KR20090015771A - 고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법에 관한 것으로 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과장치에 있어서, 상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기; 상기 회전용기를 회전시키는 회전수단; 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및, 여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하는 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치와 이를 이용한 여과방법에 관한 것으로 이를 통하여 공정상 제거하기 힘든 입자상의 particle을 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 수행할 수 있고, 특히, 세정 장비 또는 박리장비와 연결하여 실시간으로 고/액 분리를 하여 탱크로 재투입이 가능하며 분리된 고상의 경우 일정 시간 간격으로 배출되도록 하여, 연속공정이 가능하도록 하는 효과가 있다.

고체-액체, 원심, 분리

Description

고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법{Filtering Device and Method of solid-liquid separation}

본 발명은 원심 분리 기법을 응용하여 수용성 및 지용성 용액 내 부유하는 물질에 대한 여과 및 분리를 목적으로 하는 여과장치 및 여과방법으로서, 보다 상세하게는 외부 모터에 의해 회전하는 원통이 내부 물질에 대해 강한 원심력을 전달하여 물리적 성질 및 입자 크기에 따른 고/액 분리를 연속공정상에서 구현하는 고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법에 관한 것이다.

반도체, PDP, LCD 등의 제조에 적용되는 다양한 약액의 경우에 공정상의 이유로 다양한 입자(particle)에 의하여 오염될 수 있고, 이러한 파티클(particle)의 오염은 생산되는 디바이스의 불량의 원인이 되고 있다, 따라서 이러한 시스템은 특히, 차세대 전자재료로 각광받고 있는 IPP(In plane print) 포토레지스트 및 기존 티에프티 엘씨디 공정상에서 발생할 수 있는 Particle성 이물질의 재오염 방지 및 약액에 대한 공정사용 수명증가를 통해 고효율 공정을 진행할 수 있다.

종래 기술에서 도입하고 있는 멤브레인 필터의 경우 분리 가능한 입자 크기 범위가 한정적이며 분리된 입자가 배출되지 않고 필터 내 흡착되어 여과 효율성을 감속하기에 주기적인 교체작업을 요하여 불연속 공정으로 진행되는 문제점이 있다. 특히, 불용성 이물질의 입자 크기 범위가 넓게 발생하는 공정에서는 교체주기가 짧아질 뿐만 아니라 효율성도 감소하여 공정 불량이 증가하는 문제점을 가지고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 강제적인 회전력의 제공에 의해 원심 분리시킴과 필터링을 동시에 실시하여 공정 성능을 개선시키고자 하는 종래의 기술이 도입되었으며, 대한민국 공개특허 제10-2007-0023379호의 원심 분리형 필터링 장치는 이에 대한 구체적인 예로서, 이에 첨부된 도면에서 보는 바와 같이 서스펜션이 공급 및 배출되기 위한 공급구 및 배출구가 형성되며 회전 가능하게 설치되는 회전용기와, 회전용기를 회전시키는 회전수단과, 회전용기의 회전시 회전용기 내의 서스펜션에 존재하는 입자가 원심력에 의해 포집되도록 회전용기 내측에 설치되는 포집수단과, 회전용기 내에서 공급구로부터 배출구로 이동하는 서스펜션을 필터링하도록 회전용기 내측에 설치되는 필터를 포함하여 구성되었다.

그러나 이러한 종래의 여과장치는 원심 분리된 서스펜션이 회전용기에 포집되어 공정진행시 연속 공정이 불가능하고, 일정한 운전시간이 지나면 장비를 멈추고 수동으로 내부물질을 제거해야 하는 문제점이 있어서 실시간 운전이 어렵고, 포집에 따라 여과성능이 달라져는 문제점이 있으며, 따라서 여과공정의 제어가 어려워 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 수행하지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 운전중에 포집물의 제거가 가능하여 연속운전이 가능하고, 세정장비와 연결하여 실시간 운전이 가능하며, 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 용이하게 수행할 수 있어, 특히 세정공정 및 박리공정에 유용하게 사용할 수 있는 고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과장치에 있어서,

상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기;

상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;

상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,

여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하는 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치를 제공한다.

