KR20040101948A - 표면세정용 승화성 고체입자 분사용 노즐 및 이를 이용한 세정방법 - Google Patents

표면세정용 승화성 고체입자 분사용 노즐 및 이를 이용한 세정방법 Download PDF

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KR20040101948A
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Abstract

본 발명은 노즐 및 피세정물의 표면에서 극저온의 스노우에 의해 성에가 발생되는 것을 방지할 수 있는 승화성 고체입자 분사용 노즐에 관한 것으로, 세정매체 공급원과 연결되는 입구와, 세정매체를 승화성 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 상변화시키도록 오리피스 형태로 이루어진 출구를 가지는 세정매체 블록; 세정매체 블록의 출구와 소통하는 입구와, 입구로 유입된 세정매체 스노우를 단열팽창시켜 성장시키기 위한 벤튜리와, 벤튜리에 의해 성장한 세정매체 스노우를 피세정물의 표면으로 분사하도록 벤튜리와 소통하는 다수의 출구를 가지는 노즐 블록; 캐리어가스 공급원과 연결되는 입구와, 캐리어가스가 세정매체 스노우와 혼합되도록 노즐 블록의 입구와 소통되는 출구를 가지는 캐리어가스 블록; 및 캐리어가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어가스를 가열하기 위한 히터를 포함한다.

Description

표면세정용 승화성 고체입자 분사용 노즐{Nozzle for Injecting Sublimable Solid Particles Entrained in Gas for Cleaning Surface}
본 발명은 피세정물의 표면으로 CO2스노우, Ar 스노우와 같은 승화성 고체입자 분사용 노즐에 관한 것이고, 구체적으로는 노즐 및 피세정물의 표면에서 극저온의 스노우에 의해 성에가 발생되는 것을 방지할 수 있는 승화성 고체입자 분사용 노즐에 관한 것이다.
소위 CO2스노우라 불리는 고체 입자와 가스가 혼재된 상태의 이산화탄소를 이용하여 반도체 웨이퍼나 LCD 기판과 같은 피세정물의 표면에 손상을 입히지 않고도 피세정물의 표면으로부터 미세한 오염물 입자를 제거할 수 있다는 것이 알려져 있다.
CO2스노우의 경우 노즐 내에 구비된 벤튜리를 통과하면서 고체 입자가 생성된 다음 성장하여 피세정물의 표면으로 분사되며, 고체 입자가 피세정물에 충돌할 때의 충격 에너지에 의해 피세정물의 표면으로부터 미세한 오염물 입자를 제거한다. N2와 같은 불활성 가스(통상, 캐리어 가스라고 한다)를 이용하여 CO2스노우를 가속함으로써 CO2스노우의 충격 에너지를 증대시키기도 한다. 피세정물의 표면에 충돌하여 오염물을 제거한 CO2스노우는 곧바로 승화됨으로써 피세정물의 표면에 잔존물을 남기지도 않는 장점도 있다. CO2뿐만 아니라 Ar 등과 같은 승화성 고체 입자를 이용하여 이러한 방식의 세정을 행할 수 있다.
그러나, 이와 같은 CO2스노우를 이용한 세정에 있어서, CO2스노우의 온도가 -60℃ 이하로 매우 낮기 때문에 노즐의 표면 및 피세정물의 표면에서 공기 중의 수분이 응결되어 성에가 발생되는 문제가 있다. 성에가 발생되면 공기 중의 오염물이 기판의 표면에 잔류될 수 있으며, 이는 반도체 웨이퍼나 LCD 기판과 같이 매우 정밀한 세정이 요구되는 상황에서는 치명적이다.
이에 따라, 통상적으로는 노즐과 피세정물을 밀폐된 챔버 내에 수용하고 챔버 내부를 고온 건조한 환경으로 유지하여 성에가 발생되는 것을 방지하고 있다. 이 경우 건조한 환경에서 정전기가 발생되어 피세정물의 표면으로부터 이탈된 오염물 입자가 피세정물의 표면에 재부착될 우려가 있기 때문에 정전기의 발생을 방지하기 위한 별도의 기구를 필요로 한다. 이는 세정 환경을 제한하고 많은 부속 기구를 필요로 하므로 바람직하지 않다.
