KR20050052329A

KR20050052329A - 일정한 농도의 오존수 공급 방법

Info

Publication number: KR20050052329A
Application number: KR1020040075867A
Authority: KR
Inventors: 하이바라데루오; 우에무라겐이치; 아다치다키오; 시모이요이치
Original assignee: 실트로닉 아게
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2005-06-02
Also published as: TWI293286B; CN1318317C; EP1538129A1; TW200517346A; DE602004000313T2; KR100734506B1; US7276168B2; DE602004000313D1; JP2005161284A; CN1636889A; EP1538129B1; US20050115909A1

Abstract

본 발명은 오존수 제조 설비와 이격된 지점에서 상기 오존수를 사용하는 시스템으로, 오존수 제조 설비와 오존수의 사용 지점 사이에 오존수 순환 라인을 설치하고, 순환 라인 내를 오존수 제조 설비 출구에서의 유량이 항상 일정하도록 오존수가 순환되고, 상기 출구 부근에서의 오존수의 오존 농도를 검지하여, 그 검지 결과를 기초로 오존수 제조 설비로의 오존 가스 공급량 및/또는 오존 가스 농도를 조정하고, 또한 오존수의 사용량을 오존수 반송 라인에서 검지하여 그 검지 결과를 기초로 오존수의 제조량을 제어하도록 함으로써, 오존수 사용량의 변동에 영향을 받지 않는 일정한 농도의 오존수 공급 방법을 제공한다.

Description

일정한 농도의 오존수 공급 방법{METHOD FOR SUPPLY OF CONSTANT-CONCENTRATION OZONATED WATER}

본 발명은 오존수(ozonated water)를 사용하여 세정, 표면 처리 등을 행함에 있어서, 사용 지점에서의 오존수의 사용량이 변동되는 경우에도, 오존 농도를 일정하게 유지하여 공급하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 반도체 제조 공정에서 행해지는 기판으로부터 레지스트의 박리 또는 레지스트 제거 후 기판의 세정에 의한 세정 조작에서 사용되는 오존수를 이용한 기판 등의 처리, 및 일반적 수지나 금속 등의 표면 처리, 세정, 살균에 오존수를 이용하는 경우와 같이, 오존수 사용 지점에서의 사용량의 변동에 따라 오존수를 제조하고 공급하는 데 이용된다. 보다 구체적으로 본 발명은, 반도체 기판이나 액정 기판 처리에 있어서, 레지스트 스크랩이나 유기성 오염의 제거, 오염 금속 및 이물질의 제거, 반도체 및 액정 제조에 사용되는 석영판 등으로 만들어지는 마스크 재료로부터 유기성 및 무기성 오염물 또는 이물질의 제거 등에 적용할 수 있는 오존수의 공급 방법에 관한 것이다. 수지 및 금속의 오존 처리에서 본 발명의 방법은, 예를 들면, 수지의 표면 산화 처리, 세정, 살균, 금속 표면의 유기물 제거 및 금속의 세정, 산화 처리 등에 활용할 수 있다.

오존수의 강한 산화력과 오존의 자기 분해성에 의한 환경에 대한 저부하 때문에, 여러 분야에서 오존수의 이용이 추진되고 있다. 이러한 오존수를 이용한 처리는 오존수 제조 설비로부터 공급되는 오존수를 피처리 대상물을 수용한 처리 칼럼에 직접 도입하거나, 피처리 대상물에 직접 흘려 내리는 등의 방법에 의해 행해진다. 특히 오존수의 강한 산화력을 이용하는 처리에서는, 온도, 처리 시간, 오존수의 농도, 오존수의 유량 및 처리 방법이, 일정한 처리 성능을 얻기 위한 중요한 요인이 된다. 온도, 처리 시간에 관해서는 처리 설비에서의 제어에 의해 소정의 상황을 달성하는 것이 가능하지만, 오존수의 농도, 오존수의 유량은 오존수 제조 설비의 능력에 의존한다.

또 수중의 오존은 높은 자기 분해성을 나타낸다. 특히, 10ppm을 넘는 고농도인 경우에는, 설비에 따라 그 농도가 현저히 감소된다. 오존수를 이용하여, 반도체나 수지 등을 처리할 경우, 일정 수준 이상의 제품을 안정하게 얻기 위해서는, 오존수의 농도를 일정하게 유지해야 한다.

이 때문에, 오존수의 사용 지점에서 오존수가 간헐적으로 사용되는 경우에도, 이제까지는 오존수의 농도를 일정하게 유지하기 위해서 오존수를 사용하지 않는 시간대에도 오존수를 정지시키지 않고 오존수의 사용 지점에서 방류하여 폐기하는 것이 통례였다. 최근에는 오존수의 이용이 활발해짐에 따라 오존수 제조 설비를 여러 곳의 사용 지점에 배치하는 대신에 대형 오존수 제조 설비를 중앙에 배치하여, 거리상 떨어진 각각의 사용 지점으로 제조된 오존수를 이송하는 시스템이 시도되고 있다.

이러한 상황에서, 오존수를 단순히 이송하거나 무조건 순환하거나 하는 것은 오존 및 공급수의 과잉 사용 및 오존수 제조 설비의 과대 설계로 이어지며, 이러한 역효과는 사용하는 오존수의 농도가 높아짐에 따라 커진다.

