KR101000344B1 - 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융 물질을 공급한 후 프레싱(pressing)하여 엠보싱부를 형성함에 따라 상기 엠보싱부의 형성 용이성과 균일성의 추구, 가공 단가 및 가공 시간이 감소되는 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 엠보싱 형성 장치의 구성을, 피처리물 상에 엠보싱을 형성하기 위한 용융물질이 채워진 챔버; 상기 챔버에 구비되어 상기 피처리물에 용융물질을 공급하기 위한 분사노즐; 상기 챔버에 구비되어 상기 분사노즐로 공급된 용융물질을 가압하여 성형하는 성형부; 상기 챔버가 상기 피처리물에 대한 승강운동이 가능하게 하는 승강수단; 을 포함하여 이루어진다.
엠보싱 형성 장치, 형성 방법, 엠보싱부, 분사노즐, 성형부

Description

엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법{FORMATION METHODS OF EMBOSSING AND FORMATION APPARATUS}
도 1a는 종래의 일 실시 예에 따른 피처리물에 엠보싱부를 형성시키는 상태를 도시한 개략도이다.
도 1b는 종래의 다른 실시 예에 따른 피처리물에 엠보싱부를 기계가공으로 형성시키는 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엠보싱 형성 장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 엠보싱 형성 장치를 도시한 측면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 상기 엠보싱 형성 장치에 의해 엠보싱부를 형성시키는 과정을 도시한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 엠보싱 형성 방법에 따른 과정을 나타낸 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 챔버 112: 분사노즐
114: 성형부 130: 플레이트
E: 엠보싱(embossing)부 140: 구동수단
본 발명은 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융 물질을 공급한 후 프레싱(pressing)하여 엠보싱부를 형성함에 따라 상기 엠보싱부의 형성 용이성과 균일성의 추구, 가공 단가 및 가공 시간이 감소되는 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 건식처리에서 반도체 기판의 패터닝(Patterning)시 위치 정밀도를 향상시킬 필요가 대두되었으며, 정전척은 정전기력을 이용하여 이러한 위치정밀도의 향상을 위해 사용되는 장치이다.
이러한, 정전척에는 엠보싱부가 일정 간격을 갖도록 구비되며, 상기 엠보싱부는 기판 흡착시 이 엠보싱부에 의해 접촉 면적이 감소되어 절연층의 수명을 연장할 수 있도록 매개 역할을 하고 그 사이로 헬륨 가스가 기판에 골고루 분포되어 기판 처리 작업에 적정한 온도와 압력이 일정하게 유지되게 하는 기능을 한다.
종래의 정전척과 같은 피처리물에 형성되는 엠보싱부는 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 정전척 중 최상층인 상부 절연층(24)의 상측에 엠보싱부(E)가 형성될 위치와 상응하도록 구멍이 다수 관통 형성된 마스크(M)가 구비되어 상기 마스크(M)에서 용융물질을 분사시키면 이 마스크(M)의 구멍 위치와 상응하는 엠보싱부(E)가 상기 상부 절연층(24)에 형성되었다.
그러나 상기 엠보싱부(E)의 형성시 정밀성이 저하되고 형상이 불규칙하여 대 량 생산에 부적합한 문제점이 있었다.
종래의 다른 실시 예에 따른 엠보싱부는 도 1b에 도시된 바와 같이 정전척 중 최상층인 상부 절연층(24)이 엠보싱부(E)의 높이까지 합한 두께를 구비한 상태에서 공구(T)에 의해 기계 가공하여 형성되었다.