상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 본 발명은, 별도의 환경 제어가 없이도 성에의 발생을 방지할 수 있는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 노즐로서 단일 노즐에의 적용예를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사 노즐로서 멀티 노즐에의 적용예를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도.
도 4는 멀티 노즐의 변형례를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
- 싱글 노즐
110 : 세정매체 블록 112 : 오리피스
120 : 유량조절밸브 130 : 캐리어가스 블록
140 : 노즐 블록 142 : 벤튜리
144 : 성에방지블록 150 : 히터
- 멀티 노즐
202 : 캐리어가스 공급원 204 : 세정매체 공급원
210, 210' : 세정매체 블록 212, 212' : 오리피스
220 : 유량조절밸브 230, 230' : 캐리어가스 블록
240 : 노즐 블록 240a : 제 1 벤튜리 블록
240b : 중간 블록 240c : 제 2 벤튜리 블록
242a : 제 1 벤튜리 242b : 통로
242c : 제 2 벤튜리 244 : 성에방지통로
250 : 히터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 세정매체 공급원과 연결되는 입구와, 세정매체를 승화성 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 상변화시키도록 오리피스 형태로 이루어진 출구를 가지는 세정매체 블록; 세정매체 블록의 출구와 소통하는 입구와, 입구로 유입된 세정매체 스노우를 단열팽창시켜 성장시키기 위한 벤튜리와, 벤튜리에 의해 성장한 세정매체 스노우를 피세정물의 표면으로 분사하도록 벤튜리와 소통하는 다수의 출구를 가지는 노즐 블록; 캐리어가스 공급원과 연결되는 입구와, 캐리어가스가 세정매체 스노우와 혼합되도록 노즐 블록의 입구와 소통되는 출구를 가지는 캐리어가스 블록; 및 캐리어가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어가스를 가열하기 위한 히터를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 분사노즐은 세정매체 블록의 입구측에 설치되어 세정매체 블록의 출구로 공급되는 세정매체의 유량을 제어하기 위한 유량조절밸브를 더 포함한다.
노즐 블록은 벤튜리를 감싸도록 형성되고 캐리어가스 블록의 출구와 소통하는 성에방지 통로를 더 가진다. 캐리어가스 블록으로부터 상기 노즐 블록의 벤튜리 및 성에방지통로로 각각 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3이다.
히터는 캐리어가스 공급원, 캐리어가스 공급원으로부터 캐리어가스 블록으로 캐리어가스가 공급되는 경로 또는 캐리어가스 블록 중 적어도 어느 일측에 설치될 수 있다. 그렇지 않으면, 히터는 노즐 블록의 성에방지통로에 설치된다.
본 발명을 멀티 노즐에 적용할 경우, 본 발명에 따른 분사노즐은 세정매체 공급원과 연결되는 입구와, 세정매체를 승화성 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 상변화시키도록 병렬로 배치되는 다수의 오리피스로 이루어지는 출구를 가지는 세정매체 블록; 세정매체 블록의 오리피스에 의해 형성된 세정매체 스노우가 유입되는 다수의 입구와, 각 입구로 유입된 세정매체 스노우를 단열팽창시켜 성장시키기 위한 다수의 벤튜리와, 벤튜리에 의해 성장한 세정매체 스노우를 피세정물의 표면으로 분사하도록 각 벤튜리와 소통하는 다수의 출구를 가지는 노즐 블록; 캐리어가스 공급원과 연결되는 입구와, 캐리어가스가 세정매체 스노우와 혼합되도록 노즐 블록의 다수의 입구와 소통하는 출구를 가지는 캐리어가스 블록; 및 캐리어가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어가스를 가열하기 위한 히터를 포함한다.
본 발명의 멀티노즐 역시, 세정매체 블록의 입구측에 설치되어 세정매체 블록의 출구로 공급되는 세정매체의 유량을 제어하기 위한 유량조절밸브를 더 포함할 수 있다.
노즐 블록의 각 벤튜리는 직렬로 배열되는 제 1 벤튜리 및 제 2 벤튜리로 이루어져 세정매체 스노우를 두 번에 걸쳐 성장시킨다. 바람직하게는, 제 1 벤튜리와 제 2 벤튜리 사이에 세정매체 스노우와 캐리어가스의 혼합을 촉진하기 위하여 일정한 내경을 가지는 중간 통로가 설치된다.