또한 본 발명은

원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과방법에 있어서,

회전가능하게 설치되는 회전용기에 여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하고, 상기 회전용기를 회전수단으로 회전시켜, 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기로 여과하는 것을 특징으로 하는 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과방법을 제공한다.

마지막으로 본 발명은

약액 조절 시스템에 있어서,

약액 공급 장치; 및,

상기 약액 공급 장치로부터 공급된 약액이 공정에 따라 사용된 이후, 상기 사용후 약액을 여과대상물로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 고체-액체 분리 여과장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 조절 시스템을 제공한다.

본 발명의 고체-액체 분리 여과장치 및 여과방법 그리고 이를 이용한 약액 조절 시스템에 따르면, 운전중에 포집물의 제거가 가능하여 연속운전이 가능하고, 세정장비와 연결하여 실시간 운전이 가능하며, 이에 따라서 공정상 제거하기 힘든 입자상의 particle을 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 세정 장비 또는 박리장비와 연결하여 실시간으로 고/액 분리를 하여 탱크로 재투입이 가능하며 분리된 고상의 경우 일정 시간 간격으로 배출되도록 하여 연속공정에 적용이 가능하게 하는 장점이 있다.

이외에 여과부분에 포집되는 포집물이 균일하게 분포하므로 여과장치의 여과효율이 일정하게 유지되어 여과공정의 신뢰성을 높이고, 제어가 용이하도록 하는 장점이 있다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 고체-액체 분리 여과장치에 관한 것으로 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과장치에 있어서, 상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구(12)와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구(14)를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기(10), 상기 회전용기(10)를 회전시키는 회전수단(20), 상기 회전용기(10)와 이격하여 상기 회전용기(10)를 외부에서 감싸는 회수용기(30) 및, 여과대상물을 상기 회전용기(10)의 내주면에 압축하여 분사하는 공급장치(40)를 포함하여 구성된다.

이에 대한 구체적인 예는 도 1에 도시한 바와 같다. 즉, 상기 회전용기(10)는 상부에서 여과대상물, 예를 들면 서스펜션 또는 파티클 오염이 된 약액 등이 회전용기의 상부에서 상기 공급구(12)를 통하여 투입되고, 회전용기의 회전에 의한 원심력에 의하여 약액 등 액체는 회전용기의 상부를 통하여 바깥으로 배출되고, 파티클 등의 고체는 회전용기의 내주면에 남아 여과가 되는데, 이와 같이 내주면에 부착된 파티클 등은 공급장치(40) 및 아래에 기술할 재공급장치(50)에 의하여 공급되는 여과대상물 또는 재여과대상물의 압축 분사에 따라 내주면에 계속 쌓이지 못하고 회전용기의 아래로 이동하게 된다. 따라서 이와 같이 상부로의 액체 배출이 용이하고, 모이는 파티클의 수집이 용이하도록 하기 위하여 상기 회전용기의 형상은 전체적으로 상부가 개방된 원통형상이고, 그 하단부만 상부에서 하부로 좁아지 는 형상이고, 바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같은 원통 형상이다. 이와 같이 모인 파티클 등은 회전용기의 하부, 바람직하게는 바닥면에 형성되는 배출구(14)를 통하여 배출된다. 바람직하게는 상기 배출구(14)는 계속적으로 개방될 수도 있고, 일정한 시간 간격을 두고 개폐를 반복할 수도 있으며, 축적되는 파티클의 양을 모니터링하여 이에 따라 자동제어를 통하여 개폐를 반복할 수도 있다.

여기서 상기 회전용기는 그 자체가 불투과성 재질(금속재 또는 수지재 등)로 구성하여 액체가 용기의 상부로 원심력에 의하여 배출되도록 할 수도 있고, 용기의 원주면을 다공 형상 (다수의 구멍 또는 슬릿을 구비하는 형상)으로 구성하고 이에 추가하여 고체-액체를 분리하는 여과재가 구비되는 형태로 구성하여 여과재를 통하여 액체가 함께 배출되도록 할 수도 있으며, 이러한 여과재는 회전용기와 분리되는 별도의 여과재로 구성하거나, 일체로 구성할 수도 있고, 또는 여과재로 회전용기 자체를 제작할 수도 있으며(이 경우에는 다공형상의 구성이 아닐 수도 있다.), 이에 대한 구체적인 여과재의 예로는 10 ㎛~ 100 ㎛의 다양한 크기의 스테인리스 메쉬 망, 다공성 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 등의 다양한 수지 망 등을 들 수 있다.

