KR100244926B1 - 반도체 클린룸용 방진원단 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 클린룸용 방진원단으로서, 편직물로 된 기저층, 상기 기저층위에 점접착되며 무공(無空)타입의 고흡수성 폴리우레탄 수지필름으로 된 중간층, 상기 중간층위에 접착되며 경사 또는 위사 방향의 소정 간격으로 도전사가 배열된 폴리에스테르 고밀도 직물로 이루어진 외피층의 3층 구조로 구성되어 인체에서 발생되는 수분 등의 미세한 파티클에 대한 차폐 기능이 우수하고 착용감이 뛰어난 반도체 클린룸용 방진원단이 개시되어 있다.

Description

반도체 클린룸용 방진원단 및 그의 제조 방법{Dust-proof cloth for clean room of semiconductor device manufacturing factory and its manufacturing method}
본 발명은 반도체 클린룸용 방진원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고흡수성 폴리우레탄 수지 필름과 폴리에스테르 고밀도직물 및 편직물을 중첩시켜 방진 성능 및 착용감을 향상시킨 반도체 클린룸용 방진원단 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정이 진행되는 반도체 클린룸에서는 통상 작업자들의 인체에서 지속적으로 발생되는 먼지 또는 수분 등의 오염원(기술의 편의를 위하여 이하에서 간단히 '파티클'이라 함)이 반도체 소자에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여 제전 및 방진 기능을 가진 섬유원단으로 제조된 방진복을 착용한다.
이러한 방진복에 있어서 큰 청정도가 요구되지 않던 초기에는, 즉, 청정도 클래스 10 k 내지 100 k 정도에는 일반 나이론이나 폴리에스테르 다프타(Taffeta) 원단이 사용되었었다.
그 후 반도체 공정이 보다 세밀화되고 고집적화되면서 보다 오염에 민감하게 되고 약한 정전기 등도 문제가 되면서 도전성 폴리에스테르사가 방진복 원단에 적용되게 되었다
최근에는 반도체 소자가 64M DRAM, 256M DRAM 등으로 초고집적화되면서 선폭이 미크론이하로 미세해지고 미세한 파티클에도 치명적인 영향을 받게 되면서 반도체 클린룸의 청정도도 클래스 10 이하로 관리되어야 하기 때문에 방진복 원단도 보다 발전된 첨단의 것이 요구되게 되었다.
즉, 종래의 일반 나이론 다프타나 폴리에스테르 다프타는 아무리 극세사로 또 고밀도로 제직한다하여도 경,위사로 구획되는 공극이 크기때문에 이를 통해 인체에서 발산되는 수분이나 미세한 분진 등을 완벽하게 차단하기가 어려웠다. 따라서, 이를 해결하기 위해 원단위에 우레탄 수지 또는 불소수지로 투습 방수 또는 발수 코팅을 하거나 라미네이팅을 한 원단이 새로운 방진복 소재로 사용되기에 이르렀다. 이와 같은 소재의 일예가 첨부된 도 1에 모식적으로 도시된, 미국의 듀퐁사에서 개발된 고아텍스(GORETEX, 상표명)이다.
이와 같은 투습방수 코팅방진원단은 폴리우레탄 및 불소수지필름(1)이 도전사(2)가 배열된 폴리에스테르 직물(3)에 코팅된 것으로서, 원단의 코팅된 수지필름(1)으로 인체에서 발생된 파티클의 외부 유출을 차단하고 도2에서 보여지는 바와 같이 수지 입자사이의 미세한 공극사이로 수증기 입자는 외부로 방출시켜 투습이 되도록 한 것이다. 그러나, 인체에서 발생된 수증기 분자가 모여 물입자로 될 경우 코팅층(15)에 형성된 공극(또는 기공)(14)보다 크기가 커져서 외부로 습기가 방출되지 못하는 결과로 되고,그로 말미암아 투습성이 저하됨으로써 착용감이 나빠지는 문제점이 있었다.이러한 착용감의 저하는 코팅층(수지)(1,15)을 내부로 할 때 피부가 투습방수 원단과 직접 맞닿음으로써 더욱 증폭되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 방진 효율이 보다 개선된 반도체 클린룸용 방진원단을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 투습성과 착용감이 보다 향상된 반도체 클린룸용 방진원단을 제공함에 있다.
도1은 종래의 기술에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 층구조를 모식적으로 보여주는 도면이다.