그러나 기계 가공에 의해 엠보싱부(E)를 형성시키므로 상기 엠보싱부(E)가 취약하여 손상되기 쉽고 가공 단가의 상승 및 가공 시간이 증가하며 이 엠보싱부(E)가 정밀성을 요구함에 따라 후 가공이 추가적으로 실시되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 용융 물질을 공급한 후 프레싱(pressing)하여 엠보싱부를 형성함에 따라 상기 엠보싱부의 형성 용이성과 균일성의 추구, 가공 단가 및 가공 시간이 감소될 수 있게 한 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피처리물 상에 엠보싱을 형성하기 위한 용융물질이 채워진 챔버; 상기 챔버에 구비되어 상기 피처리물에 용융물질을 공급하기 위한 분사노즐; 상기 챔버에 구비되어 상기 분사노즐로 공급된 용융물질을 가압하여 성형하는 성형부; 상기 챔버가 상기 피처리물에 대한 승강운동이 가능하게 하는 승강수단; 을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 엠보싱부가 상기 분사노즐을 통해 용융된 용융물질을 낙하시킨 후 상기 챔버가 상기 승강수단에 의해 하강한 후 상기 성형부로 용융물질을 프레싱하는 과정을 거치면서 형성되어 엠보싱부 형성이 용이하므로 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 피처리물 상에 엠보싱을 형성하기 위한 용융물질이 채워진 챔버; 상기 챔버에 구비되어 상기 피처리물에 용융물질을 공급하기 위한 분사노즐; 상기 챔버에 구비되어 상기 분사노즐로 공급된 용융물질을 가압하여 성형하는 성형부; 상기 챔버에 구비되어 상기 성형부가 상기 피처리물에 대한 승강운동이 가능하게 하는 승강수단; 을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 엠보싱부가 상기 분사노즐을 통해 용융된 용융물질을 낙하시킨 후 상기 성형부가 상기 승강수단에 의해 하강한 후 용융물질을 프레싱하는 과정을 거치면서 형성되어 엠보싱부 형성이 용이하므로 바람직하다.
이하, 본 발명의 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법을 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 엠보싱 형성 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(100)와, 분사노즐(112)과, 성형부(114)와, 하부 베이스(120) 및 구동수단(140)으로 이루어지며, 엠보싱부(E)를 정전척의 상부 절연층(124) 또는 기판지지대(도면에 미도시)의 절연층 등에 형성시킬 수 있다.
다만, 본 발명에서는 상기 엠보싱부(E)를 정전척의 상부 절연층(124)에 형성하는 것으로 예시하였다.
상기 챔버(100)는 프레임(P)의 내부 상측에 구비되되 엠보싱부(E)를 형성하기 위한 엠보싱 형성 물질인 용융물질이 내부에 충진되며, 용융물질에 열원을 제공할 수 있도록 내부에 가열수단(도면에 미도시)이 더 구비된다.
여기서, 용융물질은 분말 형태의 세라믹(ceramics) 또는 체적 저항(고유 저항)이 높은 알루미나(Al2O3) 분말 중 선택되는 어느 하나를 사용한다.
상기 분사노즐(112)은 상기 챔버(100)의 하단에 적어도 하나가 배치되어 피처리물인 상부 절연층(124)에 용융물질을 공급하는 기능을 하고 상기 엠보싱부(E)의 형성 크기에 따라 출구의 개폐구멍에 대한 직경이 개폐수단(도면에 미도시)의 개폐량에 의해 조절된다.
상기 성형부(114)는 상기 분사노즐(112)과 이격된 상태로 상기 성형부(114) 및 분사노즐(112)이 적어도 각각 하나 이상씩 일정 간격으로 배치되며 용융물질의 상단을 가압한 후 소정 형상으로 엠보싱부(E)를 성형하여 형성시키는 기능을 한다. 그리고 상기 성형부(114)의 하단이 상기 분사노즐(112)의 하단보다 더 하방으로 연장되어 상기 상부 절연층(124)에 더 근접한 위치에 구비되므로 엠보싱부(E) 형성시 하강 거리를 낮출 수 있다.
즉, 상기 성형부(114)은 후술할 분사노즐(112)보다 더 상부 절연층(124)과 근접한 위치에 마련될 수 있도록 상기 분사노즐(112)보다 길이가 연장되어 상기 챔버(100)의 저면에 구비되는 분사노즐(112) 및 성형부(114)가 동시에 하강할 경우 높이가 동일하면 동시에 상기 상부 절연층(124)에 접하므로 이를 방지하기 위해 높 이를 달리한다.