상기 회전용기를 회전시키는 수단인 회전수단(20)은 공지의 다양한 회전수단이 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 벨트 등으로 연결되는 모터가 구동제어의 용이성 및 제작의 용이성 측면에서 좋다.

상기 회수용기(30)는 공지의 원심분리기에 적용되는 회수용기가 이에 적용될 수 있으며, 전체적으로 상기 회전용기를 밀폐할 수도 있고, 상부는 개방된 형태로 구성할 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 구성할 수 있다.

상기 공급장치(40)는 공정 중에 발생하는 여과대상물을 상기 회전용기 내에 공급하는 장치로 단순히 이를 공급하는 것이 아니라, 상기 회전용기의 내주면에 축적된 파티클을 여과대상물이 하부로 밀어낼 수 있도록 압축하여 분사하도록 한다. 이를 위하여 상기 공급장치는 도시한 바와 같이 펌프와 노즐을 구비하여 이를 수행할 수 있으며, 상기 노즐은 바람직하게는 분사 영역이 넓은 스프레이 노즐인 것이 좋고, 필요에 따라서 바람직하게는 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사 방향, 시간적 분사형태(연속분사, 간헐적 분사의 반복), 및 분사형태(직선형태 또는 스프레이 또는 안개 형태) 중에서 적어도 하나를 조정할 수 있은 것이 파티클의 균일한 제거와 여과효율을 높이기 위하여 좋으며, 바람직하게는 이들을 모두 제어하는 것이 좋다. 이와 같은 노즐의 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태 중 적어도 어느 하나의 제어는 수동으로나, 별도의 제어부를 통하여 자동조정이 되도록 할 수 있고, 이를 위하여 노즐에 솔레노이드 밸브 및 모터 등의 자동제어 설비 및 제어부를 구비할 수도 있다.

이와 같은 구성을 통하여 여과된 액체는 회수용기에 모이게 되고, 일정한 양이 모이게 되면 이는 별도의 공급장치를 통하여 공정 라인에 다시 공급되어질 수 있고, 회전용기 내에 모이는 파티클은 일정한 시간의 운전 이후에 배출구를 통하여 배출되어질 수 있다. 이와 같은 여과공정은 수동에 의하여 운전되어질 수도 있고, 유량제어기, 레벨게이지, 기타 모니터링 장비 및 제어 장비를 통하여 자동제어될 수도 있다.

또한 이에 추가하여 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 회수용기로부터 여과되 어 모인 물질을 상기 회전용기(10)의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 재공급장치(50)를 더 포함할 수 있다. 이를 통하여 여과의 효율을 높이고, 입도제어를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

상기 재공급장치(50)는 상기 공급장치(40)와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으며, 이는 도시한 바와 같이 펌프와 노즐을 구비하여 이를 수행할 수 있으며, 상기 노즐은 바람직하게는 분사 영역이 넓은 스프레이 노즐인 것이 좋고, 필요에 따라서 바람직하게는 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사 방향, 시간적 분사형태(연속분사, 간헐적 분사의 반복), 및 분사형태(직선형태 또는 스프레이 또는 안개 형태) 중에서 적어도 하나를 조정할 수 있은 것이 파트클의 균일한 제거와 여과효율을 높이기 위하여 좋으며, 바람직하게는 이들을 모두 제어하는 것이 좋다. 이와 같은 노즐의 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태 중 적어도 어느 하나의 제어는 수동으로나, 별도의 제어부를 통하여 자동조정이 되도록 할 수 있고, 이를 위하여 노즐에 솔레노이드 밸브 및 모터 등의 자동제어 설비 및 제어부를 구비할 수도 있다.

