형상은 바이패스 파이프 라인이 2개의 초순수용 유량에 대하여 소정 유량률을 유지할 수 있는 한 문제되지 않는다.
또한, 바이패스 파이프 라인의 수는 반드시 1개로 한정되는 것은 아니다.
초순수가 바이패스 파이프 라인 내부로 유동하기 때문에, 플라스틱 또는 수지 보다는 오히려 오스테나이트계 스텐레스강 또는 무기 글래스가 상술한 이유로 바이패스 파이프 라인용 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 장치는 저항률이 조절된 생성된 초순수의 전도율을 모니터하는 저항률 센서, 상기 저항률 센서에 응답하여 작동하는 저항률 미터, 및 저항률 센서로부터의 신호에 응답하여 이산화탄소 가스 공급을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브를 구비하며, 이상이 일어나는 경우에 이산화탄소 가스를 차단하는 장치를 구비한다. 본 명세서에서, “이상이 일어나는 경우에”는 저항률이 조절된 초순수의 저항률이 바람직한 범위 밖에 있는 경우에 장치 내의 어떤 곳에서 이상이 일어나는 것으로 추정되는 상황을 나타낸다. 따라서, 저항률이 급락하면, 가스 차단 장치가 작동한다.
본 발명은 더욱 더 상세하게 기술될 것이다.
상술한 바와 같이, 일본국 특공평 제5-21841호의 특허 출원서에 개시된 바와 같이, 초순수의 저항률을 조절하기 위해 중공 섬유막을 이용하여 초순수에 이산화탄소 가스를 소정 농도로 첨가하는 방법이 제안되었다. 따라서, 이산화탄소 가스가 초순수에 직접 용해되는 경우에 이산화탄소 가스를 초순수에 용해시키는 메카니즘및 이산화탄소 가스 농도와 초순수의 저항률 사이의 관계가 여러 문헌에 공지되어 있다.
그러나, 초순수의 유량이 급격하게 변동되며, 실제로는 초순수의 소정 저항률을 유지하고 조절하여 초순수의 유량을 변동시키는 것이 어렵다.
상기 사실을 감안하여, 본 발명자들은 미처리 초순수를 2개의 유량으로 분할하고, 이산화탄소 가스를 소정 저항률을 가져오는 농도 보다 높은 농도로 2개의 유량 중 하나에 첨가하며, 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수를 미처리 초순수의 다른 유량으로 희석함으로써 초순수의 저항률이 조절될 수 있음을 알아냈다.
즉, 본 발명의 중요한 점은 후속 공정에서 사용되는 저항률이 조절된 초순수의 비율에 상응하는 비율로 공급되는 미처리 초순수 유량을 분배장치에 의해 일정한 비율로 하나가 다른 하나 보다 큰 2개의 유량으로 분할하고, 초순수가 이산화탄소를 고 농도로 함유하는 이산화탄소가 첨가된 초순수를 제조하도록 이산화탄소 가스의 작은 유량 및 다른 유량이 중공 섬유막에 의해 분리되는 중공 섬유막 모듈로 작은 유량을 공급하며, 이산화탄소가 첨가된 초순수와 큰 유량의 미처리 초순수를 배합하고, 배합된 물을 균일하게 혼합함으로써 저항률이 조절된 초순수를 용이하게 제조할 수 있게 한다는 것이다. 미처리 초순수를 분할하는 단계는 각종 방법, 예를 들면 정치의 배관을 이용하거나 중공 섬유막 모듈에 바이패스 파이프 라인을 제공함으로써 수행될 수 있다.
이산화탄소를 함유하는 물은 이산화탄소가 소정 수온에서 더 이상 용해할 수 없고 기포가 수중에 생성되는 임계압력 이상인 상태에 있는 소위 이산화탄소 포화수인 것이 바람직하다. 이러한 조건하에서, 이산화탄소를 함유하는 물 유량은 유량 변동 등의 장치 외부의 무질서한 조건에 대하여 더욱 강하므로, 저항률이 용이하게 조절될 수 있다.
