KR101059976B1 - 반도체제조설비용 배기가스관 및 그 제조방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관내 부식을 방지하고 파우더 부산물의 부착성이 낮은 반도체제조설비용 배기가스관 및 그 제조방법과 장치에 관한 것으로서, 스테인레스재의 다곡관과 직관으로 구분되는 배기가스관의 내주면을 부식방지와 파우더 부착방지가 되게 제조하는 것으로서; 상기 다곡관은 내주면 면적에 코팅되는 양만큼의 불소수지액을 주입시키고 상기 불소수지액 누출을 차단하기 위해 다곡관 구멍들이 밀폐되게 막혀지도록 하는 주입밀폐과정과; 상기 다곡관을 가열하는 가열처리실 내에서 횡동방향과 종동방향으로 동시에 회전되게 하여 다곡관 내부에 있는 불소수지액이 사방으로 유동되어 다곡관 내주면에 불소수지액이 코팅 성형되도록 하는 교반코팅성형과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 가열통로를 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 불소수지액이 열처리되어 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉되도록 하는 냉각과정으로 이루어지고; 상기 직관은 내주면에 압축공기에 의해 불소수지액이 분사되게 도포되도록 하는 스프레이도포과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 가열통로를 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 열처리되어 불소수지층으로 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉되도록 하는 냉각과정에 의해 이루어지는 제조방법과 내주면에 월등한 비점착성을 갖는 배기가스관을 제공한다.

반도체제조비용 배기가스관, 배기가스관, 배기가스관 제조방법, 배기가스관 제조장치

Description

반도체제조설비용 배기가스관 및 그 제조방법과 장치{entilate gas tube for semiconductor equipment and manufacture mathod and equipment of that}

본 발명은 반도체제조설비용 배기가스관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체제조 공정중에 발생되는 유독성 및 부식성 배기가스에 의해 관내 부식을 방지하고 파우더 부산물이 부착되는 것을 미연에 방지 가능하도록 개선된 반도체제조설비용 배기가스관 및 그 제조방법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 엘씨디모니터등의 증착과정에 사용되는 가스로는 수소화합물, 할로겐화합물, 유기금속 화합물이 사용되기 때문에 여기에서 발생되는 배기가스는 복합 화합물이므로 유독성 및 부식성 가스이며 파우더 부산물을 포함하고 있다.

그러므로 배기가스관은 내부식성과 기밀성 및 내구성(안전성)을 가져야 할 뿐만 아니라 유지보수의 용이성을 가져야 한다.

그러나 유독성 및 부식성 배기가스에 의해 배기가스관 내주면이 부식될 뿐만 아니라 파우더 부산물이 부착되어 퇴적되는 현상이 발생하게 된다.

특히, 반도체제조설비에서 발생된 배기가스는 진공펌프에 의해서 진공실로부 터 배기되어 상기 펌프의 출구쪽에 있는 배기가스처리장치로 보내져서 유해가스가 무해화처리된 다음 공장의 배기턱트로 이송된다. 상기 배기가스에는 상온에서 증기압이 낮은 성분이 포함되어 있기 때문에 진공펌프의 출구쪽의 압력이 상승하는 지점에서 그것이 고체화하여 배기가스관 내에 부착되고 퇴적한다.

또한, 배기가스 중에는 물과 반응하여 고체 생성물을 생기게 하는 성분이 포함되는 것이 있다. 이러한 배기가스는 배기가스처리장치가 물을 사용하여 유해성분이 제거되게 하는 처리과정을 가지게 되는데 이때 배기가스처리장치의 입구와 근접되어 잇는 배기가스관 내의 습도가 높아지기 때문에 이 부분에서 고체 생성물이 관내에 부착 퇴적된다.

그러므로 배기가스관은 직간접적인 여러가지 요인에 의해서 배기가스에 포함되어 있는 파우더 부산물이나 고체 생성물이 부착되어 퇴적되고 그로 인해 수명단축이 초래되어 교체가 요구된다.

따라서, 배기가스관 교체 중에는 반도체제조설비 가동을 중지해야 하기 때문에 생산 중지에 따른 막대한 손실이 야기됨으로써 배기가스관 교체를 가급적 피해야 하고 그로 인해 관내 부식방지와 파우더 부산물의 부착방지 및 유지보수에 상당한 노력과 연구가 진행되고 있다.

선행기술에 있어서는 배기가스관 내에 세정수를 주입시켜 파우더부산물을 세정하거나 또는 세정수를 가열하여 증발에 의해서 파우더 부산물이 배기가스와 함께 배기되도록 하는 방법이 개시되었다.

그러나 상기 선행기술은 배기가스관에 세정수를 주입하기 위한 여러가지 장 치를 해야 하고 가열장치를 부가적으로 설치해야 하기 때문에 세정수나 전기에너지 등이 소모되므로 많은 유지관리비 및 유지보수비가 소요되는 단점을 수반하는 비경제적인 문제점등을 수반하고 있고 관내 부식방지와 파우더 부산물의 부착방지를 배기가스관 자체에서 근본적으로 해결하지 못하는 것이다.

그러므로 관내 부식방지와 파우더 부산물의 부착방지를 배기가스관 자체에서 근본적으로 해결할 수 있는 배기가스관을 연구하기에 이르게 되었다.

종래기술의 문헌 정보

[문헌1] KR 10-0834519 B1 2008.06.02

본 발명은 관내 부식을 방지하고 파우더 부산물의 부착성이 낮은 반도체제조설비용 배기가스관 및 그 제조방법과 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 배기가스관 내주면에 파우더 부산물이 부착되어도 쉽게 탈리되어 제거될 수 있도록 하려는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 배기가스관을 제조하는데 있어 매우 용이하고 비숙련자도 제조 가능하도록 함으로써 보다 저렴하게 보급할 수 있도록 하려는데 있다.