도2는 종래의 기술에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 코팅층에 있어서 수증기 입자가 코팅층을 통하여 외부로 배출되는 원리를 보여주기 위한 모식도이다.
도3은 본 발명에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 층구조를 모식적으로 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 제조과정을 보여주기 위한 공정흐름도이다.
도5는 본 발명에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 코팅층에 있어서 수증기 입자가 코팅층을 통하여 외부로 배출되는 원리를 보여주기 위한 모식도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 폴리우레탄 및 불소 수지 필름 2: 도전사
3: 폴리에스테르 직물 11: 수증기 분자
12: 수증기 입자 13,15: 코팅층
14: 미세 공극 101: 외피층
102: 중간층 103: 기저층
104: 도전사
본 발명에 따른 반도체 클린룸용 방진원단은 편직물로 된 기저층, 상기 기저층위에 접착되며 무공(無空)타입의 고흡수성 폴리우레탄 수지필름으로 된 중간층, 상기 중간층위에 접착되며 경사 또는 위사 방향의 소정 간격으로 도전사가 배열된 폴리에스테르 고밀도 직물로 된 외피층의 3층구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 기저층의 편직물은 특히 구조 강력이 좋으면서도 신축성이 우수한 나이론 트리코트(Tricot) 경편직물, 더욱 바람직하기로는 스미스(Smith) 조직의 경편직물인 것이 좋다.
상기 중간층과 기저층은 점접착 방법으로 접착된 것이 바람직하며 핫멜트 접착제에 의해 접착되는 것이 바람직하다.
상기 중간층과 외피층은 얇은 접착제 코팅층에 의해, 또는 점접착 방법으로 접착될 수 있다.
상기 외피층의 폴리에스테르 고밀도 직물은 특히 해도형 또는 분할형의 복합방사에 의한 0.1 데니어 이하의 초극세사 고밀도 직물일 수도 있다.
또한 상기 외피층의 폴리에스테르 고밀도 직물은 직물의 유연성 및 고밀도 직조를 위해 2/1 능직(Twill)으로 하는 것이 바람직하며, 특히 헤링본능직(Herringbone twill) 조직이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 클린룸용 방진원단의 제조 방법은 50 내지 100 데니어의 일반 폴리에스테르사를 경사 및 위사로 하되, 경위사 방향의 소정간격으로 15 내지 30 데니어의 도전사를 배열하고 경사 밀도를 140 내지 170/in, 위사 밀도를 90 내지 130 /in으로 하여 고밀도로 제직하여 통상의 폴리에스테르 필라멘트 직물 염색 가공방법에 따라 백색으로 염색하고 건조, 열고정함으로써 외피층의 직물을 제조하는 제 1 과정; 이형지(Release paper)에 무공타입의 고흡수성 폴리우레탄 수지로 스킨층 코팅을 하고 그 위에 접착제 코팅을 한 다음, 제 1 과정에서 제조된 외피층 직물을 접착시키고 100 내지 130 ℃에서 10 내지 30 분동안 열고정하여 트랜스퍼코팅하는 제 2 과정; 상기 스킨층의 폴리우레탄 수지내에서 충분한 가교 반응이 일어나도록 50 내지 80 ℃의 온도에서 15 시간이상 숙성(Aging)시킨 다음 이형지를 박리시키는 제 3 과정; 상기 폴리우레탄 코팅층위에 편직물을 접착(본딩)시키고 50 내지 80 ℃에서 15시간 이상 숙성시키는 제 4 과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제직 단계에서 채용되는 폴리에스테르사는 가연사(Drawtwisted yarn)를 채용할 수도 있다. 또한 위 공정중 고밀도 직물의 염색 후 대전방지 가공(Antistatic finishing)을 부가하는 것도 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 반도체 클린룸용 방진원단의 층구조, 단면 구조 및 방진 투습원리를 보여주기 위한 모식도이다.
본 발명의 방진원단에 있어서, 외기와 맞닿는 외피층(101)은 도전사(104)가 소정간격으로 경,위사 방향으로 배열된 고밀도 폴리에스테르 직물이다. 본 발명에 있어서 이 외피층(101)은 특히 직물 설계 기준으로 230내지 300T("T"는 직물에서 조직 밀도를 나타내는 단위로서 경,위사 방향의 인치당 올수을 합한 것이고, 당업계에서 통상적으로 사용되는 단위임)의 고밀도 직물인 것이 특징이다. 이와 같은 고밀도 직물은 조직밀도가 크므로 조직점이 작아지고 공극이 작게 되어 방진 성능이 제고되게 된다.