특허문헌 1은, 순환계를 형성하고 원거리 수송에서의 오존의 분해량을 오존 분해 속도로부터 추정하여, 오존 농도계를 이용하지 않고 원거리에서의 농도 유지를 도모하는 방법을 개시하고 있다. 또, 특허문헌 2는, 마찬가지로 순환계에 있어서, 거리에 따른 농도 감쇠를 고려한 오존수 공급 설비를 개시하며, 경우에 따라 고농도 오존수를 사용 지점에서 희석하여 이용하는 것도 기술하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개평 7-277705호 공보(2페이지 및 도 1)

[특허문헌 2] 일본 특허 제3321557호 공보(1페이지∼3페이지)

이러한 선행기술에서는, 오존수의 농도는 최대 20ppm 정도 이하의 영역이고, 또 사용하는 물의 순도가 현재 반도체에서 사용되는 초순수 레벨의 순도를 상정하고 있지 않다고 생각되기 때문에, 오존의 감쇠가 그다지 크지 않고, 특별히 엄밀한 관리를 행하지 않아도 오존수를 간헐적으로 사용하는 경우에도 어느 정도의 대처가 가능하였다고 추정된다. 즉, 시간의 경과에 따른 오존수의 농도 감쇠가 적은 경우에는, 오존수 회수를 위해 오존수를 순환하는 것은 효과적인 방법이다. 그러나, 초순수 중 오존의 경우와 같이 그 감쇠 속도가 큰 경우에는, 순환의 반송액 중의 오존의 감쇠가 오존수의 사용 지점에서의 사용량의 변동에 크게 영향을 받는다. 따라서, 단순히 순환되는 것만으로는 오존수의 사용량 및 반송액 중의 오존 농도를 파악하는 것은 곤란하여, 일정 농도의 오존수를 변함없이 공급하는 것은 곤란하였다.

오존수의 사용 지점에서의 사용량이 일정한 경우에는, 특허문헌 1 또는 2의 방법을 이용하여, 원거리에 떨어진 지점에서의 오존 농도가 일정하게 되도록 제어할 수 있다. 또한, 간헐적 사용의 경우에도, 오존수의 순환 유량을 오존수 사용량의 최대치에 비해 충분히 큰 유량으로 설정함으로써 반송액 중의 오존 농도의 저하를 억제하는 것은 가능할지도 모른다.

그러나, 설비의 제조 시에는, 코스트 삭감의 필요성 때문에, 오존수의 순환 유량을 사용 최대량에 따른 적절한 값으로 하는 것이 바람직하다. 사용 지점에서의 사용이 간헐적인 경우에는 사용량에 비례하여 반송액 중의 오존 농도가 크게 변동하기 쉽다.

일반적인 설비에서 순환 라인을 형성할 경우는, 운전의 안정화를 도모하기 위해 반송액용 저장 탱크를 설치하여 급수를 받고, 여기서부터 목적 설비로 공급하는 것은 작업의 안정화를 촉진하는 관점에서 이루어진다. 여기서 급수를 제어하기 위해서는 저장 탱크에서의 액 레벨을 일정하게 하는 방법이 보편적으로 채택된다. 이러한 방법을 본 시스템에 적용하고자 한 경우에는 오존수 제조 설비에 공급할 오존 가스는 오존수의 사용 지점에서의 사용량, 즉, 오존 소비량과 동일한 양의 오존 가스를 동시에 제조 및 공급하는 것이 필요해진다. 오존수 제조 설비의 제작에서는 오존 가스 발생 장치의 코스트가 큰 부분을 차지한다. 전체적으로 경제성 있는 시스템을 구축하기 위해서는 가능한 한 오존 가스 발생 장치의 코스트를 낮추고 소규모 장치로 하는 것이 바람직하다.

일정 농도의 오존수를 공급하는 것은, 이상과 같이 여러 가지 요인을 포함한다. 이들 요인은, 오존수의 분해 속도가 매우 빠르고, 또 설비 전체에서 오존 가스 발생 장치의 비용이 차지하는 비율이 크다는 사실에 기인한다. 이 때문에 이러한 관점에 입각한 효과적인 오존수의 공급 방법의 개발에 대한 요구가 폭 넓게 인식되어 왔다.

본 발명자들은 특개 2000-167366호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 충전탑의 상부에 물의 도입구와 배출 가스의 출구, 상기 충전탑의 하부에 오존 가스의 도입구와 오존수의 배출구를 구비하고, 그 사이에 가스 역류 방지판으로 칸막이된 충전층을 2개 이상 설치하고, 물과 오존 가스를 향류 접촉시키는 충전탑 방식의 고농도 오존수의 제조 설비를 개발하여, 이 설비에 의해 고농도 오존수를 제조하고, 수중의 오존의 거동 및 오존수의 이용에 관해 연구를 계속하였다. 본 발명자들은 오존수 중의 오존의 분해 속도가 빨라서 오존수를 방치했을 때 용이하게 오존 농도가 감소되는 점, 일정한 농도의 오존수를 공급하기 위해서는 오존수의 사용이 간헐적인 경우에도, 설비를 정지하지 않고 운전을 계속할 필요가 있음을 알았다. 또한, 오존수를 사용하지 않는 시간대에 제조되는 오존수는 단순히 저류하는 것만으로는 농도가 저하되어 필요한 오존수 농도로서의 이용이 곤란하다는 것을 발견했다.