캐리어가스 블록과 세정매체 블록의 배치에 있어서, 캐리어가스 블록이 노즐 블록의 입구측에 설치되고, 세정매체 블록은 상기 노즐 블록의 상측에 설치되며, 세정매체 블록의 오리피스와 소통하는 노즐 블록의 입구는 벤튜리의 드로틀 후단과 소통할 수 있다. 대안적으로, 캐리어가스 블록이 상기 세정매체 블록을 둘러싸도록 형성되어 노즐 블록의 전방에 결합될 수도 있다.
노즐 블록은 벤튜리를 감싸도록 형성되고 캐리어가스 블록의 출구와 소통하는 성에방지통로를 더 가진다. 여기서, 캐리어가스 블록으로부터 상기 노즐 블록의 벤튜리 및 성에방지통로로 각각 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3이다.
히터는 노즐 블록의 성에방지통로에 설치될 수도 있고, 그렇지 않으면 히터는 캐리어가스 공급원, 캐리어가스 공급원으로부터 캐리어가스 블록으로 캐리어가스가 공급되는 경로 또는 캐리어가스 블록 중 적어도 어느 일측에 설치될 수 있다.
상술한 모든 경우에 있어서, 세정매체는 CO2또는 Ar이고, 캐리어가스는 N2또는 공기인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
a. 싱글 노즐
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐을 도시한다. 도 1의 노즐은 승화성 고체입자의 출국가 하나인 싱글 노즐이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 싱글 노즐은 세정매체 블록(110)과, 유량조절밸브(120)와, 캐리어가스 블록(130)과, 노즐 블록(140) 및 히터(150)를 포함한다. 여기서, 세정매체는 본 발명의 노즐을 이용하여 피세정물의 표면 세정에 사용될 수 있는 승화성의 CO2, Ar 등의 물질을 통칭한다.
세정매체 블록(110)은 대략 원통관 형상의 부재로서, 후단에 형성된 입구는 관로를 통해 CO2탱크와 같은 세정매체 공급원(미도시)에 연결된다. 세정매체 블록(110)의 전단에 형성되는 출구는 미세한 직경을 가지는 오리피스(112)로 이루어진다. 바람직하게는, 오리피스(112)는 세정매체 블록의(110) 전방으로 길게 바늘처럼 돌출된다. 그리고, 세정매체 블록(110)의 입구에 가까운 일측에 유량조절밸브(120)가 설치됨으로써, 출구로 공급되는 세정매체의 공급 유량을 제어할 수 있다. 대안적으로 유량조절밸브(120)는 세정매체 블록(110)의 입구에 연결되는 관로 상에 설치될 수도 있다.
캐리어가스 블록(130)은 세정매체 블록(110)의 외주를 감싸며, 그 입구는 관로를 통해 캐리어가스 공급원(미도시)과 연결된다. 그리고, 캐리어가스 블록(130)의 출구는, 후술하는 바와 같이, 세정매체 블록(110)의 출구와 함께 노즐 블록(140)의 입구와 소통한다. 바람직하게는, 캐리어가스 블록(130)의 출구는 세정매체 블록(110)의 출구, 즉 오리피스(112)보다 약간 후방으로 치우친다. 캐리어가스로는 질소(N2)와 같은 불활성가스 또는 정화된 공기가 이용될 수 있다.
노즐 블록(140)은 그 입구가 세정매체 블록(110)의 출구 및 캐리어가스 블록(130)의 출구와 동시에 소통하도록 세정매체 블록(110) 및 캐리어가스 블록(130)의 전측에 결합된다. 따라서, 세정매체 블록(110)을 통해 공급되는 세정매체와 캐리어가스 블록(130)을 통해 공급되는 캐리어가스는 노즐 블록(140)의 입구에서 혼합된다. 노즐 블록(140)의 출구는 피세정물의 표면을 향하며, 입구와 출구 사이에 세정매체 입자, 즉 CO2스노우를 성장시키기 위한 벤튜리(142)를 가진다.
