KR101950987B1 - 스팀분사 슬릿노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체, 상기 몸체 내부로 스팀을 들이는 스팀유입관, 상기 스팀을 세정하고자 하는 대상에 선형으로 분사하는 슬릿(slit)분사구, 및 상기 몸체의 일측면에 결합되어, 상기 몸체 내부를 관통하지 않고, 상기 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절부를 포함한다.

Description

스팀분사 슬릿노즐{SLIT NOZZLE FOR JETTING STEAM}
본 발명은 스팀분사 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스팀을 선형으로 분사하는 스팀분사 슬릿노즐에 관한 것이다.
반도체 장치가 고집적화 되면서 기판 상에 구현해야 하는 회로의 패턴 역시 점차 미세화 되고 있다. 그래서 기판 상의 패턴은 아주 미세한 오염물에 의해서도 반도체 소자의 불량을 발생하게 할 수 있으며, 이에 따라 세정공정의 중요성이 더욱 더 부각되고 있다.
이러한 세정공정에서 일반적으론, 초음파 발진기를 거친 순수를 분사하거나, 고압 노즐을 사용하여 순수를 분사한다. 그러나 이러한 초음파가 인가되거나 또는 고압의 순수 등 만을 이용해서 기판을 세정하면, 기판의 표면에 단순 부착되어 있는 오염물은 제거할 수 있으나, 포토레지스트 같은 기판의 표면에 강하게 결합되어 있거나 패턴에 강하게 부착되어 있는 오염물의 경우에는 이를 단시간 내에 효과적으로 제거할 수 없다. 따라서 제거되지 않은 오염물에 의해서 후속 공정에서 막질의 균일도를 저하시키거나 기판의 결함을 초래할 수 있다.
이에 따라 잘 제거되지 않는 오염물을 제거하기 위해서 분사하는 순수의 압력을 높여왔다. 그러나 분사압력이 높아짐에 따라서 미세한 반도체 회로의 패턴들이 무너지고 이로 인해 반도체 회로가 제대로 작동하지 않는 문제가 생겼다.
또한 분사압력을 높인다 하여도, 순수의 입자 크기 자체가 반도체 회로의 패턴간의 사이사이에 들어가기에 충분히 작지 않기 때문에, 세정이 불가능한 패턴간의 사이가 여전히 존재한다는 문제가 있다.
최근, 순수를 분사하는 세정방법에서의 이 두 가지 문제점들을 해결하기 위해서, 입자 크기가 충분히 작고, 세정에 충분한 열에너지를 가지고 있는 스팀을 이용한 세정방법을 실시해 왔다.
본 발명의 목적은 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하지 않으므로 사후관리가 용이한 스팀분사 슬릿노즐을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀과 직접 맞닿지 않으므로 스팀에 의한 변형이 방지되는 스팀분사 슬릿노즐을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부에 포함된 볼트가 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하지 않는 스팀분사 슬릿노즐을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체, 상기 몸체 내부로 스팀을 들이는 스팀유입관, 상기 스팀을 세정하고자 하는 대상에 선형으로 분사하는 슬릿(slit)분사구, 및 상기 몸체의 일측면에 결합되어, 상기 몸체 내부를 관통하지 않고, 상기 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절부를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 조절부 각각은 상기 몸체 외부의 일측면에 상기 슬릿분사구와 인접하게 위치한 제1지지부, 상기 몸체 외부의 일측면에 상기 제1지지부의 상부에 이격하여 위치한 제2지지부, 상기 제2지지부를 관통하며, 끝단이 상기 제1지지부에 지지된 볼트(bolt), 및 상기 제2지지부와 맞닿으며, 상기 볼트와 결합된 너트(nut)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 몸체 내부로 기체를 들이는 기체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 상기 슬릿분사구를 통하여 분사할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 기체는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀 및 상기 액체 중 적어도 하나 이상을 상기 슬릿분사구를 통하여 분사할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 액체는 순수 및 오존수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 순수는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 몸체는 특정길이 미만으로 좁아지는 슬릿간격을 방지하는 간격유지돌기를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 