본 발명은 스테인레스재의 다곡관과 직관으로 구분되는 배기가스관의 내주면을 부식방지와 파우더 부착방지가 되게 제조하는 것으로서; 상기 다곡관은 내주면 면적에 코팅되는 양만큼의 불소수지액을 주입시키고 상기 불소수지액 누출을 차단하기 위해 다곡관 구멍들이 밀폐되게 막혀지도록 하는 주입밀폐과정과; 상기 다곡관을 가열하는 가열처리실 내에서 횡동방향과 종동방향으로 동시에 회전되게 하여 다곡관 내부에 있는 불소수지액이 사방으로 유동되어 다곡관 내주면에 불소수지액이 코팅 성형되도록 하는 교반코팅성형과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 가열통로를 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 불소수지액이 열처리되어 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉되도록 하는 냉각과정으로 이루어지고; 상기 직관은 내주면에 압축공기에 의해 불소수지액이 분사되게 도포되 도록 하는 스프레이도포과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 가열통로를 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 열처리되어 불소수지층으로 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉되도록 하는 냉각과정에 의해 이루어지는 배기가스관 제조방법을 그 특징으로 한다.

상기 주입밀폐과정에 다곡관의 내부체적 보다 작은 량의 불소수지액을 투입시키고 다곡관 구멍들이 밀폐되게 한 후 교반코팅성형과정이 실시되게 한다음 상기 다곡관 내부에 잔존하는 불소수지액을 배출시키는 배수과정을 더 갖도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 교반코팅성형과정에 다곡관은 가열처리실에서 150℃에서 20-30분간 사방으로 회동되게 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 열처리과정에 다곡관 및 직관은 380℃에서 15-20분간 열처리되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 출입구를 일측에 갖는 하우징에 의해 형성되고 전기히터에 의해 가열되는 가열처리실과, 상기 가열처리실을 배기시키는 댐퍼를 가진 배기구와, 상기 가열처리실 하부에 설치되는 레일를 갖는 가열처리기와; 상기 레일에 안내되어 가열처리실 내로 출입되도록 하기 위한 차륜을 갖는 "L"자형의 하우징과, 상기 하우징 상부에서 감속모터 동력에 의해 x축중심선을 중심으로 회동되는 횡동회전체와, 상기 회동회전체 내부에서 y축중심선을 중심으로 회동되고 밀봉캡부재로 밀봉된 다곡관이 걸림되는 다수의 행거대가 설치된 종동회전체를 구비한 탑재처리기를 갖는 교반코팅성형수단에 의해 다곡관이 사방으로 회동되어 내부에 충진된 불 소수지액이 내주면에 코팅되도록 이루어지는 배기가스관 제조장치를 그 특징으로 한다.

상기 가열처리실 내에는 가열온도를 균일하게 하고 일정하게 유지하기 위한 모터 동력으로 회전되는 순환팬과 온도감지센서를 더 구비하는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 횡동회전체의 일측부에는 감속모터 동력으로 회전되는 횡동회전관축이 하우징을 관통하여 회동회전체 일측에 고정되어 지지되고 상기 횡동회전체의 타측부는 하우징에 고정된 축지지대에 회동가능하게 지지된 지지축에 지지되어 횡동회전체가 회전되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 종동회전체는 횡동회전체 내부에 설치된 종동회전축에 고정되어 회동가능하게 설치되고 횡동회전체 일측의 회동회전관축을 관통하고 감속모터 동력을 전달받는 베벨회전축과 종동축이 구동베벨기어와 종동베벨기어에 의해 동력 전달되고 상기 종동축과 종동회전축이 한쌍의 체인기어와 체인으로 동력 전달되어 종동회전체가 회전되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 행거대에 걸림되는 다곡관은 행거대의 행거구멍과 다곡관을 밀폐하는 밀봉캡의 걸림공에 각각 걸림되는 행거걸이구에 의해 걸림되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

그리고 스테인레스재의 다곡관과 직관으로 이루어지는 배기가스관으로서; 상기 다곡관 내부에 불소수지액을 주입시키고 150℃에서 20-30분간 사방으로 교반시켜 내주면에 불소수지액이 코팅되게 한 후 380℃에서 15-20분간 열처리되게 하고 서냉시켜 다곡관 내주면에 불소수지층을 가지며, 상기 직관은 불소수지액을 내주면에 분사시켜 도포되게 한 후 380℃에서 15-20분간 열처리되게 하고 서냉시켜 내주면에 불소수지층을 갖는 배기가스관을 제공하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 의해서 배기가스관의 내주면은 월등한 비점착성과 저마찰계수를 가지며 비유성, 내열성, 전기적 특성, 저온 안정성, 내화학성, 내구성 및 저마찰계수를 갖게 되는 것이기 때문에 유독성, 부식성가스로부터 부식 방지가 되고 파우더 부산물 및 고체 생성물이 부착되어 퇴적되는 것이 미연에 방지되는 배기가스관을 제공하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 배기가스관의 내주면은 임계표면장력이 다른 물질보다는 매우 낮으므로 파우더 부산물이 달라 붙기 어려울 뿐만 아니라 달라 붙는다고 하여도 배기가스의 송풍력에 의해서 쉽게 떨어져서 배기가스와 함께 배출되므로 내주면에 파우더 부산물이 부착되어도 쉽게 탈리되어 제거되는 효과가 있을 뿐만 아니라 용이한 소제를 도모하게 하므로 유지보수의 용이성을 제공하는 효과도 있다.

그리고 본 발명은 비숙련자도 제조 가능하고 제조시간을 단축시킬 수 있기 때문에 생산비 절감에 따른 보다 저렴하게 보급할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

본 발명을 첨부된 바람직한 실시 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제조공정도를 나타낸 것으로서, 본 발명에서 실시되는 배기가스관은 스테인레스관을 사용하며 배관을 위해서는 직관과 소구경관 및 앨보우와 같은 다곡관 등이 사용된다. 상기 배기가스관은 경우에 따라서는 배기관이라고도 명칭하기도 한다.