안정한 오존수의 처리에 안정한 효과를 얻기 위해서는, 상기 설비는 높은 오존 농도를 유지하고 오존수 사용량의 변동에 의해 영향을 받지 않아야 한다. 상기 설비는 가능한 한 저비용으로 이것을 실현하는 것이 요구된다. 이러한 상황을 감안하여 본 발명은 상기 과제의 해결을 목표로 한다.

본 발명은 청구항 1에 기재된 바와 같이, 오존 함유 가스를 물과 접촉시켜 오존수를 제조하는 설비와, 상기 설비와 이격된 위치에서 상기 설비에 의해 제조된 오존수를 사용하는 시스템을 이용하여 일정한 농도의 오존수를 공급하는 방법으로서,

상기 오존수 제조 설비와 오존수의 사용 지점 근방 사이에 오존수의 순환 라인을 설치하고, 상기 순환 라인 내부에서, 상기 오존수 제조 설비 출구에서의 유량이 항상 일정하도록 오존수를 순환시키고, 상기 출구 부근에서의 오존수의 오존 농도를 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 상기 오존수 제조 설비로 공급되는 오존 가스의 양 및/또는 오존 가스의 농도를 조정하고, 상기 오존수의 사용 지점에서 사용되는 오존수의 양을 추가로 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 오존수의 제조량을 제어는 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 청구항 2에 기재된 바와 같이, 오존 함유 가스를 물과 접촉시켜 오존수를 제조하는 설비와, 상기 설비와 이격된 위치에서 상기 설비에 의해 제조된 오존수를 사용하는 시스템을 이용하여 일정한 농도의 오존수를 공급하는 방법으로서,

상기 오존수 제조 설비 내에 또는 상기 오존수 제조 설비와 오존수의 사용 지점 사이에 저장 탱크를 설치하고, 상기 오존수 제조 설비, 상기 저장 탱크 및 상기 오존수의 사용 지점 근방 사이에 오존수의 순환 라인을 설치하고, 상기 순환 라인 내에서, 상기 오존수 제조 설비 출구에서의 유량이 항상 일정하도록 오존수를 순환시키고, 상기 출구 부근에서의 오존수의 오존 농도를 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 오존수 제조 설비로 공급되는 오존 가스의 양 및/또는 오존 가스의 농도를 조정하고, 상기 오존수의 사용량 변동에 의한 오존수 제조 부분에 가해지는 부하의 변동을 완화시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법을 제공한다.

상기 청구항 2에 기재된 정농도 오존수의 공급 방법에서는, 오존수의 사용 지점에서의 오존수의 사용량을 오존수 반송 라인에서 검지하여 오존수의 제조량을 제어하도록 할 수도 있다.

이들에 있어서, 본 발명에서 이용하는 오존수 제조 설비가, 오존 가스를 물에 용해하여 오존수를 제조하고, 그 제조 과정에서 오존수의 농도 구배를 발생시키고, 오존수 반송 라인을 통해 반송되는 오존수를, 오존수 제조 설비의 물 공급 지점에서 또는 물 공급 지점 이후에, 오존수의 농도 구배가 존재하는 지점에 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 오존수 제조 설비가 흡수탑을 이용한 것이 바람직하다.

상기 정농도 오존수의 공급 방법에서의 오존수의 용도가 반도체와 관련된 것이 바람직하다.

본 발명에서, 오존수 제조 설비로 제조하여 공급되는 오존수의 농도가 10ppm 이상인 것이 바람직하다.

본 발명자들은 오존수의 특성을 이해하여 예의 검토한 결과, 고농도의 오존수를 안정하게 얻기 위해서는, 오존수가 오존수 공급 라인을 통해 정지됨이 없이 공급되며, 또 사용되지 않은 오존수는 가능한 한 오존수 제조 설비로 되돌려 재이용하는 것이 중요하다는 것을 알았다. 일정한 오존수 농도로 공급하기 위해서는 제조되어 공급되는 오존수의 농도를 항상 감시하고, 오존수 제조 설비로 피드백 제어할 필요가 있고, 또 과잉량의 오존수 제조를 피하기 위해서는 오존수의 사용 지점에서의 사용량을 검지하여 피드백(feedback) 제어하는 것이 중요하다.

일반적으로 액체를 수송하는 방법으로는, 일정한 유량으로 이송하는 방법과, 송액측의 압력을 일정하게 되도록 제어하여 이송하는 방법이 있다. 전자의 경우는, 사용 지점에 도달하는 시간이 고정되고, 사용되지 않은 액은 반송되거나 폐기된다. 후자의 경우는 사용 지점에서 항상 일정한 압력으로 액이 사용될 수 있으며, 사용량이 변동해도 과잉량이 폐기되거나 순환되지는 않지만, 이송측을 출발한 액이 사용 지점에 도달하는 데 걸리는 시간이 사용량에 따라 변동하게 된다.

오존수와 같이 오존의 분해가 빠르고, 송액에 요하는 시간에 따라 그 농도가 변화되는 액체를 수송하여 사용 지점에서 일정한 농도의 오존수를 얻기 위해서는, 고엊된 유량으로 수송하여 사용 지점까지의 도달 시간이 사용량에 관계 없이 일정하게 유지될 수 있게 해야 한다.