하나는 이산화탄소가 첨가되고 다른 하나는 미처리되는 분할된 미처리 초순수 유량의 유량률은 주로 원하는 저항률 값에 따라 변화된다. 또한, 저항률 값의 바람직한 조절범위는 주로 저항률이 조절된 초순수가 사용되는 반도체 또는 액정장치의 종류에 따르거나, 또는 저항률이 조절된 초순수가 사용되는 세정단계시에 변화된다.
일반적인 용도를 위해, 저항률이 0.05 ㏁·㎝ 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이 미처리 초순수가 한 유량에서 이산화탄소 포화수가 생성되는 2개의 유량으로 분할되고, 저항률을 조절하도록 이산화탄소 포화수 및 다른 유량이 배합되는 경우에는, 미처리 초순수의 다른 유량에 대한 이산화탄소 포화수의 유량의 분할 비율이 1/1일 때에 0.05 ㏁·㎝의 저항률이 얻어진다.
최근에는 반도체 또는 액정장치의 제조시에 웨이퍼를 세정하는 단계에서는, 0.1㏁·㎝ 이상의 저항률이 특히 바람직한 것으로 알려졌다. 이 경우에는, 미처리 초순수의 다른 유량(큰 유량)에 대한 이산화탄소 포화수의 유량(작은 유량)의 비율은 1/50 미만이다.
＜실시예＞
본 발명은 실시예 및 비교예에 의해 더욱 더 구체적으로 기술될 것이다. 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
상기 실시예에서, 초순수의 저항률은 시판용 저항률 측정기구(“200CR”, Thornton Associates, Inc. 제 및 “CE-480R”, COS Co., Ltd. 제)를 이용하여 측정한다.
25℃에서 저항률이 18.2 ㏁·㎝인 초순수를 미처리 초순수로 사용한다. 초순수의 유량은 2∼8ℓ/min의 범위로 변동되도록 한다. 유량을 30초간 유지시킨 다음, 다른 유량으로 이동되도록 변동이 일어나게 한다. 초순수의 공급압력은 2㎏f/㎠·G이다.
7㎥의 이산화탄소 가스 실린더를 이산화탄소 가스원으로서 사용한다. 2단계형 압력조절기 및 압력조절밸브를 사용하여, 막 모듈에 주입되는 이산화탄소 가스압력을 1 ㎏f/㎠·G로 조절한다.
실시예 1
내경이 200㎛이고 외경이 250㎛인 폴리-4-메틸펜텐-1로 된 중공 섬유막 다발을 제조하고, 수지를 사용하여 중공 섬유막 다발의 양단부에 클린 비닐클로라이드로 된 하우징의 내부에 상기 다발을 고착함으로써, 막 영역이 0.5㎡인 이산화탄소 가스를 초순수에 공급하기 위한 내수류형 중공 섬유막 모듈(1)("SEPAREL PF-001", Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제)을 얻는다. 중공 섬유막의 이산화탄소 가스 투과유량은 3.5×10-5㎤/㎠·sec·㎝Hg이다. 중공 섬유막의 가스 분리율(산소 투과유량)/(질소 투과유량)은 1.2이다. 이산화탄소 가스의 투과유량 및 가스 분리율은 하기의 실시예 및 비교예에 공통적이다.
도 1은 중공 섬유막(1)이 도입되는 실시예 1의 장치를 도시하는 개략도이다.