따라서, 본 발명은 배관을 위해 필요로 되는 직관과 소구경관 및 다곡관등을 구비하고 상기 배기가스관들의 내부에 코팅처리를 하기 위한 불소수지액(일명 테프론이라고도 함)을 구비하게 된다.

상기 불소수지액을 조성하기 위한 원료는 원료 제조사(일본국 다이키사)에서 제공 받아 여러가지로 배합하고 실험한 결과 Fluoropolymer 5-15중량%, Binder 5-15중량%, Methyl isobutyl ketone 10-20중량%, Methyl ethyl ketone 10-20중량%, Methyl pyrrolidone 10-20중량%, Dimethylacetamide 25-35중량%, Other 5중량%의 배합 비율로 조성된 것이 가장 양호한 것으로 실험되었으며 이후에 상세히 설명된다.

본 발명의 실시를 위해 상기와 같이 배합된 원료는 20-30℃에서 교반되어 불소수지액이 제조된 후 배기관 내주면에 코팅처리되게 실시 된다. 상기 원료를 배합하는 교반기는 이미 공지된 교반장치가 사용되는 것이므로 상세한 도면과 설명은 생략한다.

한편, 본 발명은 배기가스관의 배관시에는 구경이 크고 길다란 직관 뿐만 아니라 엘보우나 S자관 또는 T자관이나 다곡관 및 길이가 짧고 구경이 작은 소구경관 등이 같이 사용된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 엘보우나 S자관 또는 T자관이나 다곡관 및 길이가 짧고 구경이 작은 소구경관과 같은 배기관 내주면에 불소수지층을 갖도록 하는 제조방법이 실시된다. 본 발명의 이해와 편의를 위해 상기 엘보우나 S자관 또는 T자관이나 다곡관 및 길이가 짧고 구경이 작은 소구경관들은 모두 다곡관이라 고 통칭하여 명칭하고 설명하기로 한다.

그리고 본 발명이 실시되는 배기가스관의 소재검사나 세척가 같은 과정 등과 같은 것은 통상적인 제조과정이므로 생략하고 설명하기로 한다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 다곡관은 먼저 주입밀폐과정이 실시된다. 상기 주입밀폐과정은 도 2에 보인 바와 같이 다곡관(11)의 일측단부를 걸림공(12a)을 가진 밀봉캡부재(20)에 의해서 막혀지게 한다.

다음, 다곡관(11) 내부에 불소수지액(12a)을 투입시키는데 이때 두가지 방법이 실시될 수 있다.

일실시예로는, 다곡관(11)의 내부 체적 계산을 하고 이 내부체적 보다 작은 량의 불소수지액(12a)을 투입시킨 다음에 다른 일측의 다곡관(11) 타측단부를 또다른 밀봉캡부재(20)에 의해서 밀폐되게 한다.

따라서, 다곡관(11) 내부에 내부체적보다 적은량의 불소수지액(12a)이 주입됨으로써 다곡관(11)이 움직이면 불소수지액(12a)이 유동되게 주입된 상태를 갖게 되면서 상기 다곡관(11)에 뚫려 있는 구멍들이 모두 각각의 밀봉캡부재(20)에 의해서 막혀져 있는 상태이기 때문에 불소수지액(12a)의 누출은 없게 된다.

다른 실시예로는, 다곡관(11) 내주면 면적을 계산하여 그 면적에 코팅되는 양만큼의 불소수지액(12a)을 주입시킨 후에 다곡관(11) 구멍들이 밀봉캡부재(20)에 의해서 막혀지도록 하는 것이다.

도 2의 (a),(b),(c)는 상기와 같은 주입밀폐과정이 완료된 상태에서의 여러가지 형태의 다곡관(11)들을 보여 준다. 상기 주입밀폐과정에 쓰이는 밀봉캡부재(20)는 반드시 캡 형태를 갖는 것만이 이용되는 것은 아니고 다곡관(11)에 뚫린 구멍들을 밀폐되게 하면서도 걸림공(20a)을 갖는 것이면 되는 것이므로 경우에 따라서는 다른 형태이거나 또는 다른 구조를 갖는 밀폐부재가 이용될 수도 있다.

다음, 본 발명은 다곡관(11)의 내주면에 불소수지액(12a)이 코팅되게 하는 교반코팅성형과정이 실시되며 상기 교반코팅성형과정은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 교반코팅성형수단(100)에 의해 이루어지게 된다.

교반코팅성형수단(100)은 크게 구분하여 가열처리기(110)와 탑재처리기(120)로 구성된다.

상기 가열처리기(110)는 출입구(111a)를 가진 가열처리실(111)이 있고 상부에는 모터(113a) 동력이 팬축(113b)으로 전달되어 회전되는 순환팬(113)을 구비하며 그 일측에는 댐퍼(114a)을 가진 배기구(114)를 구비하도록 구성되어 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이 가열처리실(111) 내부에는 다수의 전기히터(112) 및 온도감지센서(115)가 설치되어 있고, 가열처리기(110)를 구성하는 하우징(116)은 케이스(116a) 내부에 유리섬유와 같은 보온재(116b)가 내장되어 있으며 가열처리실(111) 하부에는 출입구(111a) 외부로 이어지는 레일(140)이 설치되어 있다.

탑재처리기(120)는 "L"자형의 하우징(121) 하부에 레일(140)를 따라 회동되는 차륜(139)를 구비하여 탑재처리기(120) 전체가 가열처리실(111)에 출입이 가능하도록 되어 있다.

상기 하우징(121) 선측부에는 감속모터(123)의 동력으로 회전되는 횡동회전관축(124)이 지지되어 회전되도록 되어 있고, 상기 횡동회전관축(124)에는 횡동회전체(125)와 고정되어 있다.