또, 사용 지점에서의 오존수의 사용량이 간헐적이거나 사용량이 변화되는 경우는, 사용량에 따라 사용 지점으로부터 되돌아 오는 시간에 차이가 생기고, 반송 오존수의 농도가 변동된다. 그 결과, 반송류 중의 액량과 농도가 변동하게 된다.

또한, 본 발명의 설비와 같이 액의 순환을 형성하기 위해 순환 유로 내에 펌프가 설치되어 있는 경우에는, 반송 유량 변동의 영향이 오존수 제조 설비 출구로 쉽게 전달되지 않는다. 흔히 행해지는 바와 같은 오존수 출구에서의 유량 및 농도를 검지하여 오존 가스 발생기나 공급되는 신선한 물에 피드백시키는 방법에서는, 유량 및 농도가 항상 안정화되는 오존수와 같은 제어를 달성하기는 어렵다.

간헐적인 사용에도 불구하고, 오존수의 사용 지점에서의 오존 농도를 일정하게 유지하기 위해서는, 오존수 제조 설비 출구에서의 농도 및 유량의 제어만으로는 불충분하고, 오존수의 사용 지점에서의 사용 상황을 오존수 제조 설비에 피드백하는 것이 필요하다.

그래서, 본 발명은 오존수 제조 설비 출구 부근에서 오존 농도를 검지하고, 이 검지 결과를 오존 가스 발생기에 피드백함으로써 오존수 제조 설비로의 오존 가스 공급량 및/또는 오존 가스 농도를 조정하고, 한편으로 반송 오존수량으로부터 오존수 사용량의 변동을 검지하여, 그 결과를 공급되는 신선한 물에 피드백시킴으로써 오존수의 제조량을 제어하여 일정한 농도의 오존수를 오존수 제조 설비로부터 이격된 지점으로 수송하여 순환 이용하는 방법을 개발했다.

오존수가 사용 지점에서 간헐적으로 사용되는 경우에는, 오존수를 사용하지 않을 때에도 계속해서 오존수를 제조하고, 이것을 저장하여 사용 시에 배출하도록 하면 오존수 제조 설비의 피크 부하를 경감할 수 있다. 그러나 오존수의 자기 분해 때문에 저장 탱크 부분에서도 끊임 없이 오존이 분해되므로, 제조된 오존수는 단순히 저장해 두는 방식으로는 오존수의 농도를 항상 일정하게 유지하는 것이 어렵다.

제조 설비와 사용 지점 사이에 저장 탱크를 설치하고, 이 저장 탱크에서의 액량과 농도를 일정하게 고정함으로써, 정상적인 수송 액량 및 농도를 유지하는 방법은 가장 흔히 행해지는 방법이다. 그러나 이 방법에 의한 경우에는 제조 부분에서의 부하를 사용 지점에서의 최대 사용량에 대응하여 제조할 수 있는 설비가 아니면 안된다. 즉, 사용 지점에서의 사용이 간헐적이고, 최대 사용량이 단시간 지속되는 설비인 경우에도, 설치하는 제조 설비는 최대 사용량 부하에 견딜 수 있는 규모가 되어야 한다.

오존수 제조 설비의 경우, 설비 전체에서 차지하는 오존 가스 발생 장치의 경제 부하가 크다. 간헐적인 오존수의 사용인 설비에 대해, 최대 사용량 부하에 맞춘 능력을 가진 장치를 설치하면, 지나치게 큰 오존 가스 발생기를 필요로 하게 된다. 이 때문에 사용 빈도 혹은 사용량에 적합하게 맞춘 오존 가스 발생기를 사용하는 것이 경제적인 오존수의 사용 방법이 된다.

이와 같은 저장 탱크를 오존수의 사용 빈도 및 양에 대응할 수 있도록 적정한 최소량으로 설정해 두고, 항상 그 오존 농도를 감시하고, 제조하는 오존수 농도를 조정하여 오존의 분해량을 보전하는 기구(mechanism)를 설치함으로써, 오존수 제조를 위한 신선한 공급수는 오존수의 사용량의 시간 평균량을 공급하면 되고, 저장 탱크의 최대 및 최소 저류량 검지 이외에는 특별히 사용량의 검지를 행하지 않아도 과잉의 오존수를 제조하지 않고 운전할 수 있다.

오존수 사용량을 검지하는 데에는 개개의 사용 지점의 유량을 측정하는 방법도 생각할 수 있다. 본 발명의 경우에는, 오존수 순환량이 오존수 사용량의 총합보다 많고, 항상 순환이 이루어지고 있으므로, 순환의 반송액에 관해서만 그러한 데이터를 파악하면 된다. 이 양을 검지하여 피드백시킴으로써 사용량에 대응한 오존수 제조를 행할 수 있다.

오존수를 제조하는 방법에는 오존 가스를 물에 흡수시켜 제조하는 설비로서, 특허문헌 일본 특개2000-167366호 공보에 개시된 구조와 일치하는 오존수 제조 설비나, 상기 오존수 제조 설비도 흡수탑의 일종이지만, 그 밖의 일반적인 흡수탑을 이용한 설비, 이젝터(ejector) 등을 이용한 설비, 중공사(中空絲)계 멤브레인을 이용한 설비 등이 있고, 그 밖에 전기분해 원리를 이용하여 오존수를 제조하는 설비 등이 알려져 있다. 이들 중 어느 설비나 본 발명에서는 사용할 수 있다.