외피층(101) 고밀도 직물내의 도전사(104)의 배열 간격은 목적에 따라 조절될 수 있을 것이나, 0.3 내지 1㎝ 정도가 제직 효율 및 도전 성능면에서 바람직하다. 본 발명에서 채용되는 도전사는 원사 표면에 탄소를 피복시킨 것, 복합 방사에 의해 탄소를 원사내부에 함입시킨 것 등 다양한 종류가 채용될 수 있다.
상기 고밀도 직물의 경사 및 위사는 의료용 원사이면 족하며, 특히 50 내지 100 데니어인 것이 바람직하고, 도전사 섬도는 제직성 및 도전성을 고려하면 15 내지 30 데니어인 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 폴리에스테르 직물의 조직은 2/1 능직(Twill), 특히 헤링본능직(Herringbone twill)인 것이 유연성을 높이고, 직물의 밀도를 크게 할 수 있어서 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 외피층(101) 아래에는 중간층(102)으로서 무공타입의 고흡수성 폴리우레탄 수지 필름이 접착된다. 이 고흡수성 폴리우레탄 수지는 에스테르계 또는 에테르계인 것이 바람직하다. 상기 외피층(101)과 중간층(102)사이에는 접착제(Adhesive) 층이 개재되는데, 이 접착제층이 두터우면 투습성이 폴리우레탄 수지 필름은 그 아래의 기저층(103)의 편직물을 통과하여 침투되는, 인체에서 발생된 땀 등의 수분을 흡수하였다가 반도체 공정의 오염원으로 작용되지 않을 정도(0.001㎛ 이하)의 증기 분자형태로 외피층(101)을 통하여 대기층으로 발산시킴으로써 미세한 파티클의 통과를 차단하면서도 착용감을 좋게 하는 역할을 한다.
상기 중간층(102) 아래에는 기저층(103)으로서 편직물이 접착되어지는데 피부와 직접 접촉되고 마찰되므로 유동성을 주기 위하여 상기 기저층(101)과 중간층(102)은 점접착으로 접착되는 것이 바람직하며, 접착제로는 핫멜트접착제가 채용될 수 있다.
도4는 본 발명의 반도체 클린룸용 방진원단의 제조방법을 보여주기 위한 공정흐름도이다.
본 발명의 방진원단의 제조는 크게 외피층으로 기능할 폴리에스테르 고밀도직물을 우선 제조한 다음, 이형지를 이용한 트랜스퍼 코팅으로 상기 외피층에 접착될 중간층으로서의 고흡수성 폴리우레탄 수지 필름 코팅층을 제조하고, 위 외피층과 중간층을 접착한 다음, 마지막으로 상기 중간층위에 기저층으로서 편직물을 점접착함으로써 이루어진다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면 본 발명의 방진원단의 제조는 제직, 정련, 염색 및 열고정을 거쳐 외피층의 폴리에스테르 고밀도 직물을 제조하는 제 1 과정; 한편으로 이형지에 중간층이 될 고흡수성 폴리우레탄 수지 필름으로 스킨층 코팅을 하고 그 위에 제 1 과정에서 제조한 폴리에스테르 고밀도 직물을 접착한 다음 열고정하는 제 2 과정; 제조된 외피층과 중간층의 결합물을 숙성시킨 다음 이형지를 박리해내는 제 3 과정; 및 상기 중간층위에 편직물을 접착하고 숙성시키는 제 4 과정으로 이루어진다.
상기 제 1 과정에서의 제직은 통상의 워터제트룸(Water jet loom)을 이용하여 이루어지며, 조직은 능직으로 하는 것이 조직 밀도와 유연성을 높일 수 있어서 바람직하고, 특히 직물의 구조 강력을 어느정도 유지할 수 있는 2/1 능직, 더욱 바람직하기로는 헤링본 능직으로 하는 것이 좋다.