또한, 상기 횡동회전체(125)의 후단부는 하우징(121) 하측부에 고정된 축지지대(126)에 지지되어 회전되는 횡동지지축(124a)과 고정되도록 구성됨으로써 횡동회전체(125)가 도 10에 나타낸 바와 같이 y축중심선(y)을 중심으로 회동 가능하도록 되어 있다.

그리고 횡동회전관축(124) 내부에는 감속모터(123) 동력으로 회전되는 베벨회전축(127)이 설치되어 있고 상기 베벨회전축(127) 끝단부는 횡동회전체(125) 내측으로 관통하여 구동베벨기어(128)가 고정되어 있다.

상기 구동베벨기어(128)는 지지베어링보스부(133)에 지지되는 종동축(132)의 종동베벨기어(128')와 맞물려 회전되게 동력전달이 됨으로써 반대편쪽에 구비되는 체인기어(134)가 회전되도록 되어 있으며, 상기 체인기어(134)는 횡동회전체(125)의 회전방향과 교각을 이루는 방향으로 회전 가능하도록 횡동회전체(125) 내부에 설치되는 종동회전축(135)의 일단부에 있는 체인기어(134')와 체인(134a)으로 연결되어 동력 전달 되도록 구성됨으로써 종동회전축(138)에 고정된 종동회전체(135)가 도 10에서 나타낸 x축중심선(x)상을 중심으로 회동 가능하도록 구성되어 있다.

도 5는 횡동회전체(125)와 종동회전체(135)에 동력을 전달시키기 위한 구성 주요부를 나타낸 것으로서, 감속모터(123) 동력은 풀리(131,131')와 벨트(131a)에 의해 횡동회전관축(124)으로 동력전달되어 횡동회전체(125)가 회전되도록 되어 있 다.

또한, 상기 횡동회전관체(124) 내부를 통해 베벨회전축(127)이 회전 가능하게 설치되고 상기 베벨회전축(127)은 감속모터(123)로부터 풀리(131,131')와 벨트(131a)에 의해 동력이 전달되어 회전되며 그 회전력은 상호 맞물려 있는 구동베벨기어(128)와 종동베벨기어(128')에 의해 동력 전달되어 종동축(132)이 회전되도록 되어 있는 것이다. 부호 129는 횡동회전관축(124)를 지지하는 베어링보스부이고, 부호 129', 129"는 각각 받침부(130) 및 횡동회전체(125)에 고정되어 베벨회전축(127)을 지지하는 베어링보스부를 나타낸다.

본 발명은 감속모터(123) 동력으로 횡동회전체(125)가 x축중심선(x)상으로 회동되고 종동회전체(135)는 상기 횡동회전체(125) 내부에서 y축중심선(y)상으로 회동되면 되는 것이므로 상기한 도 5에 보인 바와 같이 반드시 하나의 감속모터(123)에 의해서만 모두 회동되게 하는 것은 아니고 경우에 따라서는 복수개의 모터에 의해서 동력전달되어 회동되게 할 수도 있고 다른 동력 전달 구조에 의해서도 회동회전체(125)와 종동회전체(135)가 회동되게 할 수도 있는 것이다.

그리고 본 발명은 3 및 도 9에 나타낸 바와 같이 종동회전체(135)에는 가로방향과 세로방향으로 다수의 행거대(136)가 고정되게 구성되고 상기 행거대(136)에는 행거구멍(136a)이 다수 뚫리도록 구성되어 있다.

따라서, 본 발명은 도 3과 같이 탑재처리기(120)가 가열처리실(111)로부터 인출된 상태에서 다수의 다곡관(11)을 행거걸이구(21)에 의해서 종동회전체(135)의 행거대(136)에 걸리도록 탑재한다. 상기 행거걸이구(21)는 도 9와 같이 걸림공(20a)과 행거구멍(136a)에 끼워져서 걸림되도록 하여 다곡관(11)이 한군데에 걸려서 고정되게 하는 것이다.

다음, 다수의 다곡관(11)이 종동회전체(135)에 걸리도록 탑재되면 탑재처리기(120) 전체를 이동시켜 도 4에 보인 바와 같이 가열처리실(111) 내부로 횡동회전체(125) 및 종동회전체(135)가 삽입되게 한다. 이때 탑재처리기(120)의 하우징(121)이 가열처리실(111)의 출입구(111a)와 하부를 차폐하게 된다. 부호 144는 가열처리실(111)의 밀폐성을 높이기 위한 가스켓을 나타낸다.

또한, 횡동회전체(125)가 가열처리실(111)에 삽입된 상태에서 도 7과 같이 전기히터(112)는 일측에 위치하므로 손상되지 않게 된다.

따라서, 횡동회전체(125)가 가열처리실(111)에 삽입된 후에는 도 7 및 도 8에 보인 바와 같이 가열처리기(110) 일측에 있는 나사축(142)에 탑재처리기(120)의 잠금브라켓(141)이 끼워지도록 한 후 잠금너트구(143)를 나사축(142)에 체결함으로써 탑재처리기(120)가 교반코팅성형수단(100)의 가동 중에는 저절로 제자리를 이탈하지 않도록 한다.

다음, 교반코팅성형수단(100)을 도 4와 같은 상태에서 가동되게 하면 전기히터(112)에 의해서 가열처리실(111)의 온도가 150℃의 가공온도까지 상승하고, 온도감지센서(115)는 상기 가공온도 이상이 되면 이를 감지하여 콘트롤제어부(미도시됨)에 인가시킴으로써 콘트롤제어부에서는 전기히터(112)의 가동을 중지되게 하고 반대로 가열처리실(111)의 가공온도가 설정된 온도보다 내려가면 다시 전원을 공급하여 가동되게 함으로써 가열처리실(111)의 온도가 가공온도인 150℃를 항상 유지하도록 한다.