이들 중, 상기 일본 특개 2000-167366호 공보에 기재된 오존수 제조 장치나 일반적 흡수탑을 이용한 설비에는 오존 가스의 흡수 조작을 행하는 부분에 농도 구배가 있다. 이젝터나 중공사계 멤브레인을 이용한 오존수 제조 설비에서는 이들을 다단형 판(stepped plate)으로 함으로써 오존수 제조 부분에 오존의 농도 구배를 제공할 수 있다.

오존수의 제조에 있어서, 단일 탱크에서 혼합 및 블로잉 등의 기액 접촉을 도모하는 방법에서는, 기액 평형으로 인해 오존의 흡수 효율이 나쁘고, 제조되는 오존수 농도도 낮다. 이 때문에 탑 형식이나 다단 칼럼 혹은 중공사 멤브레인에서 볼 수 있는 바와 같이 원통형 모듈을 다단으로 이용하고, 오존 가스와 습수용 물을 향류 접촉시키는 것이 고효율이며 고농도인 오존수를 얻는 하나의 방법이 된다. 이러한 경우에 흡수 장치 내의 오존수에는 흡수용 물의 입구로부터 출구에 걸쳐 농도 구배가 생긴다.

오존수를 순환하여 사용하는 경우에는, 반송 오존수는 순환에 시간을 필요로 하였기 때문에 그 농도가 저하된다. 농도가 저하된 오존수를 그대로 흡수 지점 출구 부근으로 반송하는 경우에는, 제조되는 오존수가 희석되고, 흡수용 물(신선한 물) 입구 부근으로 반송된 경우는, 반송액의 오존수로부터 오존의 방산(放散)이 일어난다. 이 때문에 이러한 농도 구배가 발생되는 부분에 반송액의 오존수를 삽입하는 것이 효율적인 반송액 오존수의 재활용이 된다.

오존수의 반송 라인을 전술한 오존수 제조 설비의 농도 구배 부분에 되돌림으로써, 오존의 활용 효율을 높이고, 미흡수나 방산에 의한 오존의 손실을 줄일 수 있다. 바람직하게는, 일반적인 화학 설비인 증류나 흡수, 방산에서 이루어지는 바와 같이, 이 순환되는 오존수의 반송 부분을 오존수 제조 설비에서의 순환 오존수의 오존 농도에 근접시킴으로써 가장 좋은 효과가 얻어진다. 전술한 구성을 설비에 구현함으로써, 오존수 사용 지점에서 오존수가 간헐적으로 사용되는 경우에도, 안정된 농도의 오존수를 공급할 수 있다.

또, 반송 오존수 농도는 오존수의 사용 지점에서의 사용량의 변동이나 장치의 운전 조작상 변동으로 인해, 항상 오존의 흡수 지점에서의 농도 구배 부분과 동일한 양에 상당하는 농도에 근접시킬 수는 없다. 따라서, 반송 오존수의 반송 위치를 수동 또는 자동으로 변경하여 최량의 조건 하에 제조를 행하는 것도 가능하다.

본 발명을 실시하기 위한 설비에 관하여 도면을 기초로 상세히 설명한다.

도 3은 종래형 오존수 공급 설비의 일례를 나타낸다.

도 3을 참고하면, 오존수의 사용 지점(4)에서는 오존수가 간헐적으로 사용될 경우에도, 오존수 사용 시의 농도 변동이 일어나지 않도록 항상 고정량의 오존수가 제조되고, 폐기된다. 오존수의 사용량을 검지하여 사용량에 맞추어 오존수의 제조량을 조정하는 것도 가능하다고 생각되지만, 오존의 자기 분해에 기인한 유량의 변동으로 인해 라인 내에서의 체류 시간이 변동됨으로써, 오존수의 사용 지점에서의 오존 농도가 변동되기 때문에, 이러한 아이디어는 일정한 농도가 요구되는 설비에서는 채용하는 것이 곤란하다.

도 1은 청구항 1에 따라 본 발명을 실시하기 위한 설비의 일례로서, 그 개념도를 나타낸다. 도 1을 참고하면, 오존수 제조 설비(1)에서는 오존 가스를 공급수(11)에 흡수시켜 오존을 제조하고, 제조된 오존수는 오존수의 사용 지점(4)과의 사이에 설치된 순환 라인을 통해 순환된다. 구체적으로, 오존수는 공급 오존수(12)의 배관을 거쳐 오존수의 사용 지점(4)에 도달하여 그 일부가 사용되고, 나머지는 반송 오존수(13)의 배관을 거쳐 오존수 제조 설비(1)로 반송된다. 따라서, 순환 공급은 사용 지점에서 최대 사용량이 발생되었을 때에도 반송량이 제로가 되지 않도록 사용 최대량 이상의 양의 오존수를 이송한다. 도 1의 장치에 예시된 경우에, 오존수의 반송량을 검지하고(FIC), 그 검지 결과에 기초하여 오존수 제조 설비(1)로의 공급수(11)의 양을 조정한다. 생성되는 오존수의 오존 농도는 오존수의 반송량 및 공급수량의 변동에 의해 변화되므로, 오존수 제조 설비(1)의 출구 부근에서 오존 농도를 계측하고(QIC), 측정 결과를 오존 가스 공급량에 피드백시킨다. 이 경우에 이용하는 피드백은 오존 가스 발생기로의 피드백일 수도 있고, 오존 가스 발생기의 전력을 조정하여 결과적으로 오존 가스 농도를 변동시키는 목적으로 이용될 수도 있다.

