KR20210042495A - 오존수 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 오존수 생성 장치는 DIW 가 저장되는 수조; 상기 DIW 수조내에 저장된 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하기 위한 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부; 상기 DIW 수조내로 DIW 를 공급하는 DIW 공급부; 상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 오존 가스를 DIW 에 1차로 용해시켜 오존수를 생성하는 1차 오존수 생성부; 및 상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 1차 오존수 생성부에 의해 용해되지 않은 상기 오존 가스를 2차로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하는 2차 오존수 생성부를 구비한다.

Description

오존수 생성 장치{Ononated water generator}

본 발명은 오존수 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DIW의 온도를 낮추면서 오존 가스를 2차적으로 DIW 에 용해시켜 줌으로써 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.

디스플레이 소자나 반도체 소자를 제조하기 위해서는 박막 증착 공정, 박막 식각 공정 등과 같은 여러 공정을 수행하는데, 이러한 공정중에 발생하는 유기 오염물, 금속 불순물, 또는 파티클이 발생하게 된다. 이러한 공정 오염물이나 파티클을 제거하기 위하여 기판 세정 공정을 진행하게 된다. 소자의 집적도가 증가함에 따른 패턴 미세화로 기판 세정 공정은 더욱 더 중요하게 되었으며, 통상적으로 박막 증착 공정 전이나 박막 식각 공정 후에 진행하게 된다.

기판 세정 공정으로는 다양한 습식 세정 방법이 사용되고 있으며, 이러한 습식 세정 방법중 하나로 오존수를 사용하는 방법이 있다. 일반적으로, 오존수 습식 세정 공정은 오존 가스를 초순수(deionized water, DIW)에 용해시킨 오존수를 사용한다. 종래에는, 아크 방전이나 전기 분해 방식을 이용하여 오존수를 생성하였다. 오존수를 이용한 습식 세정 공정시 세정율을 높이기 위해서는, 고농도의 오존수를 사용하여야 하는데, 종래의 오존수 생성 방법은 고농도의 오존수를 생성하는 데 한계가 있었다.

또한, 종래에는 고농도의 오존수를 생성하기 위하여, DIW 용기내로 유입되는 오존 가스의 양을 증가시켜 주는 방법을 사용하였다. 이러한 방법은 오존 가스의 양을 증가시킴에 따라 어느 정도 (예를 들어, 30 내지 50 ppm) 오존의 농도를 증가시켜 줄 수 있었으나, 예를 들어 80 ppm 이상, 특히 100 ppm 이상의 고농도 오존수를 생성하는 것은 오존 기체의 용해도 문제로 불가능하였다.

본 발명은 오존 가스를 다수회 DIW 에 용해시켜 줌으로써 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 오존 가스의 버블링을 통해 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 DIW 를 냉각수를 이용하여 냉각시켜 줌으로써, 오존수의 온도를 감소시켜 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 플라즈마를 이용하여 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 DIW 에 녹아 있는 CO2, N2, O2 등을 초음파를 이용하여 제거한 다음 오존 가스를 DIW 에 용해시켜 줌으로써, 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 오존수 생성 장치는 DIW 가 저장되는 수조; 상기 DIW 수조내에 저장된 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하기 위한 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부; 상기 DIW 수조내로 DIW 를 공급하는 DIW 공급부; 상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 오존 가스를 DIW 에 1차로 용해시켜 오존수를 생성하는 1차 오존수 생성부; 및 상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 1차 오존수 생성부에 의해 용해되지 않은 상기 오존 가스를 2차로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하는 2차 오존수 생성부를 구비할 수 있다.

본 발명의 오존수 생성 방법은 DIW수조로 DIW 를 공급하는 단계; DIW 가 저장되어 있는 DIW 수조내로 오존 가스를 공급하는 단계; 상기 오존 가스를 1차로 DIW 에 용해시켜 오존수를 1차로 생성하는 단계; 및 상기 DIW 에 1차적으로 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 2차적으로 상기 DIW 에 용해시켜 주는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이중 필터를 사용하여 1차적으로 DIW 에 오존 가스를 용해시킨 다음, 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 2차적으로 다시 DIW 에 용해시켜 줌으로써, 고농도의 오존수를 생성할 수 있다.