실시예 1의 장치에 있어서, 중공 섬유막 모듈(1)은 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하기 위한 라인(2)의 중간에 배치된다. 중공 섬유막 모듈(1)의 상류부에는 바이패스 파이프 라인(3)의 단부가 분배장치(5)를 통해 이산화탄소 가스를 첨가하기 위한 라인(2)에 연결되어 있다. 바이패스 파이프 라인(3)의 다른 단부는 배합장치(6)를 통해 중공 섬유막 모듈(1)의 하류부에서 라인(2)에 연결되어 있다. 분배장치(5)의 상류부에는 미처리 초순수용 주입구(7)가 배치되어 있다. 배합장치(6)의 하류부에는 이산화탄소 가스 첨가 처리를 행하는 초순수용 출구(8)가 배치된다. 중공 섬유막 모듈(1)과 분배장치(5) 사이에 있는 이산화탄소 가스를 첨가하기 위한 라인(2) 및 바이패스 파이프 라인(3)은 각각 유량계(F11 및 F12)를 갖추고 있다. 중공 섬유막 모듈(1)의 중앙부에는 이산화탄소 가스 라인(4)이 연결되는 이산화탄소 가스를 주입하기 위한 개구(9)가 있다. 압력조절밸브(10)는 이산화탄소 가스 라인(4)의 중간에 배치된다. 압력 게이지(P1)는 이산화탄소 가스를 주입하기 위한 개구(9)와 이산화탄소 가스 라인(4) 상의 압력조절밸브(10) 사이에 배치된다.
실시예 1의 장치는 다음과 같이 작동한다.
미처리 초순수를 미처리 초순수용 입구(7)를 통해 장치로 도입한다. 미처리 초순수를 분배장치(5)에 의해 상대적으로 큰 유량률의 유량 및 상대적으로 작은 유량률의 유량으로 분할된다. 상대적으로 작은 유량률의 유량은 이산화탄소 가스를 첨가하기 위한 라인(2)으로 도입되고, 또한 중공 섬유막 모듈(1)의 중공 섬유막의 내부로 도입된다. 상대적으로 큰 유량률의 유량은 바이패스 파이프 라인(3)으로 도입되고, 이산화탄소 가스는 이산화탄소 가스 라인(4)으로 도입된다. 이산화탄소 가스 압력은 압력조절밸브(10)에 의해 일정한 값으로 조절되고, 그 후에 이산화탄소 가스는 중공 섬유막의 외면과 접촉하도록 이산화탄소 가스를 주입하기 위한 개구(9)로부터 중공 섬유막 모듈(1)의 내부로 도입된다. 그 다음에, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막을 통과하여, 중공 섬유막의 미처리 초순수에 첨가된다. 본 명세서에서, 중공 섬유막의 미처리 초순수는 고 농도의 이산화탄소를 함유하는 물(또는 이산화탄소로 포화된 물)이 된다. 고 농도의 이산화탄소를 함유하는 물은 중공 섬유막 모듈(1)의 외측부로 안내되어, 배합장치(6)에 의해 바이패스 파이프 라인(3)으로부터의 상대적으로 작은 유량률의 유량과 배합된다. 그리하여, 원하는 저항률로 조절된 초순수가 얻어진다.
저항률이 조절된 초순수의 저항률은 초순수의 총 유량이 변동되게 하면서 측정된다. 이러한 장치를 이용한 저항률 변화결과는 표 1에 나타낸다. 유량의 변동에 따른 지연이 거의 관측되지 않는다.
실시예 2
실시예 2에서, 바이패스 파이프 라인("SEPAREL PF-001R5", Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제)를 갖춘 내수류형 중공 섬유막 모듈(11)을 사용한다. 도 2는 중공 섬유막 모듈(11)의 종단면도이다.