여기서, 상기 챔버(100) 내부에서 상기 성형부(114)를 승강시키는 후술할 승강수단(140)은 이 성형부(114)의 저면이 용융물질의 상단을 프레싱(Pressing)하여 특정 형상으로 상기 엠보싱부(E)가 형성될 수 있도록 상부 절연층(124)과 일정한 간격만틈 하강시킨다.
결국, 상기 성형부(114)의 저면에는 상기 엠보싱부(E)의 형상과 상응하는 홈이 형성되며, 이 엠보싱부(E)의 형상에 따라 교체가 가능하다.
더욱이, 상기 분사노즐(112) 및 성형부(114)는 하나의 엠보싱부(E)를 형성하기 위한 한 세트로 적어도 각각 하나 이상씩 상기 챔버(100)의 저면에서 그 각각이 순차 배열되며 상기 상부 절연층(124)에 형성될 엠보싱부(E)의 개수와 상응하도록 구비되어 한 차례에 의해 형성될 수도 있고 일정 영역씩 여러 차례로 나누어 엠보싱부(E)가 형성될 수도 있다.
상기 하부 베이스(120)는 정전척이 적재되는 적재대 기능을 하며 내부에 냉각수단(도면에 미도시)이 더 구비되어 상기 엠보싱부(E)의 형성시 순차 적층되는 상, 하부 절연층(124, 126) 및 전극 패턴(126)이 과열되어 손상되는 것을 방지하는 기능을 한다.
그리고 상기 정전척의 상부 절연층(124)의 표면에는 상기 엠보싱부(E)가 형성될 위치마다 적정 깊이를 갖도록 홀(124a)이 각각 형성되어 액상인 용융 상태의 용융물질이 상기 홀(124a)에 침투하여 자리를 잡음에 따라 위치 이동하는 것을 방지한다.
더욱이, 상기 상부 절연층(124)의 가장자리에 형성되는 댐(Dam)부(128)는 상기 엠보싱부(E)와는 별도 방식에 의해 구비된다.
상기 승강수단(140)은 상기 프레임(P)의 내부 상면과 챔버(100)의 사이 대향된 양단에 각각 개재되어 상기 분사노즐(112) 및 성형부(114)가 구비된 상기 챔버(100)를 상부 절연층(124) 상에 공급된 용융물질을 가압할 수 있도록 소정 높이까지 하강하고 원위치로 복귀시키는 기능을 한다.
여기서, 상기 승강수단(140)은 도면에는 도시하지 않았지만 공압 또는 유압 실린더가 사용되거나 구동모터와 스크류(Screw)가 사용되어 상기 구동모터의 회전력이 스크류에 의해 직선 왕복운동으로 변환되면서 동력을 제공할 수 있으며, 이 밖에 수직왕복운동을 하거나 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 것에 대해 다양하게 접목될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 엠보싱 형성 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(100)와, 분사노즐(112)과, 성형부(114)와, 하부 베이스(도면에 미도시) 및 구동수단(140)으로 이루어지며, 상기 챔버(100)와, 분사노즐(112) 및 하부 베이스는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 실시 예에서의 상기 성형부(114)는 상기 분사노즐(112) 및 성형부(114)가 구비된 챔버(100)를 하강시키지 않고 상기 챔버(100) 하측에 구비된 플레이트(130)의 저면에 상기 성형부(114)가 설치되어 상기 플레이트(130)를 승강시키면 각각의 성형부(114)가 일률적으로 승강되게 하는 것이다.
결국, 엠보싱부(E)를 성형시키기 위해 용융물질을 가압하는 과정에서 다수개가 배치된 상기 성형부(114)를 상기 플레이트(130)에 의해 일률적으로 승강시키는 것이다.
여기서, 상기 성형부(114)는 상기 플레이트(130)의 저면 중 상기 분사노즐(112)과 간섭하지 않는 위치에서 이 분사노즐(112)의 길이보다 더 연장되도록 구비되며, 상기 분사노즐(112)을 따라 이동할 수 있도록 상응하는 구멍(132)이 플레이트(130)에 관통 형성된다.