몸체의 외부에, 상기 슬릿분사구의 진행방향으로, 상기 슬릿분사구의 전단 및 후단에 위치하여, 액체커튼을 형성하는 액체커튼형성부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 액체커튼은 순수 및 오존수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 순수는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하지 않음으로써 스팀이 지나는 유로를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀과 직접 맞닿는 것을 회피함으로써 슬릿간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하는 볼트를 배제함으로써 스팀이 볼트와 몸체의 체결부분 사이의 틈을 통하여 몸체 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부 및 다른 스팀분사 슬릿노즐의 조절부를 확대하여 나타낸 도면이다. (a) 다른 스팀분사 슬릿노즐. (b) 본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 스팀, 기체 및 액체의 혼합영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
이하, 스팀분사 슬릿노즐을 통한 스팀세정의 과정을 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 스팀분사 슬릿노즐은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체(100), 몸체 내부(101)로 스팀(20)을 들이는 스팀유입관(204), 스팀(20)을 세정하고자 하는 대상에 선형으로 분사하는 슬릿분사구(222) 및 몸체(100)의 일측면에 결합되어, 해당 몸체 내부(101)를 관통하지 않고, 슬릿분사구(222)의 슬릿간격을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절부(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에 포함되는 조절부(110)는 도 3을 통하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 몸체(100) 외부로부터 몸체 내부(101)로, 스팀유입관(204)을 통하여 스팀(20)을 들일 수 있다. 이후, 스팀분사 슬릿노즐은 분사관(220) 및 슬릿분사구(222)를 통하여, 스팀(20)을 분사유체(30)로서 세정하고자 하는 대상으로 분사할 수 있다. 분사된 분사유체(30)는 세정하고자 하는 대상으로부터 오염물을 분리 및 제거해 내는 세정효과를 제공할 수 있다.
한편, 스팀분사 슬릿노즐은 몸체 내부(101)로 기체(22)를 들이는 기체유입관(206) 및 몸체 내부(101)로 액체(10)를 들이는 액체유입관(202)을 더 포함하여, 스팀(20), 기체(22) 및 액체(10) 중 적어도 하나 이상을 분사유체(30)로서, 슬릿분사구(222)를 통하여 세정하고자 하는 대상에 분사할 수 있다.
여기서, 기체(22)는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 액체(10)는 순수 또는 오존수일 수 있다. 이때, 순수는 이온을 포함하지 않는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 이온과 이온 이외의 불순물들을 포함하지 않는 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 스팀분사 슬릿노즐이 스팀(20)과 기체(22) 및 액체(10) 중 적어도 하나 이상을 함께 모두 들이고 분사유체(30)로서 분사하는 경우, 스팀(20)만을 분사유체(30)로서 분사하는 경우보다 효과적인 세정을 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 다음과 같다.
스팀분사 슬릿노즐이 스팀(20)과 기체(22) 및 액체(10) 중 적어도 하나 이상을 함께 모두 들이고 분사유체(30)로서 분사하는 경우, 슬릿분사구(222)를 통하여 분사되는 분사유체(30)의 부피가, 스팀(20)만을 분사유체(30)로서 분사하는 경우보다 증가할 수 있다. 이에 따라, 스팀(20)과 기체(22) 및 액체(10) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 분사유체(30)는, 스팀(20)만을 포함하는 분사유체(30)와 동일한 시간비율로 배출되기 위해서, 보다 증가된 속력으로 분사될 수 있다. 증가된 속력은 세정하고자 하는 대상 표면의 오염물을 밀어내는 추가적인 압력으로 작용하여, 해당 대상으로부터 오염물을 분리해내는데 추가적인 도움이 될 수 있다.
특히, 액체(10)로서 오존수를 분사하는경우 액체(10)로서 순수를 분사하는 경우보다 효과적인 세정을 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.