중공 섬유막 모듈(11)은 바이패스 파이프 라인(19)으로서 작용하고 중공 섬유막 부분(20)이 클린 비닐클로라이드 수지로 된 하우징 내에 수용되는 내수류형 모듈이다. 중공 섬유막 부분(20)은 내경이 200㎛이고 외경이 250㎛인 폴리-4-메틸펜텐-1로 된 중공 섬유막 다발이다. 중공 섬유막 부분(20)은 막 영역이 0.5㎡이다. 중공 섬유막 부분(20)의 각 단부는 수지에 의해 고착되어 중공 섬유막 및 하우징이 결합밀폐되어 있는 결합밀폐부(23)를 형성한다. 바이패스 파이프 라인(19)은 초순수와 함께 사용되는 SUS316제 튜브이다. 실시예 2의 장치에 있어서, 중공 섬유막 부분(20)에 공급된 미처리 초순수의 비율에 대한 바이패스 파이프 라인(19)에 공급된 미처리 초순수의 비율은 50:1이다. 이산탄소 가스를 주입하기 위한 개구(22)는 중공 섬유막 모듈(11)의 하우징의 중앙에 형성되어 있다.
중공 섬유막 모듈(11)의 하우징의 각 단부에는, 중공 섬유막 부분(20)의 막 개구 및 바이패스 파이프 라인(19)의 개구가 동일 평면상에 배치되어 있다. 하우징의 양단부는 엔드 캡(21)에 의해 커버되어 있다. 따라서, 초순수 분배부(15) 및 배합부(16)는 엔드 캡(21)의 내측부에 형성된다. 미처리 초순수용 입구(17)는 분배부(15)를 형성하는 엔드 캡(21)을 통해 형성된다. 이산화탄소 가스 첨가 처리가 행해진 초순수용 출구(18)는 배합부(16)를 형성하는 다른 엔드 캡(21)을 통해 형성된다. 따라서, 본 실시예의 중공 섬유막 모듈(11)은 분배장치, 중공 섬유막 모듈, 바이패스 라인 및 배합장치 등의 모든 부품들이 일체성형된 것이다. 상술한 중공 섬유막 부분(20)에 공급된 미처리 초순수의 비율 및 바이패스 파이프 라인(19)에 공급된 초순수의 비율은 분배부(15) 측에 대한 중공 섬유막 부분(20)의 개구의 전체 영역 및 바이패스 파이프 라인(19)의 개구의 전체 영역의 비율을 반영한다.
실시예 2의 장치는 다음과 같이 작동한다.
미처리 초순수는 미처리 초순수용 입구(17)를 통해 장치의 분배부(15)로 도입된다. 미처리 초순수는 1:50의 비율로 중공 섬유막 부분(20)의 중공 섬유막 내부 및 바이패스 파이프 라인(19)의 내부로 도입된다. 이산화탄소 가스는 이산화탄소 가스를 주입하기 위한 개구(22)를 통해 중공 섬유막 모듈(11)로 도입되어, 중공 섬유막의 외면과 접촉하게 된다. 그 다음에, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막을 통과하여, 중공 섬유막의 미처리 초순수에 첨가된다. 본 명세서에서, 중공 섬유막의 미처리 초순수는 고 농도의 이산화탄소를 함유하는 물(또는 이산화탄소로 포화된 물)이 된다. 고 농도의 이산화탄소를 함유하는 물은 배합부(16)로 도입되어 바이패스 파이프 라인(19)으로부터의 미처리 초순수와 배합된다. 이렇게 하여 얻은 바람직한 저항률이 조절된 초순수는 출구(18)로부터 회수된다.
도 2의 장치를 이용하여 제조한 저항률이 조절된 초순수의 저항률을 초순수의 총 유량을 변동시키면서 측정한다. 이러한 장치를 이용한 저항률 변화결과는 표 1에 나타낸다. 유량의 변동에 따른 지연이 거의 관측되지 않는다.
실시예 3
실시예 3에서 사용되는 중공 섬유막 모듈은 내수류형 모듈("SEPAREL PF-001R15", Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제)로서, 중공 섬유막에 공급된 미처리 초순수의 비율에 대한 바이패스 파이프 라인에 공급된 미처리 초순수의 비율이 150:1인 것을 제외하고는 실시예 2의 중공 섬유막 모듈과 유사한 구조를 갖는다.