또한, 다공성 재질의 버블러를 이용하여 오존 가스가 DIW 에 용해되는 양을 증가시켜 오존수의 양을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 DIW 를 냉각수를 이용하여 냉각시켜, 오존수의 온도를 감소시켜 줌으로써, 오존수의 농도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 플라즈마를 이용하여 고농도의 오존수를 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 생성 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 생성 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 생성 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오존 생성 장치(100)는 DIW(180)가 저장되는 DIW 수조(110)를 포함할 수 있다. 상기 DIW 수조(110)는 DIW(180)가 저장되는 용기로서, DIW 수조(110)내의 압력이 높을수록 고농도 오존수 생성에 유리하므로 고내압 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 DIW 수조(110)는 압력이 균일하게 분포할 수 있는 구조, 예를 들어 실린더 형태 등을 가질 수 있다.

상기 오존수 생성 장치(100)는 DIW 공급부(140)와 오존(O3) 가스 공급부(150)를 구비할 수 있다. 상기 DIW 공급부(140)는 상기 DIW 수조(110)내로 DIW 유입구(101)를 통해 DIW(180)를 공급할 수 있다. 상기 오존 가스 공급부(150)는 상기 DIW 수조(110)로 오존 가스 유입구(105)를 통해 오존 가스를 공급할 수 있다. 상기 오존 가스 공급부(150)로 공급되는 오존 가스의 양을 조절하여 줄 수 있다.

상기 오존수 생성 장치(100)는 제1 오존수 생성부(120) 및 제2 오존수 생성부(130)를 구비할 수 있다. 상기 제1 오존수 생성부(120)는 멤브레인 필터(membrane filter)를 포함할 수 있다. 상기 제1 오존수 생성부(120)은 상기 멤브레인 필터의 미세 구멍을 통해 상기 오존 가스 공급부(150)로 부터 제공되는 오존 가스를 상기 DIW 수조(110)내의 DIW(180)에 용해시켜 1차로 오존수를 생성할 수 있다.

상기 제2 오존수 생성부(130)는 상기 제1 오존수 생성부(120)를 통해 DIW 에 용해되지 않고 상기 DIW 수조(110)내에 남아있는 오존 가스를 2차로 DIW(180)에 용해시켜 2차로 오존수를 생성할 수 있다. 상기 제2 오존수 생성부(130)는 다공성 재질의 버블러(bubbler)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 오존수 생성부(130)는 polytetrafluoroethylene (PTFE) 재질의 버블러를 포함할 수 있다. 상기 제2 오존수 생성부(130)는 다공성 버블러를 통해 오존 가스를 버블링시켜 줌으로써, 상기 DIW(180)에 녹는 상기 오존 가스의 용해도를 촉진시켜 줄 수 있다.

따라서, 본 발명의 오존수 생성 장치(100)는 상기 멤브레인 필터(120)를 통해 1차적으로 오존 가스를 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성한 다음, 용해되지 않고 DIW 수조(110)내에 남아있는 오존 가스를 상기 버블러(130)를 통해 2차로 DIW 에 용해시켜 줌으로써, 고농도의 오존수를 생성할 수 있다. 오존수 생성 장치(100)는 상기 제1 및 제2 오존수 생성부(120, 130)를 통해 생성된 오존수 배출구(103)를 통해 외부로 배출시켜 줄 수 있다.

도 1의 오존수 생성 장치(100)에는 제1 및 제2 오존수 생성부(120, 130)가 각각 하나씩 구비되는 것으로 도시되었으나, 원하는 오존수의 농도에 따라 제1 및 제2 오존수 생성부가 직렬 또는 병렬로 다수개 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 장치(100)는 DIW 수조(110)내의 가스를 배출시키기 위한 펌프(190)를 더 구비할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존수 생성 장치(100)는 냉각수 (process cooling water, PCW) 공급부(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각수 공급부(160)는 냉각수가 상기 DIW 수조(110) 내로 흘러 순환한 다음 외부로 배출되도록 한다. 따라서, 상기 DIW 수조(110)내에서 순환되는 냉각수에 의해 상기 DIW(180)의 온도를 감소시켜 줄 수 있다.