먼저, 액체유입관(202)을 통하여 액체(10)로서 오존수를 들이는 경우 분사된 분사유체(30)는 산소라디칼(O·)과 히드록시라디칼(OH·)을 포함할 수 있다. 여기서, 라디칼이란, 이온과 다르게 비공유 전자쌍을 가지며 전기적으로 중성인 화학종이다. 따라서 라디칼은 다른 곳에서 전자를 얻어 비공유 전자쌍을 채우거나, 가진 전자를 버려 비공유 전자쌍의 상태를 탈피하려 하기 때문에 화학적 반응성이 강하다. 즉, 라디칼은 강력한 화학적 반응성을 띄기 때문에 오염물 분리에 중요한 인자로서 작용할 수 있다.
따라서, 액체유입관(202)을 통하여 액체로서 오존수를 들이는 경우 해당 라디칼들이 세정하고자 하는 대상의 표면에 존재하는 오염물과 결합하여서 세정하고자 하는 대상으로부터 오염물을 분리 및 제거해내는 세정효과를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 스팀분사 슬릿노즐의 슬릿분사구(222)는 세정하고자 하는 대상의 진행방향과 수직한 가상의 선을 포함하는 선형으로, 분사유체(30)를 분사할 수 있다. 이로 인해서, 슬릿분사구(222)로부터 분사되는 분사유체(30)는 대상의 진행방향과 수직한 가상의 선을 포함하는 선형으로 분사될 수 있고, 이로 인해, 일순간에 대상 표면의 선형 영역을 세정할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐이, 시간의 흐름에 따라 슬릿분사구(222)의 장축과 수직한 방향으로, 세정하고자 하는 대상에 대해 상대속도를 가지고 이동한다면, 일순간에 한 스팟을 세정하는 스팀분사 노즐과 비교하여, 같은 시간 동안에, 상대적으로 더 넓은 면적을 세정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부 및 다른 스팀분사 슬릿노즐의 조절부를 확대하여 나타낸 도면이다. (a) 다른 스팀분사 슬릿노즐. (b) 본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐.
도 3의 (a)를 참조하면, 다른 스팀분사 슬릿노즐은 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부(120)를 포함할 수 있다. 그러나, 조절부(120)는 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통할 수 있고, 이는 스팀이 지나는 유로를 확보하는데 불리하다는 문제가 있을 수 있다.
또한, 조절부(120)가 몸체 내부의 스팀과 직접 맞닿아서, 스팀이 포함하는 물분자의 진동과 열에너지에 의해 상당한 영향을 받을 수 있다. 이는 슬릿간격을 일정하게 유지하는데 방해요소로서 작용할 수 있다.
또한, 조절부(120)가 몸체 내부를 관통하는 볼트를 포함하는 경우에, 스팀이 볼트와 몸체의 체결부분 사이의 틈을 통하여 몸체 외부로 누출될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐은 몸체의 일측면에 결합되어, 몸체 내부를 관통하지 않고, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절부(110)를 포함할 수 있다. 이때, 조절부(110)는 볼트(bolt)(112, 114) 및 너트(nut)(116)를 포함할 수 있다. 볼트는 볼트의헤드(112)와 볼트의나사(114)를 포함할 수 있다.
이로 인해, 본 발명에 따른 조절부(110)는 스팀이 지나는 유로를 확보할 수 있다. 또한, 슬릿분사구(222)의 슬릿간격을 유지하는데 방해가 되는 물분자의 진동과 열에너지에 의한 직접적인 영향을 방지할 수 있다. 또한, 볼트와 몸체의 체결부분 사이의 틈을 통한 몸체 외부로의 스팀의 누출을 제거할 수 있다.
본 발명에 포함되는 조절부(110)가 슬릿분사구(222)의 슬릿간격을 조절하는 구체적인 설명은 다음과 같다.
적어도 하나 이상의 조절부(110) 각각은 몸체 외부의 일측면에 슬릿분사구(222)와 인접하게 위치한 제1지지부(102), 몸체 외부의 일측면에 상기 제1지지부(102)의 상부에 이격하여 위치한 제2지지부(104), 제2지지부(104)를 관통하며, 끝 단이 제1지지부(102)에 지지된 볼트(볼트의헤드(112) 및 볼트의나사(114)) 및 제2지지부(104)와 맞닿으며, 해당 볼트와 결합된 너트(116)를 포함할 수 있다.