이때, 순환팬(113)에 의해서 가열처리실(111)의 가열공기가 실내 전체에 순환되고 퍼지게 함으로써 부분적으로 가열온도 차이가 없이 고르고 동일한 가공온도를 유지하도록 하는 역할을 수행한다.

도 10을 참조하면, 감속모터(123)의 구동에 의해서 각각 동력전달되어 횡동회전체(125)는 x축중심선(x)상으로 저속으로 회동되고 종동회전체(135)는 상기 횡동회전체(125) 내부에서 y축중심선(y)상으로 역시 저속으로 회동됨으로써 행거대(136)에 걸려 있는 다곡관(11)은 사방으로 회동되는 상태가 되기 때문에 그 다곡관(11) 내부에 수용되어 있는 불소수지액(12a)이 사방으로 뒤섞이는 상태로 유동되게 된다.

그러므로 다곡관(11) 내주면에 불소수지액(12a) 골고루 묻어서 코팅되는 상태가 된다.

가령, 다곡관(11) 내주면을 스프레이 도포 방법으로 도포하게 되면 내주면이 굴곡되어 있기 때문에 불소수지액(12a)이 골고루 도포되지 않음으로써 불량이 발생된다. 또한, 다곡관(11) 내부에 불소수지액(12a)을 흘려 보내는 방법으로 하여도 역시 다곡관(11) 내주면이 굴곡되어 있기 때문에 불소수지액(12a)이 골고루 도포되지 않게 됨으로써 불량이 야기될 수 있다.

그러나 본 발명은 다곡관(11) 내부에 내부체적보다 적은 량의 불소수지액(12a)을 주입하여 교반코팅성형수단(100)에 의해서 휘둘리듯이 회동시킴에 따라 사방으로 유동되는 불소수지액(12a)에 의해서 내주면 전체에 고르게 코팅 될 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기와 같이 다곡관(11)을 사방으로 회동되게 하면서 150℃의 가공온도로 20-30분간 가열시키게 되면 다곡관(11)의 내주면에 불소수지액(12a)이 달라붙게 되면서 코팅층(피막층)이 형성되는 것이다.

상기와 같이 교반코팅성형과정을 가지게 되면 사방으로 유동되는 불소수지액(12a)이 다곡관(11) 내주면에 접촉되므로 코팅층내에 기포가 제거되고 강한 밀착력을 가지고 두터운 피막층(도막층)을 가지게 된다.

다음, 상기 코팅성형이 완료되면 감속모터(123)와 전기히터(112) 및 모터(113a) 가동이 중지되게 한 후 댐퍼(114a)를 개방시켜서 배기구(114)를 통해서 가열된 공기가 가열처리실(111)로부터 배기되도록 함으로써 탑재처리기(120)를 가열처리기(110)로부터 이탈되게 이동시켰을 때 출입구(111a)를 통해 뜨거운 가열공기가 순간적으로 배기되어 화상을 입게 되는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 가열처리실(111)의 가열된 공기를 배기시킨 다음에 잠금너트구(143)를 해지시키고 탑재처리기(120)를 이동시켜서 가열처리기(110)로부터 이탈되게 하고 다곡관(11)을 분리해 낸다.

교반코팅성형과정이 완료된 다곡관(11)은 배수과정을 거친 후에 열처리과정을 가지게 되는 경우가 있고 또는 배수과정 없이 곧바로 열처리과정이 실시되는 경우가 있다.

상세히 설명하면, 본 발명의 주입밀폐과정에서 일실시예로서 다곡관(11)의 내부 체적 계산을 하고 이 내부체적 보다 작은 량의 불소수지액(12a)을 투입시킨 다곡관(11)의 경우에는 교반코팅성형과정이 완료된 후에 불소수지액(12a)이 잔존하는 상태이므로 다곡관(11)이 식은 후에 다곡관(11)으로부터 밀봉캡(20)를 분리시키고 내부에 잔존하고 있는 불소수지액(12a)을 배수시키는 배수과정을 가진 다음에 열처리과정이 실시된다.

그러나 주입밀폐과정에서 다른실시예로서 다곡관(11) 내주면 면적을 계산하여 그 면적에 코팅되는 양만큼의 불소수지액(12a)을 주입시킨 경우에는 그 불소수지액(12a)이 내주면에서 피착된 상태가 되므로 배수과정을 생략하고 밀봉캡부재(20)만 제거한 후에 곧바로 열처리과정에 들어가도록 실시된다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 열처리과정을 수행하는 열처리수단(150)을 보여 준다.

도 11를 참조하면, 상기 열처리수단(150)은 모터(151) 동력에 의해서 콘베이어로울러(159)에 안내되어 구동되는 콘베이어벨트(152)를 구비하고 상기 콘베이어벨트(152) 상부에는 길다란 터널 형태의 가열통로(153)를 구비하며 상기 가열통로(153)에는 다수의 히터(154)가 설치되는 구성을 갖는다.

상기 콘베이어벨트(152) 위에는 다곡관(11)이나 이후에 다시 설명되는 직관들이 얹혀져서 길다란 가열통로(153)를 따라 이송되게 되며, 이때 내주면에 도포된 불소수지액이 건조되게 열처리 되면서 고형화 상태가 된다. 부호 158은 배기구를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 상기 콘베이어벨트(152)는 한쌍의 가이드로울러(155) 사이에서 구동되는 웨이트로울러(156)가 콘베이어벨트(152)를 하측방향으로 항시 가 압하는 상태가 되기 때문에 콘베이어벨트(152)가 항상 긴장된 상태를 유지하면서 구동하게 됨으로써 그 위에 얹혀져서 이동되는 배기가스관들이 처짐이나 콘베이어벨트(152)와의 슬립현상이 없이 이동되므로 일정한 이송속도로 이동하게 된다.