이에 대한 구체적인 작동예로 본 발명의 여과장치는 도 1과 같이, 윗면이 개방된 원통형 회전 용기(10)의 중심축은 회전수단(20)인 구동 모터 장비부의 회전축과 평행 또는 직각으로 구성하며, 기어 또는 벨트 형태의 구동 연결로부터 0 ~ 3000 rpm의 강한 회전력을 받을 수 있도록 한다. 추가적으로 연속 공정상에서 구동 부위에 발생 되는 발열 방지 처리를 위해 회전수단인 구동 모터 장비부(20)에 수냉-공냉 방식 혹은 고진공 방식의 냉각처리를 추가로 더 적용할 수 있도록 한다. 여과 처리전 재생액(여과대상물)의 공급 및 여과되어진 대상물(여과수)의 배출은 공급구(12) 및 배출구(14)와 이와 연결되어지는 라인을 통해 이루어지며 이때 공급 유량제어계(80) 및 조절 센서를 설치하여 여과대상물인 원수의 공급 및 순환을 일정하게 유지시키며, 이를 원활히 진행시키고자 할 경우, 공급액 보관 탱크(60)를 도 1과 같이 설치하여 사용할 수도 있다. 이 공급액 보관 탱크(60)의 보관 대상 물질(여과대상물질)은 FPD 공정중에 사용되는 박리 또는 세정을 위한 약액일 수 있으며 연속해서 고상의 입자를 제거해주어 공정 중 야기되는 약액에 의한 2차 오염을 방지하고, 약액의 수명을 높일 수 있도록 한다. 계속하여 여과 대상물은 공급순환 펌프(42)를 통해 유입되며 공급 노즐(44)에 의해 분사하여 회전용기(10) 내부 벽을 통해 공급된다. 이때 공급 노즐(44) 및 재순환 공급 노즐(54)에 의한 유입은 반복적으로 이루어지며 각각의 노즐은 그 기울기 및 높이를 조절할 수 있도록 자동 설계하여 분리-여과 진행의 효율성을 높인다. 바람직하게는 분사각도가 회전용기 내주면의 평면과 예각을 이루도록 하는 것이 여과효율을 높이고, 여과되어지는 파티클 제거에 좋다. 특히 재공급장치(50)의 재순환 공급 노즐(54)은 원통형 회전 용기(10)에 응집되는 고상의 입자들을 원통형 회전 용기에서 분리 할 수 있도록 재순환공급 펌프(52)를 통하여 높은 압력으로 분사될 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 노즐이 막히지 않도록 여과되는 약액을 일부 재순환하여 사용하도록 한다. 원심력에 의하여 용기의 상부로 이동한 액체 즉, 여과된 부분은 원통형 회전용기(10) 상부를 통하여 배출되며, 이는 회전용기의 외부에 위치한 회수용기(30)로 유입되어 i)재순환공급 펌프(52)를 통해 여과 성능의 고효율을 위해 회전용기로 재투입되거나 혹은 ii) 재순환공급라인에서 분기되어진 여과액 배출 라인 또는 이와 별도로 구성되어진 배출라인을 통해 장비로 전달되어 재사용되어진다.(도 1에 도시한 경우는 분기되어 배출되는 경우임.) 또한, 여과되어 남아있는 고형분 내지 소량의 원수는 원통형 회전 용기(10) 하부를 통해 고상 폐액 탱크(70)로 배출되며 이 연결 라인 중간에 자동 밸브 장치를 설치하고, 그 배출 주기는 제어 장치에 의해서 시간 및 압력 변수를 고려하여 장비 사용자가 지정할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 이와 같은 분리 여과장치를 이용한 분리 여과방법을 제공하는 바, 이는 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과방법에 있어서, 회전가능하게 설치되는 회전용기에 여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하고, 상기 회전용기를 회전수단으로 회전시켜, 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기로 여과하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 기술한 바와 같이 원심분리 회전용기에 여과대상물인 사용 후의 약액을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하고, 상기 회전용기를 회전수단으로 회전시켜, 회전용기가 여과재를 포함하는 경우에는 여과재를 통과하고, 그러하지 않은 경우에는 상대적으로 가벼운 약액은 상부로 배출되어 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기로 여과된 약액이 회수되어 여과하는 방법인 것이다.