제2지지부(104)의 상부에 맞닿아 위치한 너트(116)와 볼트(112,114)를 상대적으로 회전시킴으로써, 제1지지부(102)와 제2지지부(104)사이의 이격된 거리를 좁힐 수 있다. 해당 거리가 좁아지면, 제1지지부(102)가 위치한 몸체 외부의 끝 단이 위쪽방향으로 들려서 슬릿분사구(222)의 슬릿간격이 넓어질 수 있다.
위와 같은 방식으로, 슬릿분사구(222)의 슬릿간격을 좁힐 수 있다. 제2지지부(104)의 상부에 맞닿아 위치한 너트(116)와 볼트(112,114)를, 앞서 슬릿간격을 넓히는 방향의 반대방향으로, 상대적으로 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 제1지지부(102)와 제2지지부(104)사이의 이격된 거리를 넓힐 수 있다. 해당 거리가 넓어지면, 제1지지부(102)가 위치한 몸체 외부의 끝 단이 아래쪽방향으로 밀려 들려서 슬릿분사구(222)의 슬릿간격이 좁아질 수 있다.
이때, 몸체는 간격유지돌기(미도시)를 포함하여, 특정길이 미만으로 좁아지는 슬릿간격을 방지할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다. 몸체는 분사관(220)의 구간에 몸체 내부를 향하여 돌출된 간격유지돌기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 슬릿분사구(222)의 슬릿간격을 조절함에 있어서, 슬릿간격을 좁힐 때, 슬릿간격이 간격유지돌기가 돌출된 길이 미만으로 좁아지지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
도 4를 참조하면, 스팀분사 슬릿노즐은 몸체 외부에, 슬릿분사구의 진행방향으로, 슬릿분사구의 전단 및 후단에 위치하여, 액체커튼을 형성하는 액체커튼형성부(400)를 더 포함할 수 있다.
액체커튼형성부(400)는 액체커튼(405)을 형성하기 위한 액체(4)를 들이는 액체유입관(402), 액체커튼(405)을 형성하는 커튼형성제1유닛(422) 및 커튼형성제2유닛(424)을 포함할 수 있다. 해당 액체(4)는 커튼형성제1유닛(422)과 커튼형성제2유닛(424)으로 이루어진 공간으로, 액체유입관(402)을 통하여 유입되어, 커튼형성유닛들(422, 424) 사이에 위치하고, 아랫쪽으로 형성된 얇은 틈을 통하여 커튼형태의 얇은 막으로 분사된다. 여기서, 얇은 막을 액체커튼(405)이라 한다.
액체커튼(405)은 세정을 수행한 후에 오염물을 포함하는 스팀이, 이미 세정이 완료된 대상 또는 세정이 진행될 예정인 대상으로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 세정하고자 하는 대상에 도달하여 수막을 형성한 액체커튼(405)은 해당 대상으로부터 떨어져 나온 오염물을 수막위에 부유시키고, 해당 오염물은, 해당 대상이 해당 스팀세정의 단계로부터 벗어날 때, 수막과 함께 탈락된다.
또한, 액체유입관(402)을 통하여 들여오는 액체(4)는 순수 또는 오존수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서 순수는 이온을 포함하지 않는 탈이온수(DIW, deionized water)나, 이온과 이온 이외의 불순물들을 포함하지 않는 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
특히, 액체유입관(402)을 통하여 액체로서 오존수를 들이는 경우, 분사된 액체커튼(405)은 산소라디칼과 히드록시라디칼을 포함하게 되고, 해당 라디칼들이 오염물들과 화학적 작용을 하여서 세정하고자 하는 대상으로부터 오염물을 분리해내는, 화학적 세정효과를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 수직방향 단면도이다.