그리고 상기 플레이트(130)에는 상기 성형부(114)가 용융물질의 상단을 가압하여 엠보싱부(E)가 형성될 수 있는 높이까지 하강시키는 승강수단(140)이 구비되되 상기 승강수단(140)은 상기 프레임(P)의 내부 상면과 상기 플레이트(130)의 대향된 양단 사이에 각각 개재되어 상기 성형부(114)가 구비된 상기 플레이트(130)를 상부 절연층(124) 상에 공급된 용융물질을 가압할 수 있도록 소정 높이까지 하강하고 원위치로 복귀시키는 기능을 한다.
여기서, 상기 승강수단(140)은 도면에는 도시하지 않았지만 공압 또는 유압 실린더가 사용되거나 구동모터와 스크류(Screw)가 사용되어 상기 구동모터의 회전력이 스크류에 의해 직선 왕복운동으로 변환되면서 동력을 제공할 수 있으며, 이 밖에 수직왕복운동을 하거나 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 것에 대해 다양하게 접목될 수 있다.
더욱이, 상기 승강수단(140)은 상기 하부 베이스(120)가 간섭하지 않는 프레임(P)의 내부 하면과 플레이트(130)의 사이에 개재될 수도 있으며, 이때에는 상기 플레이트(130)가 상기 챔버(100)와 동시에 수평방향으로 이동할 수 있어야 한다.
본 발명의 엠보싱 형성 방법은 도 4a, b, c, d 및 도 5에 도시된 바와 같이 피처리물 표면의 코팅 단계(S200)와, 피처리물 표면의 연마 단계(S210)와, 피처리물의 댐부 형성 단계(S220)와, 피처리물 표면의 홀 형성 단계(S230)와, 용융물질 공급 단계(S240)와, 용융물질 가압 단계(S250)와, 엠보싱부 표면 연마 단계(S260) 및 엠보싱부 표면 절연체 코팅 단계(S270)로 이루어진다.
상기 피처리물 표면의 코팅 단계(S200)는 엠보싱부(E)의 형성 전 상기 상부 절연층(124)의 표면에 코팅층을 형성하는 단계이다.
상기 피처리물 표면의 연마 단계(S210)는 상기 상부 절연층(124)의 표면을 코팅 처리한 후 연마하는 단계이다.
상기 피처리물의 댐부 형성 단계(S220)는 상기 상부 절연층(124)의 가장자리에 댐(Dam)부를 상기 엠보싱부(E)의 형성 과정과 다른 방법으로 형성하는 단계로 별도로 구비한 댐부를 상기 상부 절연층(124) 가장자리에 결합한다. 즉, 미리 성형시킨 댐부를 상기 상부 절연층(124)의 외곽에 부착시킨다.
상기 피처리물 표면의 홀 형성 단계(S230)는 상기 상부 절연층(124)의 표면에 형성될 상기 엠보싱부(E)의 위치마다 적정 깊이의 홀을 형성하는 단계이다. 이때, 상기 홀은 기계 가공에 의해 형성하거나 상부 절연층(124)의 성형시 후 가공 없이 형성시킨다.
상기 용융물질 공급 단계(S240)는 상기 챔버(100)의 내부에 구비되는 가열수 단의 열원에 의해 분말 상태에서 용융 상태로 형성된 용융물질을 상기 상부 절연층(124)의 표면에 낙하시키는 단계로, 형성하고자 하는 엠보싱부(E)의 크기에 따라 용융물질의 낙하량이 상이할 수 있도록 분사노즐(112)의 출구 직경이 조절된다. (도 4a 참조)
이때, 상기 용융물질 공급 단계(S240) 수행시 상기 용융물질은 상기 상부 절연층(124)의 홀(124a) 상에 낙하되어야 하며, 용융물질은 분말 형태의 세라믹(ceramics) 또는 체적 저항(고유 저항)이 높은 알루미나(Al2O3) 분말 중 선택되는 어느 하나를 사용한다.