상기 장치를 이용하여 제조한 저항률이 조절된 초순수의 저항률을 초순수의 총 유량을 변동시키면서 측정한다. 이러한 장치를 이용한 저항률 변화결과는 표 1에 나타낸다. 유량의 변동에 따른 지연이 거의 관측되지 않는다.
실시예 4
실시예 4에서 사용되는 중공 섬유막 모듈은 실시예 1의 것과 동일하고, 이산화탄소 가스용 유로 및 초순수용 유로가 중공 섬유막 모듈에서 스위치된다. 즉, 이산화탄소 가스가 중공 섬유막 내부로 유동되게 하고 초순수가 중공 섬유막 외부로 유동되게 한다.
실시예 4의 장치를 이용하여 제조한 저항률이 조절된 초순수의 저항률을 초순수의 총 유량을 변동시키면서 측정한다. 이러한 장치를 이용한 저항률 변화결과는 표 1에 나타낸다. 유량의 변동에 따른 지연이 거의 관측되지 않는다.
비교예
바이패스 파이프 라인을 제거시킨 실시예 1의 장치를 비교예에서 사용한다. 미처리 초순수가 2ℓ/min로 유동될 때에, 초기 이산화탄소 가스 압력을 조절하여, 저항률을 0.1 ㏁·㎝으로 설정한다. 이들 조건하에서의 가스 압력은 1.2 ㎏f/㎠·G이다. 이어서, 이산화탄소 가스 압력을 유지함과 동시에 초순수의 총 유량을 2∼8ℓ/min으로 변동시키면서 저항률이 조절된 생성된 초순수의 저항률을 측정한다. 이때, 저항률의 변화결과를 표 1에 나타낸다.
다음에는, 미처리 초순수가 2ℓ/min로 유동될 때에, 이산화탄소 가스 압력을 조절하여, 저항률을 0.2 ㏁·㎝으로 설정한다. 이들 조건하에서의 가스 압력은 0.1㎏f/㎠·G이다. 이어서, 다른 조건을 유지함과 동시에 초순수의 총 유량을 2∼8ℓ/min으로 변동시키면서 저항률이 조절된 생성된 초순수의 저항률을 측정한다. 이때, 저항률의 변화결과도 표 1에 나타낸다.
비교예에서, 2개의 미리 설정된 저항률에 대하여, 유량 변동에 따른 현저한 지연이 관측되었다.
저항률 변화
희석률(*1) 초순수의 총 유량(ℓ/min)
2 4 6 8
실시예 1 1/501/150 0.100.20 0.100.20 0.100.20 0.110.20
실시예 2 1/50 0.10 0.11 0.10 0.11
실시예 3 1/50 0.19 0.19 0.19 0.20
실시예 4 1/501/150 0.100.18 0.120.23 0.140.25 0.090.23
비교예 (*2)(*3) 0.100.20 0.120.23 0.180.32 0.330.41
저항률의 단위: ㏁·㎝
*2: 미처리 초순수의 유량률이 2ℓ/min인 경우에, 저항률이 0.1 ㏁·㎝으로 미리 설정됨.
*3: 미처리 초순수의 유동률이 2ℓ/min인 경우에, 저항률이 0.2 ㏁·㎝으로 미리 설정됨.
본 발명에 따르면, 후속 공정에서 사용되는 저항률이 조절된 초순수의 비율에 상응하는 비율로 공급되는 미처리 초순수는 분배장치에 의해 일정한 비율을 갖는 2개의 유량으로 분할되는데, 이 중 하나는 다른 것보다 큰 유량을 갖는다. 작은 유량은 이산화탄소를 함유하는 물이 생성되는 중공 섬유막 모듈에 공급된다. 이산화탄소를 함유하는 물은 미처리 초순수의 큰 유량과 배합된 다음, 균일하게 혼합된다. 따라서, 저항률을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명에 의해 처리된 초순수가 본 발명의 장치의 하류부에 연결된 습식처리 클리너에 사용되면, 원하는 저항률을 갖는 초순수는 사용된 초순수의 비율이 갑자기 변화하는 경우에도 조절장치를 사용하지 않고도 용이하게 일정하게 공급될 수 있다.