이하, 스팀분사 슬릿노즐을 통한 스팀세정의 과정을 구체적으로 설명한다.
도 5을 참조하면, 스팀분사 슬릿노즐은, 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키고, 서로 구분되는 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)를 상기 내부공간에 구비하는 몸체(500), 제1공간부(508)로 기체(522)를 들이는 기체유입관(506), 제2공간부(509)로 스팀(520)을 들이는 스팀유입관(504), 내부공간 중 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)의 하부로 액체(510)를 들이는 액체유입관(502), 기체(522), 스팀(520) 및 액체(510)가 혼합된 혼상유체(mixed-phase fluid)가 분사유체(530)로서 형성되는 혼합영역(A), 분사유체(530)를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 슬릿분사구(535) 및 분사유체(530)를 슬릿분사구(535)로 전달하는 분사관(525)을 포함할 수 있다.
이때, 혼합영역(A)의 수직방향 단면의 폭은 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)의 수직방향 단면의 폭의 합보다 좁은 구간을 포함할 수 있다.
한편, 기체(522)는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀(520) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 액체(510)는 순수 또는 오존수일 수 있다. 이때, 순수는 이온을 포함하지 않는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 이온과 이온 이외의 불순물들을 포함하지 않는 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
특히, 액체(510)로서 오존수를 들이는 경우, 액체(510)로서 순수를 들이는 경우보다 효과적인 세정을 할 수 있다.
한편, 스팀분사 슬릿노즐은 몸체(500) 외부로부터 기체유입관(506)을 통하여 제1공간부(508)로 기체(522)를, 스팀유입관(504)을 통하여 제2공간부(509)로 스팀(520)을 들일 수 있다. 들여진 기체(522) 및 스팀(520) 각각은 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)을 통하여, 제1공간부(508) 및 제2공간부(509) 하부의 혼합영역(A)으로 이동할 수 있다. 동시에, 액체(510)가 액체유입관(502)를 통하여 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)의 하부로 들여질 수 있다.
이후, 혼합영역(A)에서, 제1공간부(508) 및 제2공간부(509)으로부터 이동되어온 기체(522) 및 스팀(520)과 액체유입관(502)으로부터 들여온 액체(510)가, 혼합되어 혼상유체가 분사유체(530)로서 형성될 수 있다.
이후, 스팀분사 슬릿노즐은 혼합영역(A)에 형성된 혼상유체를 분사유체(530)로서 분사관(525) 및 슬릿분사구(535)를 통하여 세정하고자 하는 대상으로 분사할 수 있다. 분사된 분사유체(530)는 세정하고자 하는 대상으로부터 오염물을 분리 및 제거해내는 세정효과를 제공할 수 있다. 이러한 세정효과에 대해서는 도 6을 통하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 스팀분사 슬릿노즐의 스팀, 기체 및 액체의 혼합영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 액체(610), 기체(622) 및 스팀(620)이 분사관에 도달하기 전 혼합구간(640)에서 혼합되어, 분사유체(630)로서 혼상유체가 형성될 수 있다. 이때, 액체(610)는 액체유입관을 통하여 액체유입구(603)로부터 혼합구간(640)으로 들여질 수 있다. 여기서, 액체유입구(603)는 액체유입관보다 좁은 통로를 구비할 수 있다.
한편, 앞서 도 5에서 설명한 바와 같이, 혼합영역(A)의 수직방향 단면의 폭은 제1공간부 및 제2공간부의 수직방향 단면의 폭의 합보다 좁은 구간을 포함할 수 있다. 그리고, 제1공간부 및 제2공간부 각각은 분사관을 향하는 방향으로 폭이 좁아지는 구간을 포함할 수 있다. 이로 인해서, 기체(622) 및 스팀(620)은, 폭이 좁아진 제1공간부 및 제2공간부 각각의 하부를 통하여 혼합구간(640)으로 들여질 수 있다.