그러므로 콘베이어벨트(152)를 따라 이동되는 배기가스관이 설정된 건조시간에 가열통로(153)를 통과할 수 있게 되고 그로 인해 양호하게 열처리가 된 양질의 제품을 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 열처리과정에서는 열처리수단(150)의 가열통로(153)에서 380℃의 고온의 열처리온도에서 15-20분 동안 다곡관(11)을 이동시키게 된다.

이때, 배수과정을 거친 다곡관(11)은 내주면에 코팅된 불소수지액이 건조되고 열처리됨으로써 불소수지액이 고형화 상태로 되면서 불소수지층(12)이 되는 것이고, 배수과정 없이 곧바로 열처리과정을 갖게 되는 다곡관(11)의 경우에는 내주면에서 고형화되어 있는 불소수지층(12)이 열처리과정에 의해서 조직이 안정화되고 보다 더욱 단단해져서 경도와 강도가 높아지는 상태가 되는 것이기 때문에 본발명은 교반코팅성형과정에서 곧바로 열처리과정을 갖도록 실시되는 것이 바람직하다.

상기 열처리과정이 완료된 후에는 다곡관(11)을 상온에서 서냉시켜 냉각되게 하는 냉각과정이 실시됨으로써 도 13에 보인 바와 같이 다곡관(11)의 내주면에 고형화 된 불소수지층(12)을 갖게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 실시되는 직관은 통상 500㎜ 이상의 직경에 1.5m의 길이를 갖는 것을 의미하며, 이러한 직관은 직경이 크기 때문에 콤프레샤에서 5-7㎏/㎠의 공기압을 가지는 압축공기를 공급받아 스프레이건 또는 스프레이기에 의해서 불 소수지액이 분사되도록 하여 직관 내주면에 분사되도록 하는 스프레이 도포과정이 실시된다. 상기 콤프레샤의 압축공기와 스프레이건을 이용하여 액체가 도포되게 하는 장치는 이미 알려진 것이므로 상세한 도면과 설명은 생략 한다.

상기 스프레이 도포과정에서 불소수지액의 도포 두께는 30㎛-5㎜ 두께 범위로 도포될 수 있으며 불소수지액의 물질 특성상 수회에 걸처 반복 도포될 수 있고 도포두께를 조절할 수 있기 때문에 배기가스관을 통과하는 배기가스의 종류에 따라 도포되는 불소수지액 도포 두께를 결정되어 도포시키게 된다.

다음, 직관은 도 1에 도시된 바와 같이 곧바로 열처리과정을 갖도록 한 후 냉각과정을 갖도록 하여 완료된다.

상기 직관의 열처리과정은 도 11 및 도 12에 도시되고 이미 설명된 바 있는 열처리수단(150)에 의해서 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 상기한 제조과정과 장치에 의해서 제조되는 것일 뿐만 아니라 반복도장으로 인한 열화(탈화)가 없으므로 비숙련자도 수월하게 제조할 수 있고 제조시간을 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명은 제조과정이 모두 완료되면 도 13과 같이 내주면에 불소수지층(12)을 갖는 다곡관 및 직관을 얻게 되고 불소수지층(12) 두께는 30-50㎛로 코팅되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 다곡관 및 직관은 이하에서는 배가스관(10)이라고 명칭하고 설명하기도 한다.

본 발명에 의해 얻게 되는 배기가스관(10)은 내주면에 코팅되는 불소수지액은 용융온도가 낮고 유동성이 좋기 때문에 코팅과정에 핀홀이 없는 불소수지층(12) 을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명과 같이 배기가스관의 내주면에 코팅층이 형성되게 하는 것으로서 도금처리되게 하는 방법이 있을 수 있으며 본 발명의 이해를 돕기 위해 상기와 같이 관 내주면에 도금층을 형성시키는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

즉, 배기가스관 내주면에 도금층을 형성시키기 위해 도금처리를 하게 되면 도금처리 자체가 유동성 없이 도금되는 것이기 때문에 도금층에 핀홀이 발생되는 경우가 많으며 사실상 핀홀 여부 검사를 위해서는 상당한 비용이 소요되기 때문에 경제성이 없으므로 현실적으로 핀홀 검사가 불가능하다고 할 수 있다.

그러므로 배기가스관의 내주면의 도금층에 핀홀이 있으면 배기가스관 자체가 부식되고 도금층이 탈리되어 배기가스관의 부식방지 및 파우더 부산물의 부착방지 기능이 현저히 저하되거나 상실되는 단점을 가지게 된다.

그러나 본 발명은 제조과정에 불소수지층에 핀홀이 발생되지 않게 되므로 핀홀 검사과정이 필요 없게 할 뿐만 아니라 배기가스관의 부식방지 및 파우더 부산물 부착방지 기능을 충실히 할 수 있게 되는 것이고 그로인해 제품 신뢰성을 높이고 제조 원가절감이 도모되어 양질의 제품을 보다 저렴하게 보급할 수 있게 한다.

그리고 본 발명은 배기가스관(10) 내주면에 있는 불소수지층(12)은 물질특성상 거의 모든 물질이 달라 붙지 않는 것으로서, 상대적으로 점착성이 아주 강한 물질이나 재료의 경우에도 일단 붙었다 하더라도 쉽게 분리되는 비점착성을 갖는다.

또한, 불소수지층(12)의 마찰계수는 부하, 미끄러지는 속도, 사용된 불소수지 코팅의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 일반적으로 0.05-0.20 정도의 저마찰계 수를 가지며, 불소수지층(12)의 표면은 기름이 잘 묻지 않기 때문에 청소가 용이하며 많은 경우 자동적으로 청결이 유지되는 비유성이 있다.

또한, 불소수지층(12)은 최고 290℃까지 연속 사용이 가능하며 적절한 통풍 조건하에서는 최고 350℃까지 간헐적으로도 사용할 수 있는 내열성이 있고, 광범위한 주파수대에 걸처 높은 절연성 및 낮은 손실률과 높은 저항을 가지고 있는 전기적 특성도 있다.