Claims (17)

  1. 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치에 있어서,
    하우징의 외부와 연통하는 이산화탄소 가스 경로를 통해 이산화탄소를 주입하기 위한 개구를 갖고, 하우징의 내부를 초순수 경로 및 이산화탄소 가스 경로로 분할하는 가스 투과성막을 수용하는 하우징,
    초순수 경로와 연통하는 미처리 초순수용 입구,
    초순수 경로와 미처리 초순수용 입구 사이에 위치하는 분배부,
    초순수 경로와 연통하는 저항률이 조절된 초순수용 출구,
    초순수 경로와 저항률이 조절된 초순수용 출구 사이에 위치하는 배합부, 및
    배합부와 연통하는 분배부를 통과하는 바이패스 라인을 구비하며,
    상기 미처리 초순수용 주입구로부터 도입된 미처리 초순수는 일정한 유량률로 초순수 경로 유량 및 바이패스 라인 유량으로 분할되고, 가스 투과성막은 초순수 경로를 통과하는 미처리 초순수에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  2. 초순수의 저항률이 이산화탄소 가스를 초순수에 공급하도록 가스 투과성막을 통해 이산화탄소 가스를 초순수와 접촉시킴으로써 원하는 값을 갖도록 조절되는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치에 있어서,
    상기 장치는 가스 투과성막을 구비하고 예상 변동범위의 유량률로 초순수에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 공급하여, 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수가 공급된 초순수의 유량에서 일정한 저항률을 가지는 막 모듈을 구비하는 이산화탄소 가스가 첨가되는 초순수를 제조하는 수단, 및
    이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 이산화탄소 가스가 첨가되지 않은 미처리 초순수를 배합하여 균일하게 혼합하는 수단을 포함하며,
    혼합한 후에 소정 저항률을 갖는 저항률이 조절된 초순수를 제조하도록 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수를 미처리 초순수로 희석시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 가스 투과성막으로서의 중공 섬유막,
    상대적으로 작은 유량으로 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수를 제조하기 위한 중공 섬유막,
    미처리 초순수를 유동시키는 바이패스 파이프 라인,
    미처리 초순수를 일정한 유량률로 중공 섬유막 모듈 유량 및 바이패스 파이프 라인 유량으로 분할하는 분배장치,
    이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 바이패스 파이프 라인을 통과한 미처리 초순수를 배합하여 균일하게 혼합하는 배합-혼합 장치, 및
    중공 섬유막 모듈에 공급되는 이산화탄소 가스의 일정한 압력을 유지시키는 압력조절밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 바이패스 파이프 라인은 중공 섬유막 모듈 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 중공 섬유막 모듈은 하우징 및 상기 하우징 내에 수용되는 다수의 중공 섬유막 다발을 구비하는 내수류형으로 되어 있고, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막 외부와 하우징 사이의 공간으로 주입되며, 초순수는 중공 섬유막 내부로 유동되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 중공 섬유막 모듈은 하우징 및 상기 하우징 내에 수용되는 다수의 중공 섬유막 다발을 구비하는 외수류형으로 되어 있고, 이산화탄소 가스는 중공 섬유막 내부로 주입되며, 초순수는 중공 섬유막 외부와 하우징 사이의 공간으로 유동되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 바이패스 파이프 라인은 중공 섬유막 모듈 내부에 배치되고, 이산화탄소 가스가 그 벽을 통과할 수 없는 튜브이며, 다수의 중공 섬유막은 함께 다발져서 하우징 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 중공 섬유막은 100×10-5㎤/㎠·sec·㎝Hg 이하의 이산화탄소 가스의 투과유량 및 1 이상의 가스분리계수를 갖는 소수성 가스 투과성막이고, 상기 가스분리계수는 산소 투과유량을 질소 투과유량으로 나눔으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 중공 섬유막은 폴리-4-메틸펜텐-1로 이루어지고, 내경이 20 ∼ 350㎛이며, 외경이 50 ∼ 1000㎛인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 추가로 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 미처리 초순수를 균일하게 혼합하기 위한 스태틱 믹서를 구비하고, 상기 스태틱 믹서는 이산화탄소 가스가 첨가된 초순수와 미처리 초순수를 배합시키기 위한 수단의 하류부에 제공되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  11. 제 3 항에 있어서, 추가로 이상이 일어나는 경우에 이산화탄소 가스를 차단하는 장치를 구비하며, 상기 장치는:
    저항률이 조절된 생성된 초순수의 전도율을 모니터하는 저항률 센서,
    상기 저항률 센서에 응답하여 작동하는 저항률 미터, 및
    저항률 센서로부터의 신호에 응답하여 이산화탄소 가스 공급을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 장치.