이러한 본 발명의 여과방법은 상기 기술한 바와 같이, 노즐 및 펌프를 구성하여 상기 회전용기 내주면으로의 압축 분사는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 통하여 수행할 수 있다. 또한 이와 같이 노즐을 통하여 압축 분사하는 경우에는 이에 부가하여 상기 노즐은 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태로 이루어지는 그룹으로부터 적어도 하나를 제어하는 것이 상기 기술한 이유에 따라 바람직하다.

또한 상기 여과장치에서 기술한 바와 같이 이러한 여과방법은 재순환하여 이를 반복할 수 있으므로, 여과방법의 경우에도 상기 여과벙법에 있어서, 상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질(예를 들면, 여과된 약액)을 상기 회전용기의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 위하여 상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질(예를 들면, 여과된 약액)을 저장하는 별도의 저장조를 더 포함할 수 있으며, 상기 다시 압축하여 분사하는 단계에서도 상기 기술한 바와 같이 노즐 및 펌프를 더 포함하고, 노즐의 분사를 조절하는 방법을 더 추가할 수 있음은 물론이다.

마지막으로 본 발명은 상기 기술한 본 발명의 여과장치를 포함하는 약액조절시스템을 제공하는 바, 이는 약액 조절 시스템에 있어서, 약액 공급 장치; 및, 상기 약액 공급 장치로부터 공급된 약액이 공정에 따라 사용된 이후, 상기 사용후 약액을 여과대상물로 하는 상기 기술한 바의 고체-액체 분리 여과장치를 포함하여 구성된다.

상기 약액 공급 장치는 통상의 약액 조절 시스템에 적용되는 약액 공급 장치를 일컫는 것으로, 본 발명의 약액 조절 시스템은 통상의 약액 조절 시스템에 추가하여 약액 조절 시스템에서 사용되어진 약액을 본 발명의 상기 기술한 바의 고체- 액체 분리 여과장치로 여과하도록 하기 위하여 본 발명의 상기 기술한 바의 고체-액체 분리 여과장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 여과장치를 통하여 여과가 이루어진 이후의 약액은 수집되어 다른 용도로 사용되어질 수도 있고, 다시 약액 조절 시스템의 약액 공급 장치에 재공급될 수도 있다.

바람직하게는 상기 약액 공급 장치는 상기 공급약액의 저장조 및 공급수단을 구비하고, 이에 추가하여 상기 약액의 반응조, 상기 반응조로부터 사용된 약액을 수집하는 사용후 약액 저장조 및, 상기 고체-액체 분리 여과장치로부터 여과된 약액을 상기 공급약액의 저장조로 공급하는 순환장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 반응조에 약액을 공급하기 위하여 먼저 공급약액을 저장하기 위한 저장조에 약액을 저장하고, 이는 펌프, 조절밸브 및 이송관 등의 공급수단을 통하여 반응조로 공급되어지고, 반응조에서는 예를 들면, 공정중에 있는 반도체 웨이퍼 또는 평판디스플레이 패널을 세정하거나, 이들의 상면에 붙은 PR등을 박리하는 것과 같은 반응을 수행하고, 세정이나 박리가 완료된 반도체 웨이퍼 또는 평판디스플레이 패널은 다음 공정으로 이송되어지고, 사용되어진 약액은 상기 반응조로부터 사용된 약액을 수집하는 사용후 약액 저장조에 모아지고, 이와 같이 수집된 사용후 약액은 상기 기술한 본 발명의 여과장치를 통하여 여과되어진 후, 불순물이 제거된 상태로 다른 용도로 사용되어지거나, 상기 고체-액체 분리 여과장치로부터 여과된 약액을 상기 공급약액의 저장조로 공급하는 순환장치를 통하여 다시 재순환되어 세정 또는 박리 등에 사용되어질 수 있다.

따라서 상기 약액은 박리액 또는 세정액일 수 있고, 상기 약액이 박리액인 경우에는 상기 반응조는 박리조이고, 상기 약액이 세정액인 경우에는 상기 반응조는 세정조일 수 있고, 상기 약액 조절 시스템은 반도체 또는 디스플레이 패널용 약액 조절 시스템으로 구성할 수 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 참고하여, 보다 상세하게 설명한다.　 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것이 아님은 물론이다.