또한, 노즐 블록(140)은 벤튜리(142)의 둘레로 형성되는 성에방지 통로(144)를 가진다. 이 성에방지 통로(144)는 별도의 입구 및 출구를 가지며, 성에방지통로(144)의 입구는 캐리어가스 블록(130)의 출구와 소통하여 캐리어가스 블록(130)으로부터 노즐 블록(140)으로 공급되는 캐리어가스 중 일부가 성에방지통로(144)로 유입되고, 출구는 노즐 블록(140)의 본 출구 둘레로 형성된다. 캐리어가스 블록(130)으로부터 노즐 블록(140)의 입구를 통해 벤튜리(142)로 공급되는 캐리어가스와 성에방지통로(142)로 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3 바람직하게는 8:2다.
히터(150)는 코일 형상을 가지는 전열선으로서 성에방지통로(144), 바람직하게는 통로(144)의 입구측에 설치된다. 이에 따라 성에방지통로(144)를 따라 흐르는 캐리어가스는 히터(150)에 의해 약 100 내지 200℃로 가열된 상태로 분사된다.
대안적으로, 히터(150)는 캐리어가스 공급원, 캐리어가스 블록(130) 또는 캐리어가스 공급원으로부터 캐리어가스 블록(130)으로 캐리어가스가 공급되는 경로중 어느 일측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 고온으로 가열된 캐리어가스는 성에방지통로(144) 뿐만 아니라 벤튜리(142)로도 공급된다. 이와 같이, 고온의 캐리어가스가 노즐 블록(140)의 벤튜리(144)로 공급되는 경우에도 CO2스노우의 분사속도가 매우 빠르기 때문에 스노우 입자는 고온의 캐리어가스에 의해 녹기 전에 피세정물의 표면에 도달함으로써 세정효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 이 경우 성에방지통로(144)가 필요없으므로 구성이 보다 간단해질 수 있다. 그러나, 고온의 캐리어가스가 CO2스노우와 혼합되지 않는 것이 벤튜리(144)에서의 입자 성장 등을 고려할 때 전체적인 세정 성능 측면에서는 더 유리할 것으로 판단되므로 도 1의 실시예가 더 바람직한 것으로 볼 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 싱글 노즐을 이용한 피세정물의 표면 세정은 다음과 같이 이루어진다.
세정매체인 CO2는 세정매체 공급원으로부터 세정매체 블록(110)으로 공급된다. 세정매체 블록(110)에 설치된 유량조절밸브(120)를 통해 세정매체의 유량을 제어함으로써 세정 능력을 떨어뜨리지 않고도 세정매체의 소모량을 최소화할 수 있다. 세정매체는 세정매체 블록(110)의 출구 오리피스(112)를 통해 노즐 블록(140)의 입구로 빠져나올 때 감압에 의한 단열팽창으로 가스와 고체 입자가 혼재된 스노우 상태로 변화된다.
캐리어가스는 캐리어가스 공급원으로부터 캐리어가스 블록(130)을 통해 노즐 블록(140)으로 공급되고, 노즐 블록(140)의 입구에서 CO2스노우와 혼합된다. CO2스노우와 캐리어가스가 혼합됨으로써 CO2스노우는 가속되고, 벤튜리(142)를 통과하면서 팽창되어 스노우 중의 고체 입자가 성장한다. 벤튜리(142)를 통과한 CO2스노우는 노즐 블록(140)의 출구를 통해 피세정물의 표면으로 분사되고, 운동에너지가 충격 에너지로 변화되면서 피세정물의 표면으로부터 오염물을 제거한다.
동시에, 캐리어가스 블록(130)으로부터 공급되는 캐리어가스 중 일부는 노즐 블록(140)의 성에방지통로(144)를 따라 흐르며, 이 때 성에방지통로(144)에 설치된 히터에 의해 대략 100 내지 200℃로 가열된다. 고온의 캐리어 가스가 극저온인 CO2스노우가 통과하는 벤튜리(142)와 노즐 블록(140)의 표면 사이에서 흐르므로 노즐의 표면에서 성에가 발생되지 않는다. 또한, 노즐이 피세정물의 표면을 따라 이동할 때, CO2스노우의 둘레로 피세정물의 표면에 분사되는 고온의 캐리어가스가 CO2스노우에 의한 세정 전후에 피세정물의 표면을 가열, 건조시키므로 피세정물의 표면에서도 성에가 발생되지 않는다.