경,위사로 쓰이는 일반 폴리에스테르사와 도전사가 섬도도 다르고 그에 따라서 강도 및 신도가 달라서 제직시 경,위사의 장력을 잘 조절하여야 한다. 본 발명에서의 제직은 특히 경사 밀도 140 내지 170 /in, 위사 밀도 90 내지 130/in로, 합하여 230 내지 300 T의 고밀도로 이루어진다. 또한, 폴리에스테르사의 섬도는 50 내지 100 데니어, 도전사의 섬도는 15 내지 30 데니어로 하는 것이 제직성 및 제품의 착용성능상 적합하다. 정련, 염색 및 건조는 통상의 폴리에스테르 직물에 적용되는 공정이 채용될 수 있다.
최종 제품의 유연성 및 수지층과의 접착성 제고를 위해 상기 일반 폴리에스테르사로서 가연사(Drawtwisted yarn)가 채용될 수도 있고, 정전기 발생을 극소화하기 위해 염색후 대전방지 가공(Antistatic finishing)을 부가하는 것도 바람직하다.
상기 제 2 과정에서의 폴리우레탄은 무공(無空)타입의 고흡수성 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하며, 특히 친수성이 좋은 에스테르계 또는 에테르계인것이 좋고, 코팅기계로는 통상의 트랜스퍼 코팅 기계가 이용될 수 있다.
상기 제 3 과정에서는 폴리우레탄 수지 필름층 내부에서 충분한 가교 반응이 일어나도록 50 내지 80 ℃의 온도에서 15 시간 이상 숙성(Aging)시키는 것이 바람직하다.
상기 제 4 과정에서의 숙성은 50 내지 80 ℃의 온도에서 15시간이상으로 하는 것이 바람직하며, 접착은 최종 제품에 있어서의 유연성을 위해 점접착으로 하는 것이 바람직하다.
도5도는 본 발명의 방진 원단의 코팅층에 있어서 몸에서 발산되는 증기 또는 물 입자가 코팅층을 통과하여 배출되는 원리를 보여주기 위한 모식도로서, 도2의 종래기술에서 물 입자가 미세 가공을 통하여 배출되는 것과는 달리 증기입자(12)가 코팅층(13)에 일단 흡수되어 바깥쪽으로 확산 전이되면서 증기분자(11) 상태로 외부로 배출된다. 따라서 기공의 막힘에 의한 오염원 배출 차단도 없앨 수 있고, 오염 입자가 보다 미세하게 되어 배출되게 한다.
이하에서 본 발명의 일실시예가 기술되어질 것이다. 그러나 이하의 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것이므로 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예
도전사 간격을 경,위사 방향 공히 0.6 ㎝로 하되, 경,위사 공히 일반 폴리에스테르 필라멘트사로서 70 데니어, 도전사는 20 데니어로 하고 제직 밀도는 설계기준으로 165 x 115 로 하여 워터 제트 룸(Water jet loom) 직기로 제직하여 외피층을 구성할 고밀도 직물원단을 제조하였다.
이 생지상태의 원단을 통상의 연속정련기에서 90℃, 60 mpm의 조건으로 정련하고, 서큘러(Circular) 염색기에서 백색으로 염색하고 건조한 후 열고정을 위한 텐터(Tenter)에서 140 ℃, 60 m/min의 조건으로 열고정(Heat setting)함으로써 가공(Finishing)이 완료된 외피층 고밀도 직물을 얻었다.
한편, 연속 코팅기에서 플랫(Flat) 타입의 이형지에 무공(無空)타입의 고흡수성 폴리 우레탄 수지필름을 110 내지 120 ℃, 20 m/min의 조건으로 코팅하고 그위에 접착제로 다시 코팅을 한 다음, 위에서 제조한 고밀도 직물을 로울러를 통하여 중첩시키면서 압착하여 접착시킨 후, 60 ℃에서 24 시간 동안 숙성(Aging)시켜 우레탄 수지내에서 분자들간에 충분한 가교반응이 일어나도록 하였다.
다음에 이형지(Release paper)를 제거하고 그 이형지를 제거한 면에 스미스(Smith) 조직의 나이론 트리코트 편직물을 점접착 방법으로 접착하고 60 내지 70℃에서 24 시간 동안 숙성시켜 본 발명의 반도체 클린룸용 방진원단을 완성하였다.