[실시예]

하기 실시예 1 ~ 6에서 나타낸 바와 같이 유기 용매 및 박리액에 부유물을 제조하고 다음과 같이 실시하였다. 즉, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 고상 입자를 포함하는 여과대상물의 실시예 1 ~ 6을 준비하고, 이를 본 발명의 여과장치를 통과한 경우와 여과장치를 통과하지 않은 비교예를 시험하여 부유물의 크기별 분포도 결과를 표 2에 나타내었다.

여기서 사용된 Acryl resin 복합체는 열 또는 광 경화용 나노 임프린트 (Nano imprint) 소재 또는 칼라필터 기판에서 칼라레지스트가 도포된 후 보호막재료로써 도포되는 오버코팅 소재이며, 경화된 이후 박리 용액에 용해되지 않아 큰 입자 형태로 부유하고 있다. 이러한 부유물 형태 중 약액이 전혀 부유물에 침투하 지 못해 팽윤이 일어나지 않고 부유물 형태를 유지하고 있거나, 약액이 일부 침투하여 팽윤이 일어나 있는 형태가 있다. 일반적으로 팽윤이 일어나 겔(gel)화 된 형태의 부유물은 고/액 분리에 불리한 것으로 알려져 있다.

[표 1]

실시예	부유물	용액	용액 비중	비고
1	Acryl resin 복합체	BDG	0.953	부유물 형태유지
2	Acryl resin 복합체	Carbitol	0.990
3	ITO Powder + Acryl resin 복합체	BDG	0.953
4	Acryl resin 복합체	RWS-1100	1.04	부유물 팽윤
5	Acryl resin 복합체	DCS-820K	1.12
6	Nega Type 칼라 레지스트	DCS-820K	1.12

부유물 존재하는 박리액 제조

Acryl resin 복합체를 bare glass에 3 내지 10 μm의 두께로 도포시킨 뒤, i-line 포토공정을 거친 뒤, 150 ℃에서 bake 공정을 진행한 기판으로부터 고형분을 얻어, 유기 용매 및 박리액으로 이루어진 용액 99중량%에 상기 고형분 1중량%로 혼합한 부유액을 얻는다. Acryl resin 복합체는 광경화형 IPP(나노 임프린트 소재) 또는 칼라필터용 오버코팅 소재이며 (동진쎄미켐 제품), 유기용매는 glycol 계열을 사용하였으며 BDG 또는 Carbitol을 사용하였다. 사용된 박리액의 경우, 개발 단계 중인 Rework용 박리액 (동진쎄미켐, DCS-820K, RWS-1100)을 사용하여 박리액 중의 부유물을 제조하였다.

ITO Powder의 경우 Acryl resin이 도포된 기판 위에 ITO를 1 ㎛ 가량 스퍼터링하고 포토레지스트를 입혀 패턴을 형성 후, ITO 식각액으로 식각하여 ITO 파우더+아크릴 레진 폐액을 얻었다.

칼라 레지스트 기판은 범용적으로 사용되는 칼라 레지스트 조성물 (동진쎄미켐 사제, 상품명: DCR-725S)을 스핀 코팅하여 최종 막두께가 1.7 ㎛가 되도록 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트에서 상기 레지스트막을 90 ℃에서 120 초간 프리베이크(pre-bake)하였다. 계속해서, 노광하고 1 % 수산화칼륨(KOH) 현상액으로 상온에서 60 초 현상한 후, 오븐에서 상기 패턴이 형성된 시편을 220 ℃에서 20분간 하드 베이크한 레지스트 기판을 개발단계 중인 Rework용 박리액 (동진쎄미켐 DCS-820K)을 사용하여 박리액 중 부유물을 얻었다.