그리고 극히 낮은 온도(- 270℃)에서도 물리적 특성을 읽지 않는 저온 안정성이 있으며, 일반적으로 화학적 환경에 영향을 받지 않는 내화학성 및 내약품성이 있다.

그러므로 내주면에 불소수지층(12)이 있으므로 배기가스관(10)은 유독성가스 및 부식성가스에 의한 부식 방지가 되는 것일 뿐만 아니라 그 불소수지층(12)이 비점착성이 높기 때문에 배기가스에 포함되어 있는 파우더 부산물이 배기가스관(10) 내주면에 부착되지 않게 되거나 또는 부착되어도 배기압력을 가진 배기가스에 의해 쉽게 탈리됨으로써 파우더 부산물이 부착 방지되는 것이다.

그리고 본 발명에서 가장 중요한 요소는 비점착성이다. 비점착성이란 다른 물질이 잘 달라 붙지 않고 달라 붙어도 잘 떨어진다는 것을 의미하는 것으로서, 이러한 비점착성은 접착에너지, 마찰계수 및 임계표면장력, 물에 대한 접촉각등의 수치와 실험에 의하면 다음과 같다.

일반적으로 모든 물질들은 잘 달라 붙는 고유한 접착에너지가 있으며 [표1]은 이러한 접착에너지에 대한 다른 물질간의 비교표를 나타낸다.

[표1] 물질간 접착에너지 비교표

물 질(소재)	접착에너지(dyne/㎝)
불소수지	42
폴리에틸렌	75
알루미늄(전해연마됨)	145

상기 [표1]에서 접착에너지가 낮을 수록 다른 물질이 잘 붙지 않게 되는 것으로서, 불소수지층의 접착에너지가 낮은 것을 알 수 있고 그로 인해 불소주지층(12)에는 파우더 부산물이 잘 달라 붙지 않게 된다.

또한, 모든 물질은 규정된 다른 물질과 부딪쳤을 때 일어 나는 마찰의 힘을 수치로 나타내는 마찰계수가 있으며, [표2]는 수지 종류간의 비교표를 나타 낸다.

[표2] 수지간 마찰계수 비교표

물 질(소재)	마찰계수
불소수지	0.04
폴리에틸렌	4
나이론	3

상기 [표2]에서 마찰계수가 낮을 수록 마모가 적은 것으로서, 불소수지층(12)은 마찰계수가 매우 낮기 때문에 배기가스에 의해서 마모되는 마모율이 적으므로 배기가스가 잘 통과될 수 있게 되는 것이고 배기가스가 잘 통과된다는 것은 파우더 부산물도 잘 달라 붙지 않고 잘 통과된다는 것일 뿐만 아니라 불소수지층(12)이 배기가스관(10)에 채용되어도 마모가 적으므로 가스관의 역할을 충실히 수행할 수 있게 되는 것이다.

다음의 [표3]은 수지 종류간의 임계표면장력 비교표를 나타낸 것이다.

[표3] 수지간 임계표면장력 비교표

물 질 (소재)	임계표면장력(dyne/㎝)
불소수지	17.8
폴리에틸렌	31
나이론	46

상기 [표3]에서 임계표면장력 수치가 낮을 수록 다른 물질이 잘 떨어지는 것을 나타내는 것으로서, 불소수지층(12)의 임계표면장력이 다른 물질보다는 매우 낮은 것을 알 수 있으며 불소수지층(12)에 파우더 부산물이 달라 붙기 어려울 뿐만 아니라 달라 붙는다고 하여도 배기가스의 송풍력에 의해서 쉽게 떨어져서 배기가스와 함께 배출되게 되는 것이다.

그리고 물에 대한 접촉각은 물질 표면에 물을 떨어 뜨려 물의 표면장력 특징을 사진으로 촬영하여 접촉각도를 수치로 나타낸 것이며, 접촉각 수치가 높을 수록 비점착성이 좋은 것을 나타내는 것으로서, [표4]는 다른 물질간의 물에 대한 접촉각을 비교한 것이다.

[표4] 다른 물질간의 물에 대한 접촉각 비교표

물질(소재)	물에 대한 접촉각(각도)
가공 미처리된 스테인레스	79 도
가공 미처리된 티타늄	80 도
가공 미처리된 강철	73 도
가공 미처리된 유리	<5 도
불소수지	114 도

상기 [표4]에 의하면 물에 대한 접촉각이 스테인레스등 다른 물질보다는 불소수지가 매우 높은 것으로 나타나고 있으므로 불소수지층(12)은 비점착성이 매우 월등한 것으로 나타나고 있다.

한편, 스테인레스관에 무전해복합도금을 한 배기가스관과 스테인레스관에 불소수지층을 갖는 본 발명의 배기가스관을 제조하여 각각 물에 대한 접촉각을 실험하여 보았다.

상기 무전해 복합도금한 제품 사진을 나타낸 도 14를 보면 물에 대한 접촉각 이 49-63도로 나타나고 있고, 본 발명이 실시된 제품 사진을 보인 도 15를 보면 접촉각이 84-85도임을 보여 준다.