이와 같이 제조된 본 발명의 방진원단과 유공 타입(Microporous type)의 폴리우레탄 수지 코팅층과 폴리에스테르 직물의 2층 구조로 된 종래 기술에 따른 원단의 성능을 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
파티클차폐도 투습도(g/㎡/24hr) 내구성 필름강도 유연성 통기도(cc/㎠/sec)
실시예의 방진원단 0.1㎛오염입자 99.9%이상 10000
Figure pat00001
 ◎ ◎ 0.11
종래의 방진원단 0.3㎛오염입자 99%이상 8000
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
 0.05 이하
상기 표 1에서 투습도는 KSK 0594의 초산 칼륨법에 의해 측정하였으며, 통기도는 KSK 0570의 프라지어(Frazier)법에 의하여 측정한 것이다.
본 발명의 방진복은 0.1 내지 0.001 미크론의 파티클까지 청정도 10 클래스(Class)이하로 관리해야 하는 고집적 반도체 클린룸에 사용되기에 적합하다.
따라서, 본 발명에 따른 방진복은 무공타입의 고흡수성 폴리우레탄 필름을 가연사를 채용한 고밀도 직물 원단에 코팅하였기 때문에 인체에서 발생되는 수분의 방출이 용이하며 직물의 대전방지 가공 및 도전사의 배열에 의한 코로나 방진으로 파티클 배척기능이 우수하고 방진복 착용시 착용감이 매우 좋다는 효과가 있다.
또한 본 발명의 방진복에 의하면, 중간층의 고흡수성ㅇ 폴리우레탄 필름 및 고밀도 직물에 의해 0.001 내지 0.1㎛ 까지의 미세한 인체 발생 파티클 입자를 차단할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (12)

  1. 편직물로 된 기저층, 상기 기저층위에 접착되며 무공(無空)타입의 고흡수성폴리 우레탄 수지필름으로 된 중간층, 상기 중간층위에 접착되며 경사 또는 위사 방향의 소정 간격으로 도전사가 배열된 폴리에스테르 고밀도 직물로 된 외피층의 3 층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 클린룸용 방진원단.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저층의 편직물은 구조 강력이 좋으면서도 신축성이 우수한 나이론 트리코트(Tricot) 경편직물인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단.
  3. (삭제)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층과 기저층이 점접착 방법으로 접착된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층과 외피층이 얇은 접착제 코팅층에 의해 점접착방법으로 접착되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외피층의 폴리에스테르 고밀도 직물이 해도형 또는 분할형의 복합방사에 의한 0.1 데니어 이하의 초극세사 고밀도 직물인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단.
  7. 50 내지 100 데니어의 일반 폴리에스테르사에 경위 및 위사로 하고, 경위사 방향의 소정간격으로 15 내지 30 데니어의 도전사를 배열하고 경사 밀도를 140 내지 170/in, 위사 밀도를 90 내지 130 /in으로 하여 고밀도로 2/1 능직(Twill)으로 제직한 다음, 통상의 폴리에스테르 필라멘트 직물 염색 가공방법에 따라 백색으로 염색하여 건조, 열고정함으로써 외피층의 직물을 제조하는 제 1 과정;
    이형지(Release paper)에 무공타입의 에테르계 고흡수성 폴리우레탄 수지로 스킨층 코팅을 하고 그 위에 접착제 코팅을 한 다음, 제 1 과정에서 제조된 외피층 직물을 접착시키고 100 내지 130 ℃에서 10 내지 30 분동안 열고정하여 트랜스퍼코팅하는 제 2 과정;
    상기 스킨층의 폴리우레탄 수지내에서 충분한 가교 반응이 일어나도록 50 내지 80 ℃의 온도에서 15 시간이상 숙성(Aging)시킨 다음 이형지를 박리시키는 제 3 과정;
    상기 폴리우레탄 코팅층위에 나이론 편직물을 접착시키고 50 내지 80 ℃에서 15시간 이상 숙성시키는 제 4 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 클린룸용 방진원단의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 과정의 제직 단계에서 채용되는 폴리에스테르사가 가연사(Drawtwisted yarn)인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정에서 외피층 고밀도 직물의 염색후 대전방지 가공(Antistatic finishing)을 하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단의 제조 방법.
  10. 제 1 항의 방진원단으로 제조된 반도체 클린룸용 방진복.
  11. (신설) 제 1 항에 있어서,
    상기 고흡수성 폴리우레탄 수지가 에테르계 또는 에스테르계인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진 원단.
  12. (신설) 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 고밀도 직물이 능직(Twill)인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 클린룸용 방진원단.
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