b. 멀티 노즐 1
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐을 도시한다. 도 2의 실시예는 참조에 의해 본 발명의 명세서에 그 내용이 포함되는 본 출원인의 WO02/075799 A1(명칭 '표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐')에 개시된 멀티 노즐에 본 발명의 기술적 사상을 부가한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 노즐은 세정매체 블록(210), 캐리어가스 블록(230), 노즐 블록(240) 및 히터(250)를 포함한다. 노즐 블록(240)은 제 1 벤튜리 블록(240a)과 제 2 벤튜리 블록(240c)을 가지거나 또는 제 1 및 제 2 벤튜리 블록(240a, 240c) 사이에 개재되는 중간 블록(240b)을 더 가질 수도 있다(본 실시예에서는 중간 블록을 포함한다). 캐리어가스 블록(230)의 출구측으로부터 노즐 블록(240)의 제 1 벤튜리 블록(240a)이 결합되고, 중간 블록(240b), 제 2 벤튜리 블록(240c)이 차례로 배치된다. 세정매체 블록(210)은 제 1 벤튜리 블록(240a)의 상부에 놓인다.
캐리어가스 블록(230)에 있어서, 입구는 캐리어가스 공급원(202)과 연결되고, 입구에서부터 출구까지 대략 부채꼴로 확장된다.
노즐 블록(240)의 제 1 및 제 2 벤튜리 블록(240a, 240c)은 폭방향으로 평행하게 배치되는 다수의 벤튜리(242a, 242c)를 가진다. 중간 블록(240b)의 경우 제 1 벤튜리 블록(240a)의 벤튜리(242a)와 제 2 벤튜리 블록(240c)의 벤튜리(240c)를 연결하도록 일정한 내경을 가지는 다수의 통로(242b)를 가진다. 필요에 따라, 도면에서와 같이, 중간 블록의 통로들의 입구측이 하나의 공통 공간으로 형성될 수도 있다.
그리고, 노즐 블록(240)의 벤튜리(242a, 242c) 및 통로(242b) 둘레를 따라 연장하는 성에방지통로(244)가 형성된다(도 3의 단면도 참조). 성에방지통로(244)의 입구는 캐리어가스 블록(230)의 출구와 소통되며, 벤튜리(242a) 및 성에방지통로(244)로 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3, 바람직하게는 8:2다. 제조상의 문제를 고려하여 다수의 성에방지통로(244)가 노즐 블록(240)의 외주를 따라배열되는 것이 바람직하다.
세정매체 블록(210)의 경우, 입구가 세정매체 공급원(204)과 연결되고, 입구측에 가까운 관로 상에 유량조절밸브(220)가 설치된다. 출구는 입구에 대해 직각으로 형성되고, 캐리어가스 블록(230)과 마찬가지로 부채꼴로 확장되며, 제 1 벤튜리 블록(240a)의 각 벤튜리(242a)의 드로틀 하단과 소통하는 다수의 오리피스(212)를 가진다. 제조상의 문제를 고려하여, 제 1 벤튜리 블록(240a)의 상면에 형성되는 세정매체 입구(246)가 오리피스들(212)의 역할을 대신할 수 있다.
히터(250)는 노즐 블록(240)의 성에방지 통로(244)에 설치된다. 다수의 성에방지통로(244)가 구비될 경우 히터도(250) 다수개가 성에방지통로(244)에 각각 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 멀티 노즐의 작용은 다음과 같다.
캐리어가스는 캐리어가스 공급원(202)으로부터 캐리어가스 블록(230)을 통해 노즐 블록(240)으로 공급된다. 제 1 벤튜리 블록(240a)의 각 벤튜리(242a)를 통과하면서 캐리어가스는 가속되며, 세정매체 블록(210)의 오리피스(212)를 통해 공급되는 세정매체는 CO2스노우로 변하여 캐리어가스와 혼합된 다음 중간 블록(240b) 및 제 2 벤튜리 블록(240c)을 거쳐 피세정물의 표면으로 분사된다. CO2스노우는 제 1 벤튜리 블록(240a)의 벤튜리(242a)에서 1차로 단열팽창된 다음 중간 블록(240b)의 통로(242b)를 통과하면서 입자가 성장하고 캐리어가스와 완전히 혼합되며, 제 2 벤튜리 블록(240c)의 벤튜리(242c)를 통과하면서 2차로 단열팽창되어스노우 입자의 크기는 최대화될 수 있다.