일반적으로, 상기 오존수의 온도가 감소하면 오존의 농도는 증가하게 된다. 하기의 (표)는 DIW 온도와 오존 농도의 관계를 나타내는 것으로서, 온도가 증가함에 따라 오존 농도가 감소함을 알 수 있다.

(표)

그러므로, 냉각수 공급부(160)로부터 DIW 수조(110)내로 공급되는 냉각수에 의해 DIW 의 온도가 낮아짐에 따라, 오존수의 온도도 낮아지게 되고. 그에 따라 오존의 농도가 증가하여 고농도의 오존수를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 DIW (180)의 온도를 냉각수를 이용하여 일정 이하로 감소시켜 줄 수 있다. 예를 들어, DIW 온도를 20 ℃ 에서 4 ℃ 이하로 감소시켜 줄 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 장치(100)는 탈기부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 탈기부(170)는 상기 DIW 공급부(140)로부터 상기 DIW 수조(110)내로 공급되는 DIW(180)내에 포함되어 있는 가스 성분, 예를 들어 CO2, N2, O2 등을 초음파 등을 이용하여 제거할 수 있다. 따라서, 상기 DIW 수조(110)내로 가스 성분이 제거된 DIW 가 공급되므로, 오존 가스가 DIW(180)에 용해되는 양을 더 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 장치(100)는 플라즈마를 이용하여 오존수의 농도를 더 증가시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, DIW(180)를 상기 DIW 수조(110)내로 공급할 수 있다(S420). 상기 DIW 공급부(140)는 상기 DIW(180)를 DIW 유입구(101)를 통해 상기 DIW 수조(110) 내부로 공급할 수 있다.

상기 DIW(180)를 상기 DIW 수조(110)로 공급하는 공정(S420) 전에, 상기 탈기부(170)를 통해 상기 DIW내의 가스 성분, 예를 들어 CO2, N2, O2 등을 제거하는 공정(S410)을 더 포함할 수 있다. 상기 가스 성분이 제거된 DIW 가 DIW 수조(110)로 공급될 수 있다.

상기 DIW 수조(110)내로 오존 가스를 공급한다 (S430). 상기 오존 가스 공급부(130)는 상기 DIW 수조(110)로 오존 가스 유입구(105)를 통해 오존 가스를 공급할 수 있다.

상기 DIW 수조(110)내에 공급된 오존 가스를 1차적으로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성한다 (S450). 상기 제1 오존수 생성부(120)는 멤브레인 필터를 이용하여 상기 오존 가스를 상기 DIW(180)에 용해시켜 1차적으로 오존수를 생성할 수 있다.

일 예로, 상기 오존 가스를 상기 DIW 수조(110)로 공급하는 공정(S430)과 상기 1차 오존수 생성 공정(S450)사이에 상기 DIW(180)를 냉각시켜 주는 공정(S440)을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각수 공급부(180)는 상기 DIW 수조(110)내부에서 상기 냉각수가 순환하도록 하여 상기 DIW 온도를 낮춰 줄 수 있다. 따라서, DIW 수조(110)내의 DIW의 온도를 하강시켜 줌에 따라 오존 가스가 용해된 오존수의 온도도 낮춰줄 수 있다.

다른 예로서, 상기 DIW 수조(110)내로 DIW 수조를 공급하는 공정(S420)과 오존 가스를 공급하는 공정(S430)사이에 상기 DIW(180)를 냉각시켜 주는 공정(S440)을 더 포함할 수 있다.

상기 DIW 수조(110)내에 공급된 오존 가스를 2차적으로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성한다(S460). 상기 제2 오존수 생성부(130)는 다공성 재질의 버블러를 이용하여 상기 오존 가스를 상기 DIW(180)에 용해시켜 2차적으로 오존수를 생성할 수 있다. 즉, 제2 오존수 생성부(130)는 오존 가스의 버블링을 통해 1차로 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 2차로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성할 수 있다. 상기 생성된 오존수는 상기 오존수 배출구(103)를 통해 외부로 제공될 수 있다.