상기 실험에 의하면 무전해 복합도금한 배기가스관 보다는 본 발명의 배기가스관의 물에 대한 접촉가 수치가 매우 높은 것을 알 수 있고 접촉각 수치가 높을 수록 비점착성이 좋은 것이므로 본 발명의 배기가스관은 매우 월등한 비점착성을 가지는 것이 실험 결과 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의해서 배기가스관의 내주면은 월등한 비점착성과 저마찰계수를 가지며 비유성, 내열성, 전기적 특성, 저온 안정성, 내화학성, 내구성 및 저마찰계수를 갖게 되는 것이기 때문에 유독성, 부식성가스로부터 부식 방지가 되고 파우더 부산물 및 고체 생성물이 부착되어 퇴적되는 것이 미연에 방지되는 배기가스관을 얻게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 반도체제조설비용 배기가스관을 일실시예로서 설명되었지만 이것에 한정되는 것은 아닐 뿐만 아니라 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다얄하게 변형 실시될 수 있는 것이므로 본 발명의 기술사상과 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 적용되고 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스관의 제조방법을 보인 과정도,

도 2는 본 발명에 따른 다곡관의 주입과정을 설명하는 종단면도,

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 교반코팅성형수단의 개폐된 상태를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명의 교반코팅성형수단의 동력전달 상태를 설명하는 단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 교반코팅성형수단의 전기히터 채용 구조를 보인 일측면도 및 정면 구성도,

도 8은 본 발명의 교반코팅성형수단의 탑재처리기 잠금상태를 설명하는 평면도,

도 9는 본 발명에 따른 다곡관이 행거대에 걸린 상태를 보인 사시도,

도 10은 본 발명에 따른 다곡관이 회동되는 것을 설명하는 개략 작용 설명도,

도 11은 본 발명에 따른 열처리수단을 보인 구성도,

도 12는 본 발명에 따른 열처리수단 구동부의 개략 구성도,

도 13은 본 발명에 의해 제조된 배기가스관의 단면 구성도,

도 14는 본 발명의 이해를 돕기 위해 복합도금된 배기가스관 제품의 접촉각 실험사진,

도 15는 본 발명에 의한 배기가스관의 접촉각 실험사진이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 배기가스관 11 ; 다곡관

12 ; 불소수지층 20 ; 밀봉캡부재

100 : 교반코팅성형수단 110 : 가열처리기

111 ; 가열처리실 112 : 전기히터

120 : 탑재처리기 125 : 횡동회전체

135 : 종동회전체 150 : 열처리수단

Claims (10)

1. 삭제
2. 스테인레스재의 다곡관과 직관으로 구분되는 배기가스관의 내주면을 부식방지와 파우더 부착방지가 되게 제조하는 것으로서;

   상기 다곡관은 내부체적보다 작은량의 불소수지액을 구멍에 투입시키고 상기 불소수지액 누출을 차단하기 위해 다곡관 구멍들이 밀폐되게 하는 주입밀폐과정과; 상기 다곡관을 150℃로 가열하는 가열처리실 내에서 횡동방향과 종동방향으로 20-30분간 동시에 회전되게 하여 다곡관 내부에 있는 불소수지액이 사방으로 유동되어 다곡관 내주면에 불소수지액이 코팅 성형되도록 하는 교반코팅성형과정과; 상기 다곡관 내부에 잔존하는 불소수지액을 배출시키는 배수과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 380℃를 유지하는 가열통로를 15-20분간 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 불소수지액이 열처리되어 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉되도록 하는 냉각과정으로 이루어지고;

   상기 직관은 내주면에 압축공기에 의해 불소수지액이 분사되게 도포되도록 하는 스프레이도포과정과; 상기 다곡관이 컨베이어벨트를 따라 380℃를 유지하는 가열통로를 15-20분간 이동하는 과정에 열에너지를 전달받아 열처리되어 불소수지층으로 경화되도록 하는 열처리과정과; 상기 다곡관을 상온에서 서냉 되도록 하는 냉각과정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 출입구를 일측에 갖는 하우징에 의해 형성되고 전기히터에 의해 가열되는 가열처리실과, 상기 가열처리실을 배기시키는 댐퍼를 가진 배기구와, 상기 가열처리실 하부에 설치되는 레일를 갖는 가열처리기와;

   상기 레일에 안내되어 가열처리실 내로 출입되도록 하기 위한 차륜을 갖는 "L"자형의 하우징과, 상기 하우징 상부에서 감속모터 동력에 의해 x축중심선을 중심으로 회동되는 횡동회전체와, 상기 횡동회전체 내부에서 y축중심선을 중심으로 회동되고 밀봉캡부재로 밀봉된 다곡관이 걸림되는 다수의 행거대가 설치된 종동회전체를 구비한 탑재처리기를 갖는 교반코팅성형수단에 의해 다곡관이 사방으로 회동되어 내부에 충진된 불소수지액이 내주면에 코팅되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가열처리실 내에는 가열온도를 균일하게 하고 일정하게 유지하기 위한 모터 동력으로 회전되는 순환팬과 온도감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 횡동회전체의 일측부에는 감속모터 동력으로 회전되는 횡동회전관축이 하우징을 관통하여 회동회전체 일측에 고정되어 지지되고 상기 횡동회전체의 타측부는 하우징에 고정된 축지지대에 회동가능하게 지지된 지지축에 지지되어 횡동회전체가 회전되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 종동회전체는 횡동회전체 내부에 설치된 종동회전축에 고정되어 회동가능하게 설치되고 횡동회전체 일측의 회동회전관축을 관통하고 감속모터 동력을 전달받는 베벨회전축과 종동축이 구동베벨기어와 종동베벨기어에 의해 동력 전달되고 상기 종동축과 종동회전축이 한쌍의 체인기어와 체인으로 동력 전달되어 종동회전체가 회전되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조장치.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 행거대에 걸림되는 다곡관은 행거대의 행거구멍과 다곡관을 밀폐하는 밀봉캡의 걸림공에 각각 걸림되는 행거걸이구에 의해 걸림되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관 제조장치.
10. 스테인레스재의 다곡관과 직관으로 이루어지는 배기가스관으로서;

    상기 다곡관 내부에 불소수지액을 주입시키고 150℃에서 20-30분간 사방으로 교반시켜 내주면에 불소수지액이 코팅되게 한 후 380℃에서 15-20분간 열처리되게 하고 서냉시켜 다곡관 내주면에 불소수지층을 가지며, 상기 직관은 불소수지액을 내주면에 분사시켜 도포되게 한 후 380℃에서 15-20분간 열처리되게 하고 서냉시켜 내주면에 불소수지층을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비용 배기가스관.

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