그 결과, 액체(610), 기체(622) 및 스팀(620) 각각은 벤츄리효과(venturi effect)에 따라, 액체유입관, 제1공간부 및 제2공간부 각각에서 이동하던 속력보다 증가된 속력과, 넓은 분사각으로 혼합구간(640)에 유입될 수 있다. 이로 인해, 액체(610), 기체(622) 및 스팀(620) 각각은 혼합구간(640)에 고르게 비산될 수 있다. 또한, 증가된 속력의 기체(622) 및 스팀(620)과 액체(610)가 충돌함으로서 액체(610)는 미스트(mist)화될 수 있다. 이로 인해, 액체에 포함된 입자들의 크기가 전반적으로 감소하게 되고, 액체의 표면적은 증가할 수 있게 된다. 위와 같은 이유들로 액체(610), 기체(622) 및 스팀(620) 각각은 더 효과적으로 혼합되어 혼상유체를 분사유체(630)로서 이룰 수 있다.
스팀분사 슬릿노즐이 오염물을 분리 및 제거해내는 세정효과는 다음과 같다. 구체적으로, 화학적 세정효과, 물리적 세정효과가 있을 수 있다.
이하, 화학적 세정효과에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 앞서 설명한바와 같이, 액체(610), 기체(622) 및 스팀(620)이 혼합구간(640)으로 들여 질 수 있고, 각각 확산 및 비산하며 혼상유체를 분사유체(630)로서 이룰 수 있다. 이 과정에서, 액체(610)의 분자, 기체(622)의 분자 및 스팀(620)의 분자가 활발하게 열교환 및 상변화를 하며 잠열을 방출하고, 이에 의해, 음파와 유사한 진동수의 소닉(sonic)진동이 발생할 수 있다. 스팀(620)과 액체(610)의 물분자(H2O)가 소닉진동으로부터 에너지를 받아서 수소 이온(H+)과 수산화 원자단 이온(OH-)으로 해리될 수 있다.
다음으로, 수소 이온과 수산화 원자단 이온을 포함한 분사유체(630)가 분사관 및 슬릿분사구를 통하여 세정하고자 하는 대상으로 분사될 수 있다. 그리고, 분사된 분사유체(630)로서의 혼상유체에 포함된 수소 이온과 수산화 원자단 이온이 세정하고자 하는 대상의 표면에 존재하는 오염물과 결합하여, 해당 대상으로부터 오염물을 분리해 낼 수 있다.
이후, 분리된 오염물은, 슬릿분사구로부터 분사되는 분사유체(630)의 압력에 의해 해당 대상으로부터 탈락될 수 있다.
이하, 물리적 세정과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 화학적 세정효과와 같이 스팀(620)과 액체의 물분자(H2O)가 소닉진동으로부터 에너지를 받아서 수소 이온(H+)과 수산화 원자단 이온(OH-)으로 해리될 수 있다. 여기까지의 과정은 앞의 설명과 동일하여 중복됨으로 생략한다. 이어서, 해리된 이온들이 주변에 에너지를 방출하며 다시 물분자로 재결합할 수 있다.
다음으로, 주변에 에너지를 방출하는 혼상유체가 분사유체(630)로서 분사관 및 슬릿분사구를 통하여 세정하고자 하는 대상으로 분사될 수 있다. 그리고, 분사된 분사유체(630)로부터 방출되는 에너지가 세정하고자 하는 대상의 표면에 존재하는 오염물에 흡수되어, 해당 대상으로부터 오염물을 분리해 낼 수 있다.
이후, 분리된 오염물은, 슬릿분사구로부터 분사되는 분사유체(630)의 압력에 의해 해당 대상으로부터 탈락될 수 있다.