오존 농도를 계측하는 위치는, 예를 들면, 오존수 제조 설비(1)의 출구 또는 순환 펌프(6)의 출구일 수 있고, 오존수 제조 설비(1)의 부근으로, 오존수의 농도를 변화시키지 않도록 하는 지점이면 된다.

오존수 농도 및 오존수 사용량의 피드백이 공급수 및 오존 가스 공급량 또는 오존 가스 발생기에 보내어지고, 그 결과 고정된 농도의 오존수가 일정한 체류 시간에 걸쳐 사용 지점에 공급된다. 오존수의 사용량은 반송 라인에서 검출되고, 검출 결과는 신선한 공급수의 공급량으로 피드백된다. 따라서, 복수의 사용 지점에서 오존수를 사용하더라도, 장소를 특정할 필요는 없고 사용량에 적합하도록 운전을 할 수 있다.

도 2는 청구항 2에 따라 본 발명을 실시하기 위한 설비의 일례로서, 그 개념도를 나타낸다.

도 2를 참고하면, 오존수 제조 설비(1)에서는 오존 가스를 공급수(11)에 흡수시켜 오존수가 제조된다. 제조된 오존수는 오존수 저장 탱크(2), 농도 검지기(QIC), 공급 오존수 라인을 거쳐 오존수의 사용 지점(4)으로 이송되고, 순환 라인(13)을 거쳐 오존수 제조 설비(1)로 반송된다. 저장 탱크(2)에서, 오존수의 사용량이 적을 때에는 오존수가 보존되고, 사용량이 많을 때에는 배출된다. 도 2에 예시된 설비에서도, 오존수의 순환량은 오존수의 사용량이 최대로 되었을 때에도 순환이 정지되지 않는 수준으로 설정된다.

오존수 저장 탱크는 오존수 사용량의 변동에 의한 오존수 제조 설비에 대한 부하 변동을 완화시키는 기능을 발휘하도록 하는 것이다. 오존수의 사용량을 검지하여 공급수량이 급격히 변화되는 것을 막도록 검지 결과를 공급수의 공급량에 피드백시킬 수도 있으나, 바람직하게는 저장 탱크에 여유를 갖게 함으로써, 오존수 사용량의 평균 유량을 일정한 공급량으로 설정해 두는 것이다.

저장 탱크는 오존수 제조 설비와는 독립적일 수도 있지만, 저장 탱크에서의 오존의 분해를 고려하면, 저장 탱크를 오존수 제조 설비 중에 결합시켜 여기서의 농도 유지가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

저장 탱크의 내부 용적은 오존수 사용 지점에서의 사용 빈도와 사용량을 감안하여 결정한다.

순환액 반송 라인은 신선한 공급수와 같은 위치일 수도 있지만, 오존수 제조 설비의 형식이 특허문헌 일본 특개2000-167366호 공보에 개시된 구조와 일치하는 방법, 또는 다단 흡수에 의한 제조 방식을 취하고, 그에 따라 오존수 농도가 신선한 공급수와 제조액의 중간 농도를 갖게 되는 방법인 경우는 순환 반송액의 오존 농도에 근접한 부분으로 되돌리는 것이 폐기시킬 오존 농도 및 흡수와 제조의 효율 측면에서 바람직한 방법이다.

한편, 본 발명에서는 사용 지점으로 공급되는 오존수의 오존 농도는 원하는 빈도보다 약간 높고, 거의 목표와 동일한 농도로 하는 것이 가능하다. 보다 엄밀한 농도 관리를 요하는 경우에는, 필요에 따라 사용 지점에서 농도의 미조정을 행할 수도 있다.

[실시예]

[비교예 1]

도 3에 나타낸 종래형 오존수 설비를 이용하여 오존수를 연속적으로 제조하고, 약 100m 떨어진 오존수의 사용 지점에서 오존수를 간헐적으로 사용했다. 오존수 제조 설비는 특허문헌 일본 특개 2000-167366호 공보에 개시된 구조와 일치하는 설비이고, 오존수의 사용 지점을 5개소에 가졌다. 각 사용 지점에서 오존수는 2시간에 1회, 2리터/분의 양으로 5분간 사용되었다. 표 1에는 각 위치에서의 오존수의 사용량과 오존 농도를 나타냈다. 100m 떨어진 사용 지점에서는 오존의 자기 분해로 인해 그 농도가 감소된다. 제조에 사용한 물은 반도체 산업에서 흔히 사용되는 초순수였다.

[표 1]

	유량 또는 저장량	오존수 농도[ppm]
오존수 제조설비에 공급되는 신선한 물	10ℓ/분	0
오존수 제조설비에 공급되는 오존 가스	3 Nℓ/분	-
오존수 저장 탱크	0ℓ	-
오존수 제조설비의 출구에서의 오존수	10ℓ/분	55
오존수의 사용지점의 출구	5×2ℓ/분	53

오존수의 사용 지점에서는 오존 농도의 안정화를 위해, 오존 농도를 검지하여 50ppm까지 자동적으로 희석하여 사용했다. 이 비교 실혐에서는 항상 10리터/분의 양으로 오존수를 제조하고 있으나, 5개 지점 각각은 2리터/분의 양으로 2시간당 5분으로 제한된 시간 동안만 사용하고, 나머지 시간에는 오존수를 폐기하였다. 따라서, 폐기된 오존수의 양은 2시간 동안에 제조되는 오존수량 1200리터에 대해 1150리터에 달했다.