동시에 캐리어가스 블록(230)으로부터 노즐 블록(240)의 성에방지통로(244)로 공급된 캐리어가스는 히터(250)에 의해 100 내지 200℃의 고온으로 가열되어 노즐 블록(240)을 통과하여 피세정물의 표면으로 분사된다.
c. 멀티 노즐 2
도 4는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한다. 도 4의 실시예는 도 2의 멀티노즐을 변형한 것이다.
즉, 도 2의 멀티 노즐에서 세정매체 블록(210')을 제 1 벤튜리 블록(240a)의 상부에서 제 1 벤튜리 블록(240a)의 입구측으로 이동시키고 캐리어가스 블록(230')을 세정매체 블록(210')의 외주를 둘러싸도록 설치함으로써 도 4의 실시예가 이루어진다. 이와 같은 도 4의 실시예의 세정매체 블록(210') 및 캐리어가스 블록(230')의 결합 관계는 싱글 노즐의 경우와 유사하다.
세정매체 블록(210')의 출구는 캐리어가스 블록(230')의 출구측에 위치하며 소정간격으로 평행하게 형성된 다수의 오리피스(212')로 이루어진다. 이에 따라, 세정매체 블록(210')의 오리피스(212')로부터 캐리어가스 블록(230')의 출구측 공간으로 토출되는 세정매체는 압력강하에 의한 단열팽창으로 스노우 상태로 변환된다.
캐리어가스 블록(230')의 입구는 블록(230')의 양측에 각각 하나씩 형성되어 캐리어가스 공급원(202)으로부터 공급되는 캐리어가스는 캐리어가스 블록(230')의양측으로 공급된다. 그리고, 캐리어가스 블록(230')의 출구는 세정매체 블록(210')의 출구를 감싸는 공간으로 형성되어 있고, 노즐 블록(240)의 제 1 벤튜리들(240a) 및 성에방지통로(244)와 소통한다. 성에방지통로(244)는 싱글 노즐의 경우와 유사하게 세정매체 블록(210')의 출구보다 상류측에서 캐리어가스 블록(230')의 출구측 공간과 소통한다. 이에 따라, 세정매체는 성에방지통로(244)로 유입되지 않고, 캐리어가스만 성에방지통로(244)로 공급된다.
한편, 제 1 벤튜리 블록(240a), 중간 블록(240b), 제 2 벤튜리 블록(240c) 및 성에방지통로(244)로 이루어지는 노즐 블록(240) 및 히터(250)의 구성은 도 2의 실시예와 동일하다. 따라서, 이에 대한 설명은 도 2의 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐은 고온의 캐리어가스를 노즐을 통해 직접 또는 노즐의 표면을 따라 분사함으로써 노즐 표면 및 피세정물의 표면에서 성에가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 성에가 발생될 우려가 없으므로 통상의 대기 중에서 세정작업을 실시할 수 있으며, 이에 따라 세정 환경을 건조하게 유지하기 위한 챔버 및 정전기 방지를 위한 각종 장비들이 필요없어 장치의 구성을 크게 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 승화성 고체입자를 이용한 세정 작업을 보다 폭넓고 자유롭게 실시할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않고 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 세정매체로서 승화성 고체입자를 피세정물의 표면으로 분사하기 위한 것으로,
    세정매체 공급원과 연결되는 입구와, 세정매체를 승화성 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 상변화시키도록 오리피스 형태로 이루어진 출구를 가지는 세정매체 블록;
    상기 세정매체 블록의 출구와 소통하는 입구와, 상기 입구로 유입된 세정매체 스노우를 단열팽창시켜 성장시키기 위한 벤튜리와, 상기 벤튜리에 의해 성장한 세정매체 스노우를 피세정물의 표면으로 분사하도록 상기 벤튜리와 소통하는 다수의 출구를 가지는 노즐 블록;
    캐리어가스 공급원과 연결되는 입구와, 캐리어가스가 세정매체 스노우와 혼합되도록 상기 노즐 블록의 입구와 소통되는 출구를 가지는 캐리어가스 블록; 및
    캐리어가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어가스를 가열하기 위한 히터를 포함하는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세정매체 블록의 입구측에 설치되어 세정매체 블록의 출구로 공급되는 세정매체의 유량을 제어하기 위한 유량조절밸브를 더 포함하는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노즐 블록은 상기 벤튜리를 감싸도록 형성되고 상기 캐리어가스 블록의 출구와 소통하는 성에방지 통로를 더 가지는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 캐리어가스 공급원, 캐리어가스 공급원으로부터 상기 캐리어가스 블록으로 캐리어가스가 공급되는 경로 또는 상기 캐리어가스 블록 중 적어도 어느 일측에 설치되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 상기 노즐 블록의 성에방지통로에 설치되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 캐리어가스 블록으로부터 상기 노즐 블록의 벤튜리 및 성에방지통로로 각각 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3인 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  7. 