  12. 미처리 초순수를 일정한 비율을 갖는 2개의 유량으로 분할하는 단계,
    가스 투과성막을 통해 미처리 초순수 유량 중 하나에 이산화탄소 가스를 포화농도 이하 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도 이하로 첨가함으로써 이산화탄소가 첨가된 초순수를 제조하는 단계, 및
    이산화탄소가 첨가된 초순수와 다른 미처리 초순수의 유량을 배합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
  13. 후속 공정에서 사용되는 초순수의 변동률에 상응하는 비율로 저항률이 조절된 초순수를 제조하도록 초순수에 이산화탄소 가스를 첨가하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 후속 공정에서 사용되는 저항률이 조절된 초순수의 비율에 상응하는 비율로 공급되는 미처리 초순수를 분배장치에 의해 일정한 비율로 하나가 다른 하나 보다 큰 2개의 유량으로 분할하는 단계,
    초순수가 예상 변동범위내의 유량으로 이산화탄소를 포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도로 함유하는 이산화탄소가 첨가된 초순수를 제조하도록 이산화탄소 가스의 작은 유량 및 다른 유량이 중공 섬유막에 의해 분리되는 중공 섬유막 모듈로 작은 유량을 공급하는 단계,
    이산화탄소가 첨가된 초순수를 큰 유량의 미처리 초순수와 배합하는 단계, 및
    소정 조절된 저항률을 갖는 초순수를 제조하도록 배합된 물을 균일하게 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 미처리 초순수의 큰 유량은 중공 섬유막 모듈 내부에 배치된 바이패스 파이프 라인으로 유동되게 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 큰 유량에 대한 작은 유량의 비율은 1/50 미만인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 이산화탄소가 첨가된 초순수는 이산화탄소로 포화된 초순수인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 이산화탄소가 첨가된 초순수의 농도를 포화농도 또는 포화농도에 가까운 대략 일정한 농도로 유지하도록 중공 섬유막과 접촉하고 있는 이산화탄소 가스 압력은 압력조절밸브를 사용하여 일정한 레벨로 유지되며, 이산화탄소 가스 유량은 미처리 초순수의 작은 유량의 변동에 따라 변화되는 비율로 공급되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 가스를 초순수에 첨가하는 방법.
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KR100819875B1 (ko) * 2007-04-20 2008-04-08 지정운 에스피지막을 이용한 탄산수제조모듈을 구비한탄산수제조장치.
KR100972889B1 (ko) * 2007-03-21 2010-07-28 리션 랴오 저항조절시스템
KR101018277B1 (ko) * 2008-11-27 2011-03-04 웅진코웨이주식회사 탄산수 제조방법
KR20220073197A (ko) 2020-11-26 2022-06-03 (주)에어레인 반도체 제조공정용 대전방지 중공사 분리막 모듈 및 시스템

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