[실시예 1]

도 1에 나타낸 설비를 이용하여 오존수를 제조하고, 약 100m 떨어진 오존수의 사용 지점에서 오존수를 간헐적으로 사용했다. 오존수 제조 설비는 특허문헌 일본 특개 2000-167366호 공보에 개시된 구조와 일치하는 설비이고, 오존수의 사용 지점을 5개소에 가졌다. 각 사용 지점에서 오존수는 2시간당 1회, 2리터/분의 양으로 5분간 사용되었다. 오존수 제조 설비로부터 정량 펌프를 이용하여 순환 라인에 일정한 유량의 오존수를 공급했다. 오존수 중의 오존 농도는 정량 펌프의 출구에서 검지하고, 검지 결과를 기초로 오존수 제조 설비에 공급하는 오존 가스량을 조정하였다. 한편 오존수 사용 지점에서의 총사용량을 오존수의 반송 라인에서 검지하고, 검지 결과에 기초하여 오존수 제조 설비에 공급하는 신선한 공급수의 양을 조정했다. 이 실시예에서는 오존수 제조 설비로부터 공급되는 오존수의 농도를 조정하기 위해, 공급하는 오존 가스량에 피드백을 적용시켰다. 이러한 조정을 위해서, 상기 방법 대신에 오존 가스 농도를 조정하는 방법, 또는 오존 가스 농도와 가스량을 조정하는 방법을 택할 수도 있다. 이 실시예에서 사용한 물은 초순수였다.

표 2는 각 사용 위치에서의 오존수의 사용량과 오존 농도를 나타낸다. 100m 떨어진 사용 지점에서는 오존의 자기 분해로 인해 그 농도가 감소되었다.

[표 2]

	유량 또는 저장량	오존수 농도[ppm]
오존수 제조설비에 공급되는 신선한 물	최대 10ℓ/분평균 0.42ℓ/분	0
오존수 제조설비에 공급되는 오존 가스	최대 3.0 Nℓ/분평균 0.34 Nℓ/분	-
오존수 저장 탱크	0ℓ	-
오존수 제조설비의 출구에서의 오존수	12ℓ/분	55
오존수의 사용지점의 출구	최대 5×2ℓ/분	53

오존수의 사용 지점에서는 오존 농도의 안정화를 위하여 오존 농도를 검지하여 50ppm까지 오존수를 자동적으로 희석하였다. 오존수의 사용량은 반송량을 측정하여 검지하고, 검지 결과에 기초하여 오존수를 제조하였다. 순환 오존수가 일부 분해되었기 때문에 오존수를 사용하지 않을 때에도 계속해서 오존 가스를 공급할 필요가 있었다. 2시간 동안에 50리터의 오존수를 제조하였고, 오존수 제조를 위해 사용한 오존 가스의 양은 약 40NL/2시간이었다.

[실시예 2]

도 2에 나타낸 설비를 이용하여 오존수를 제조하고, 약 100m 떨어진 오존수 사용 지점에서 오존수를 간헐적으로 사용했다. 오존수 제조 설비는 특허문헌 일본 특개 2000-167366호 공보에 개시된 구조와 일치하는 설비이고, 오존수의 사용 지점을 5개소에 가졌다. 각 사용 지점에서 2시간당 1회, 2리터/분의 양으로 5분간 사용되었다. 이 실시예에서, 오존 가스 발생기를 소형화하기 위해 오존수 저장 탱크를 설치하여, 오존수를 사용하지 않을 때에도 계속해서 오존수를 제조하고, 제조된 오존수가 저장되도록 시스템을 완성하였다. 오존수 저장 탱크로부터 정량 펌프를 이용하여 순환 라인으로 일정한 유량의 오존수를 공급했다. 오존수 중의 오존 농도는 정량 펌프의 출구에서 검지하고, 검지 결과에 기초하여 오존수 제조 설비로 공급하는 오존 가스의 양을 조정했다. 실시예 1과 동일하게 오존수 농도의 피드백을, 공급하는 오존 가스 농도 또는 오존가스 농도와 가스 유량에 적용하여 오존수 농도를 조정할 수도 있다. 저장 탱크에서의 오존수 저류량은 오존수의 사용량, 사용 시간 및 사용 주기간의 간격 등을 고려하여 결정된다. 이 실시예에서 오존수 제조 설비는, 상기 장치에 공급하는 신선한 공급수의 공급량을 일정하게 하여 운전하였다. 실시예 1과 동일하게, 반송 라인의 오존수의 유량을 검지하여 신선한 공급수의 양을 조정할 수도 있다. 이 실시예에서 사용한 물은 초순수였다.

표 3에는 각 사용 위치에서의 오존수 사용량과 오존 농도를 나타낸다.