그 후, 상기 챔버(100)가 이동하여 상기 성형부(114)를 상기 상부 절연층(124)의 표면에 공급된 용융물질과의 수직선상으로 이동시킨다. (도 4b 참조)
상기 용융물질 가압 단계(S250)는 엠보싱부(E)를 성형시킬 수 있도록 상기 상부 절연층(124)에 낙하된 액상의 용융물질의 상단을 가압하는 단계로, 승강수단(140)에 의해 챔버(100)를 하강시켜 용융물질을 가압하고자 하는 위치까지 성형부(114)가 하강한다. (도 4c 참조)
이때, 상기 성형부(114)는 하강 위치를 미리 설정하여 용융물질과 근접한 위치까지 고속으로 하강하고 그 이후에는 저속으로 하강하며, 정전척이 안착되는 하부 베이스의 내부에 냉각수단(도면에 미도시)이 더 구비되어 상기 냉각수단에 의해 상기 상부 절연층(124)에 성형된 엠보싱부(E)가 고형화된다.
그리고 상기 엠보싱부(E)의 성형이 완료되면 상기 승강수단(140)의 구동에 의해 상기 챔버(100)가 상승함에 따라 상기 성형부(114) 또한 일률적으로 상승한다. (도 4d 참조)
상기 엠보싱부 표면 연마 단계(S260)는 상기 엠보싱부(E)가 형성되면 조도를 맞추기 위해 이 엠보싱부(E)의 표면을 연마하는 단계이다.
상기 엠보싱부 표면 절연체 코팅 단계(S270)는 상기 엠보싱부(E)가 구비된 상부 절연층(124) 표면에 절연층을 형성하는 단계이다.
한편, 상기 엠보싱부(E)는 정전척의 상부 절연층(124) 뿐만 아니라, 기판지지대의 절연층 등에 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 본 발명은 엠보싱 형성 장치 및 그 형성 방법은 용융 물질을 공급한 후 프레싱(pressing)하여 엠보싱부를 형성함에 따라 상기 엠보싱부의 형성 용이성과 균일성의 추구, 가공 단가 및 가공 시간이 감소되는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 피처리물 상에 엠보싱을 형성하기 위한 용융물질이 채워진 챔버;
    상기 챔버에 구비되어 상기 피처리물에 용융물질을 공급하기 위한 분사노즐;
    상기 챔버에 구비되어 상기 분사노즐에 의해 피처리물로 공급된 용융물질을 가압하여 성형하는 성형부;
    상기 챔버가 상기 피처리물에 대한 승강운동이 가능하게 하는 실린더 또는 구동모터와 스크류의 승강수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    용융물질이 유출되는 상기 분사노즐의 출구는 직경조절이 가능한 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 분사노즐 및 성형부는,
    적어도 각각 하나 이상씩이 순차 배열되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버의 용융물질은 알루미나 분말인 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 성형부는,
    상기 분사노즐보다 상기 피처리물에 대해 근접하도록 상기 분사노즐에 비하여 수직방향 길이가 긴 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  6. 삭제
  7. 피처리물 상에 엠보싱을 형성하기 위한 용융물질이 채워진 챔버;
    상기 챔버에 구비되어 상기 피처리물에 용융물질을 공급하기 위한 분사노즐;
    상기 챔버에 구비되어 상기 분사노즐에 의해 피처리물로 공급된 용융물질을 가압하여 성형하는 성형부; 및
    상기 챔버에 구비되어 상기 성형부가 상기 피처리물에 대한 승강운동이 가능하게 하는 실린더 또는 구동모터와 스크류의 승강수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    용융물질이 유출되는 상기 분사노즐의 출구는 직경조절이 가능한 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 분사노즐 및 성형부는,
    적어도 각각 하나 이상씩이 순차 배열되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 챔버의 용융물질은 알루미나 분말인 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 성형부는,
    상기 분사노즐 보다 상기 피처리물에 대해 근접하도록 상기 분사노즐에 비하여 수직방향 길이가 긴 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성장치.
  12. 삭제
  13. 1) 피처리물 상에 엠보싱 형성을 위한 용융물질을 공급하는 단계;
    2) 상기 피처리물 상에 공급된 용융물질을 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 1)단계 수행 전에 상기 용융물질이 공급되는 상기 피처리물의 위치에 홀을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 2) 단계 후에 형성된 상기 엠보싱의 표면을 연마하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성방법.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 2) 단계 또는 상기 엠보싱의 표면을 연마하는 단계 후에 상기 엠보싱의 표면을 절연체로 코팅하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 형성방법.
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