세정매체로서 승화성 고체입자를 병렬로 배치된 다수의 통로를 통해 동시에 피세정물의 표면으로 분사하기 위한 것으로,
    세정매체 공급원과 연결되는 입구와, 세정매체를 승화성 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 상변화시키도록 병렬로 배치되는 다수의 오리피스로 이루어지는출구를 가지는 세정매체 블록;
    상기 세정매체 블록의 오리피스에 의해 형성된 세정매체 스노우가 유입되는 다수의 입구와, 상기 각 입구로 유입된 세정매체 스노우를 단열팽창시켜 성장시키기 위한 다수의 벤튜리와, 상기 벤튜리에 의해 성장한 세정매체 스노우를 피세정물의 표면으로 분사하도록 각 벤튜리와 소통하는 다수의 출구를 가지는 노즐 블록;
    캐리어가스 공급원과 연결되는 입구와, 캐리어가스가 세정매체 스노우와 혼합되도록 상기 노즐 블록의 다수의 입구와 소통하는 출구를 가지는 캐리어가스 블록; 및
    캐리어가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어가스를 가열하기 위한 히터를 포함하는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 세정매체 블록의 입구측에 설치되어 세정매체 블록의 출구로 공급되는 세정매체의 유량을 제어하기 위한 유량조절밸브를 더 포함하는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 노즐 블록의 각 벤튜리는 직렬로 배열되는 제 1 벤튜리 및 제 2 벤튜리로 이루어져 세정매체 스노우를 두 번에 걸쳐 성장시키는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 벤튜리와 제 2 벤튜리 사이에 세정매체 스노우와 캐리어가스의 혼합을 촉진하기 위하여 일정한 내경을 가지는 중간 통로가 설치되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 캐리어가스 블록이 상기 노즐 블록의 입구측에 설치되고, 상기 세정매체 블록은 상기 노즐 블록의 상측에 설치되며, 상기 세정매체 블록의 오리피스와 소통하는 상기 노즐 블록의 입구는 벤튜리의 드로틀 후단과 소통하는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 캐리어가스 블록이 상기 세정매체 블록을 둘러싸도록 형성되어 상기 노즐 블록의 전방에 결합되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 블록은 상기 벤튜리를 감싸도록 형성되고 상기 캐리어가스 블록의 출구와 소통하는 성에방지통로를 더 가지는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 캐리어가스 블록으로부터 상기 노즐 블록의 벤튜리 및 성에방지통로로 각각 공급되는 캐리어가스의 비는 9:1 내지 7:3인 표면세저용 승화성 고체입자 분사노즐.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 히터는 상기 노즐 블록의 성에방지통로에 설치되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  16. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 캐리어가스 공급원, 캐리어가스 공급원으로부터 상기 캐리어가스 블록으로 캐리어가스가 공급되는 경로 또는 상기 캐리어가스 블록 중 적어도 어느 일측에 설치되는 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  17. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 세정매체는 CO2또는 Ar인 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
  18. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 캐리어가스는 N2또는 공기인 표면세정용 승화성 고체입자 분사노즐.
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