[표 3]

	유량 또는 저장량	오존수 농도[ppm]
오존수 제조설비에 공급되는 신선한 물	0.42ℓ/분	0
오존수 제조설비에 공급되는 오존 가스	최대 1.1 Nℓ/분평균 0.72 Nℓ/분	-
오존수 저장 탱크	60ℓ	-
오존수 제조설비의 출구에서의 오존수	12ℓ/분	55
오존수의 사용지점의 출구	최대 5×2ℓ/분	53

오존수의 각 사용 지점에서는 오존 농도의 안정화를 위하여 오존 농도를 검지하고, 오존수를 50ppm까지 자동적으로 희석하였다. 오존수용 저장 탱크를 설치하였기 때문에 오존의 분해가 매우 커서, 실시예 1보다 많은 양의 오존 가스를 공급해야 했지만, 오존수의 제조량과 오존 가스 공급량을 일정하게 했으므로, 실시예 1에서 나타난 사용 개시 시의 다소의 농도 변동이 억제되어 안정된 농도를 얻을 수 있었다. 2시간 동안에 50리터의 오존수가 제조되었고, 오존수의 제조에 사용된 오존 가스의 양은 약 86NL/2시간이었다.

비교예 1에 비해 실시예 1과 2에서는 필요한 공급수 및 오존 가스의 양에는 큰 차이가 있었다. 실시예 2에서는 실시예 1에 비해 필요한 오존 가스량은 많았지만, 설비의 안정화가 증대되고, 사용 개시 시의 농도 변동도 감소되었다. 실시예 1과 실시예 2의 선택은 농도 변동의 허용 범위와 오존 가스의 제조 비용을 감안하여 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 사용 지점에서의 오존수의 사용량이 일시적으로 정지되는 경우에도 제조된 오존수를 폐기하지 않고 사용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 일정한 농도의 오존수의 제조 및 공급이 항상 가능하며 오존을 효과적으로 이용할 수 있다.

도 1은 청구항 1에 따라 본 발명을 실시하기 위한 장치의 일례로서, 그 개념도를 나타낸다.

도 2는 청구항 1에 따라 본 발명을 실시하기 위한 장치의 일례로서, 그 개념도를 나타낸다.

도 3은 종래형 오존수 공급 설비의 일례이다.

[부호의 설명]

1: 오존수 제조 설비, 2: 오존수 저장 탱크, 3: 오존수 발생기, 4: 오존수

사용 지점, 5: 오존 가스의 분해 설비, 6: 펌프 11: 공급수, 12: 공급 오존

수, 13: 반송 오존수, FIC: 유량 검출 유닛, QIC: 농도 검출 유닛

Claims

오존 함유 가스를 물과 접촉시켜 오존수를 제조하는 설비와, 상기 설비와 이격된 위치에서 상기 설비에 의해 제조된 오존수를 사용하는 시스템을 이용하여 일정한 농도의 오존수를 공급하는 방법으로서,

상기 오존수 제조 설비와 오존수의 사용 지점 근방 사이에 오존수의 순환 라인을 설치하고,

상기 순환 라인 내부에서, 상기 오존수 제조 설비 출구에서의 유량이 항상 일정하도록 오존수를 순환시키고,

상기 출구 부근에서의 오존수의 오존 농도를 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 상기 오존수 제조 설비로 공급되는 오존 가스의 양 및/또는 오존 가스의 농도를 조정하고,

상기 오존수의 사용 지점에서 사용되는 오존수의 양을 추가로 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 오존수의 제조량을 제어하는 것을 특징으로 하는

일정한 농도의 오존수 공급 방법.
오존 함유 가스를 물과 접촉시켜 오존수를 제조하는 설비와, 상기 설비와 이격된 위치에서 상기 설비에 의해 제조된 오존수를 사용하는 시스템을 이용하여 일정한 농도의 오존수를 공급하는 방법으로서,

상기 오존수 제조 설비 내에 또는 상기 오존수 제조 설비와 오존수의 사용 지점 사이에 저장 탱크를 설치하고,

상기 오존수 제조 설비, 상기 저장 탱크 및 상기 오존수의 사용 지점 근방 사이에 오존수의 순환 라인을 설치하고,

상기 순환 라인 내에서, 상기 오존수 제조 설비 출구에서의 유량이 항상 일정하도록 오존수를 순환시키고,

상기 출구 부근에서의 오존수의 오존 농도를 검지하고, 그 검지 결과를 기초로 오존수 제조 설비로 공급되는 오존 가스의 양 및/또는 오존 가스의 농도를 조정하고,

상기 오존수의 사용량 변동에 의한 오존수 제조 부분에 가해지는 부하의 변동을 완화시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는

일정한 농도의 오존수 공급 방법.
제2항에 있어서,

상기 오존수 사용 지점에서 사용된 오존수의 사용량을 오존수 반송 라인(return line)에서 검지하여 오존수의 제조량을 제어하는 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오존수 제조 설비는 오존 가스를 물에 용해하여 오존수를 제조하고, 상기 제조 과정에서 오존수의 농도 구배를 발생시키며,

상기 오존수 반송 라인을 통해 반송되는 오존수를, 상기 오존수 제조 장치의 물 공급 지점에서 또는 물 공급 지점 이후에, 오존수의 농도 구배가 존재하는 지점에 공급하는 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법.
제4항에 있어서,

상기 오존수 제조 설비가 흡수탑을 이용한 것임을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오존수의 용도가 반도체와 관련되는 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오존수 제조 설비로 제조하여 공급되는 상기 오존수의 농도가 10ppm 이상인 것을 특징으로 하는 일정한 농도의 오존수 공급 방법.