부유물 제거 시험

도 1에서와 같이 저장 용기에 Acryl resin 복합체를 고형화하여 만든 상기 실시예 1 내지 6의 부유물이 존재하는 폐액을 투입하고 펌프를 사용하여 본 발명의 여과장치에 투입한다. 투입된 용액은 물성차이로 원심력에 의한 고/액 분리가 일어나며 비중이 높은 고형분은 용기 바닥으로 모이며, 여과 처리된 용액은 용기 상부로 배출되어 다시 회수용기에 유입된다. 이 때 공급 및 배출 라인과 고/액 분리 전의 약액의 부유물에 대해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

구분	실시예	5㎛ 이하	5㎛~30㎛	30㎛~50㎛	50㎛ 이상	평균입도(㎛)	표준편차(㎛)
미 팽 윤	비교예1	0.03%	0.1%	2.6%	97.3%	68.72	48.66
	1	99.0%	0.8%	0.1%	0.05%	0.06	0.015
	2	99.4%	0.4%	0.1%	0.04%	0.051	0.008
	3	99.0%	0.8%	0.2%	0.01%	0.07	0.03
팽 윤	비교예 2	0.09%	0.5%	5.3%	94.1%	84.22	22.56
	4	98.3%	1.2%	0.4%	0.1%	0.111	0.088
	5	97.5%	1.9%	0.4%	0.1%	0.965	1.295
	6	87.5%	10.4%	1.9%	0.2%	3.04	2.53

(참고)비교예 1 및 비교예 2는 각각 실시예 1 및 실시예 4의 여과전 입도분포를 의미함.

상기 표 2에 나타낸 것과 같이 딱딱한 입자(미팽윤)에 비해 무른(팽윤)이 입도가 크게 나왔으나 여과된 경우는 일반적으로 공정상에서 허용하는 1 ~ 100 μm 범위 안의 파티클만 포함된다. 또한, 딱딱한 입자의 경우 여과 효율이 우수한 것으로 확인되었다.

도 1은 본 발명에 따른 고체-액체 분리 여과장치의 개략적인 시스템을 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10: 회전 용기 12: 공급구

14: 배출구 20: 회전수단

30: 회수용기 40: 공급장치

42: 펌프 44: 노즐

50: 재공급장치 52: 펌프

54: 노즐 60: 공급액(여과대상물) 보관탱크

70: 폐액탱크 80: 유량제어계

82: 재순환유량제어계 84: 배출라인밸브

86: 배출라인

Claims (12)

1. 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과장치에 있어서,

   상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기;

   상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;

   상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,

   여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하는 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공급장치는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 노즐은 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태로 이루어지는 그룹으로부터 적어도 하나를 제어하고, 상기 노즐을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질을 상기 회전용기의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 재공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 재공급장치는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과장치.
6. 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과방법에 있어서,

   회전가능하게 설치되는 회전용기에 여과대상물을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하고, 상기 회전용기를 회전수단으로 회전시켜, 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기로 여과하는 것을 특징으로 하는 원심분리를 이용한 고체-액체 분리 여과방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 회전용기 내주면으로의 압축 분사는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 통하여 수행하는 것을 특징으 로 하는 고체-액체 분리 여과방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 노즐은 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태로 이루어지는 그룹으로부터 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질을 상기 회전용기의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체-액체 분리 여과방법.
10. 약액 조절 시스템에 있어서,

    약액 공급 장치; 및,

    상기 약액 공급 장치로부터 공급된 약액이 공정에 따라 사용된 이후, 상기 사용후 약액을 여과대상물로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 고체-액체 분리 여과장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 조절 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 약액 공급 장치는 상기 공급약액의 저장조 및 공급수단을 구비하고,

    상기 약액의 반응조, 상기 반응조로부터 사용된 약액을 수집하는 사용후 약액 저장조 및, 상기 고체-액체 분리 여과장치로부터 여과된 약액을 상기 공급약액의 저장조로 공급하는 순환장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 조절 시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 약액은 박리액 또는 세정액이고, 상기 약액이 박리액인 경우에는 상기 반응조는 박리조이고, 상기 약액이 세정액인 경우에는 상기 반응조는 세정조이고, 상기 약액 조절 시스템은 반도체 또는 디스플레이 패널용인 것을 특징으로 하는 약액 조절 시스템.

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