상기 1차 오존수 생성 공정(S450)과 상기 2차 오존수 생성 공정(S460)은 각각 다수회 진행될 수 있다. 따라서, DIW에 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 보다 더 용해시켜 줄 수 있으므로, 고농도의 오존수를 생성할 수 있다.

고농도의 오존수를 생성하기 위하여, 상기 DIW 수조(110)로 공급되는 오존 가스를 증가시켜 오존 농도를 증가시켜 줄 수 있으나, 80 ppm 이상의 고농도 오존수를 생성하는 데에는 한계가 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 방법은 DIW 의 온도를 감소시켜 주면서 다공성 재질의 버블러를 이용하여 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 DIW 에 다시 여러번 용해시켜 줌으로써, 80 ppm 이상, 특히 100 ppm 이상의 고농도 오존수를 생성할 수 있다.

즉, 1차로 필터링을 통해 1차로 오존 가스를 DIW 에 용해시킨 다음, 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 다공성 버블러를 이용하여 다시 DIW에 용해시켜 2차로 용해시켜 줌으로써, 고농도의 오존수를 생성할 수 있다. 따라서, 오존 가스의 양에 의존하지 않고, 100 ppm 이상의 고농도 오존수를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 오존수 생성 장치 및 방법은 DIW 수조내로 공급된 DIW 의 온도를 감소시키고, DIW에 포함된 가스 성분을 제거하며, 플라즈마를 이용하여 DIW 수조내로 공급되는 오존 가스의 양을 증가시켜 줌으로써, DIW 에 용해되는 오존 가스를 증가시켜 고농도의 오존수를 생성할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 오존수 생성 장치 110: DIW 수조
120: 제1 오존수 생성부 130: 제2 오존수 생성부
140: DIW공급부 150: 오존 가스 공급부
160: 냉각수 공급부 170: 탈기부

Claims (11)

1. DIW 가 저장되는 수조;
   상기 DIW 수조내에 저장된 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하기 위한 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부;
   상기 DIW 수조내로 DIW 를 공급하는 DIW 공급부;
   상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 오존 가스를 DIW 에 1차로 용해시켜 오존수를 생성하는 제1 오존수 생성부; 및
   상기 DIW 수조내에 배치되어 상기 1차 오존수 생성부에 의해 용해되지 않은 상기 오존 가스를 2차로 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하는 제2 오존수 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 오존수 생성부는 적어도 하나의 멤브레인 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 오존수 생성부는 적어도 하나의 다공성 재질의 버블러를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 DIW 수조로 상기 DIW의 온도를 감소시켜 주기 위한 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 DIW 공급부로부터 상기 DIW 수조로 공급되는 DIW 내에 포함된 가스 성분을 제거하기 위한 탈기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치.
   
6. DIW수조로 DIW 를 공급하는 단계;
   상기 DIW 가 저장되어 있는 DIW 수조내로 오존 가스를 공급하는 단계;
   상기 오존 가스를 상기 DIW 에 용해시켜 1차로 오존수를 생성하는 단계; 및
   DIW 에 1차적으로 용해되지 않고 남아있는 오존 가스를 상기 DIW 에 용해시켜 2차로 오존수를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 1차 오존수 생성 단계는 적어도 하나의 멤브레인 필터를 이용하여 적어도 1회 이상 상기 오존 가스를 DIW에 용해시켜 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 2차 오존수 생성 단계는 적어도 하나의 다공성 재질의 버블러를 이용하여 남아있는 오존 가스를 적어도 1회 이상 버블링시켜 DIW 에 용해시켜 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 오존 가스를 상기 DIW 수조로 공급하는 단계 전, 후에, 상기 DIW 수조로 냉각수를 공급하여 상기 DIW의 온도를 감소시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 DIW를 상기 DIW 수조로 공급하는 단계전에, 상기 DIW 내에 포함된 가스 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
    
11. 제6항에 있어서, 상기 1차 오존수 생성 단계 및 상기 2차 오존수 생성 단계는 다수회 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 방법.
    

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