본 발명에 따른 스팀분사 슬릿노즐은 다른 스팀분사 슬릿노즐과 견주었을 때, 세 가지 이점이 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하지 않음으로써, 사후관리가 용이하고 스팀이 지나는 유로를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀과 직접 맞닿는 것을 회피함으로써, 스팀이 포함하는 물분자의 진동과 열에너지로부터 받는 영향을 배제할 수 있고, 이로 인해, 슬릿간격은 스팀에 의한 변형이 방지되어 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 조절부가, 스팀이 지나는 경로인 몸체 내부를 관통하는 볼트를 배제함으로써 스팀이 볼트와 몸체의 체결부분 사이의 틈을 통하여 몸체 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 조절부가 분사관의 최종단인 슬릿분사구에서 슬릿간격을 조절함으로써, 분사유체의 유로 가공여유를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 슬릿분사구에서 슬릿간격을 조절함에 있어서, 볼트 및 너트만의 조절을 요함으로 접근성이 용이하여 현장 대응이 원활할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
4, 10, 510, 610 : 액체
20, 520, 620 : 스팀
22, 522, 622 : 기체
30, 530, 630 : 분사유체
101 : 몸체 내부
102 : 돌출부분
110 : 조절부
112 : 볼트의헤드
114 : 볼트의나사
116 : 너트
120 : 다른 조절부
202, 502 : 액체유입관
204, 504 : 스팀유입관
206, 506 : 기체유입관
220, 525 : 분사관
222, 535 : 슬릿분사구
400 : 액체커튼형성부
405 : 액체커튼
402 : 액체유입관
422 : 커튼형성제1유닛
424 : 커튼형성제2유닛
500 : 몸체
508 : 제1공간부
509 : 제2공간부
603 : 액체유입구
640 : 혼합구간
A : 혼합영역

Claims (11)

  1. 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체;
    상기 몸체 내부로 스팀을 들이는 스팀유입관;
    상기 스팀을 세정하고자 하는 대상에 선형으로 분사하는 슬릿(slit)분사구;
    상기 몸체의 일측면에 결합되어, 상기 몸체 내부를 관통하지 않고, 상기 슬릿분사구의 슬릿간격을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절부;
    상기 몸체 내부로 기체를 들이는 기체유입관; 및
    상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관을 포함하고,
    상기 몸체는,
    상기 몸체의 상단에서 하단의 설정된 영역까지 각각 분리되는 공간인 제1공간부 및 제2공간부; 및
    상기 하단의 설정된 영역 아래에 구비되는 영역인 혼합영역을 포함하고,
    상기 기체유입관은 상기 제1공간부 측면에 연결되고, 상기 스팀유입관은 상기 제2공간부상단에 연결되고, 상기 액체유입관은 상기 혼합영역 측면에 연결되고,
    상기 혼합영역은,
    상기 제1공간부를 통하여 유입된 상기 기체, 상기 제2공간부를 통하여 유입된 상기 스팀 및 상기 혼합영역을 통하여 유입된 상기 액체가 혼합되는 영역이고,
    상기 혼합영역의 수직방향 단면의 폭은,
    상기 제1공간부 및 상기 제2공간부의 수직방향 단면의 폭의 합보다 좁고,
    상기 제1공간부 및 상기 제2공간부 각각은,
    슬릿 분사관을 향하는 방향으로 폭이 좁아지는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 조절부 각각은,
    상기 몸체 외부의 일측면에 상기 슬릿분사구와 인접하게 위치한 제1지지부;
    상기 몸체 외부의 일측면에 상기 제1지지부의 상부에 이격하여 위치한 제2지지부;
    상기 제2지지부를 관통하며, 끝단이 상기 제1지지부에 지지된 볼트(bolt); 및
    상기 제2지지부와 맞닿으며, 상기 볼트와 결합된 너트(nut)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체 내부로 기체를 들이는 기체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 상기 슬릿분사구를 통하여 분사하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기체는,
    청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀 및 상기 액체 중 적어도 하나 이상을 상기 슬릿분사구를 통하여 분사하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액체는,
    순수 및 오존수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 순수는,
    탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는,
    특정길이 미만으로 좁아지는 슬릿간격을 방지하는 간격유지돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 외부에, 상기 슬릿분사구의 진행방향으로, 상기 슬릿분사구의 전단 및 후단에 위치하여, 액체커튼을 형성하는 액체커튼형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액체커튼은,
    순수 및 오존수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 순수는,
    탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀분사 슬릿노즐.
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