KR200452250Y1 - 단일층 브레이크 씰 - Google Patents

Abstract

본 고안은 브레이크 씰에 관한 것으로, 브레이크 씰의 외측 둘레를 형성하는 제1 두께를 갖는 테두리부; 상기 브레이크 씰의 테두리부 안쪽 부분을 형성하며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 중심부; 및 상기 중심부에 형성된 절취홈을 포함하고, 이 때 상기 테두리부, 중심부, 및 절취홈이 일체로 형성된 것을 특징으로 하고, 보다 간단하고 저렴한 제조원가로 생산 가능하고 실제 사용시에도 찢어짐이 일정하도록 하여 파티클 발생을 방지하고 공정의 청정도를 높여 최종적으로 장비의 유지보수 비용과 리스크를 낮추는 효과를 가진다.

Description

단일층 브레이크 씰{One Layer Break Seal}

본 고안은 반도체 LCD 제조용 감광제 및 초순수 화학약품(chemical)의 저장 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학약품(감광제) 저장 용기에 사용되는 브레이크 씰(break seal)에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 LCD를 제조하는 공정에는 다양한 종류의 화학약품이 공급되도록 하고 있다. 이들 화학약품은 통상 별도의 저장 용기에 일정량이 저장되어 설비의 공급 파이프에 결합됨으로써 필요시마다 공급 파이프를 통해 제조설비에 공급되고 있다.

이와 관련하여 도1a 및 도1b는 화학약품을 저장하고 공급하기 위한 종래의 저장용기(10)의 분해 단면도 및 결합 단면도를 각각 나타내고 있는데, 저장용기(10)는 크게 화학약품을 담아두는 라이너(liner:4)와 라이너(4)를 담아두는 캐니스터(canister:6), 그 마개 역할을 하는 클로저(closure) 세트(2), 화학약품의 내부 공급 통로인 딥튜브(dip-tube:5), 및 화학약품을 빼내어 사용하기 위한 디스펜스 커넥터(1)로 이루어진다. 클로저 세트(2)는 상부와 하부로 나뉘는데, 화학약품을 충진한 후 이송시에는 두 부분을 체결한 상태로 이동하고, 화학약품을 사용할 때는 상부의 캡을 분리하고 디스펜스 커넥터(1)를 체결하여 약품을 뽑아내도록 구성된다.

브레이크 씰(break seal: 20)은 하부의 클로저 세트(2)의 가운데 부분에 삽입되어 내부와 외부간 기밀을 유지하여 캐니스터(6) 내부로 이물질이나 빛이 유입되는 것을 차단함으로써 화학약품을 보호하고 외부로 새어 나오는 것을 방지한다. 반도체 제조 공정에서, 화학약품을 사용하기 위해 클로저 세트(2)의 상부 캡을 분리한 후 디스펜스 커넥터(1)를 브레이크 씰(20) 상부로부터 가압함으로써 브레이크 씰(20)이 찢겨지면서 커넥터(1)가 체결된다. 그러므로 브레이크 씰(20)은 저장 용기(10)의 이송간에는 외부 충격으로부터 내부 화학약품을 보호할 정도로 충격과 압력에 파손되지 않아야 하지만, 화학약품을 사용하기 위해 디스펜스 커넥터(1)를 가압 및 체결할 때에는 쉽게 찢겨져서 사용이 용이해야 한다.

이러한 브레이크 씰(20)의 종래의 구성을 도2를 참조하여 설명하기로 한다. 도2a는 종래의 브레이크 씰(20)의 평면도이고 도2b는 도2a의 A-A' 선을 따라 브레이크 씰을 절단했을 때의 단면도이다. 도2a에 도시된 것처럼 브레이크 씰(20)의 중심부에는 중심에서 방사상으로 절취선(25)이 뻗어있다. 절취선(25)은 브레이크 씰(20)의 표면에 미리 칼자국을 형성한 것으로, 디스펜스 커넥터(1)가 가압되어 체결될 때 브레이크 씰(20)이 쉽고 일정하게 찢어지도록 하는 역할을 한다. 도시된 구성에서는 8개의 절취선(25)이 서로 45도 간격으로 배치되어 있다. 도2b에서 알 수 있듯이 기존의 브레이크 씰(20)은 2층 구조(2-layer)로 이루어지는데, 상부 층은 라미네이트 처리된 PE 발포 폼(foam)이고 하부 층은 PTFE 필름으로 각각 구성된다. 이 두개의 층은 접착제에 의해 본딩 접합되어 있다.

그러나 구조적으로 2층 방식은 기존 브레이크 씰은 제조 공정 및 관리 항목이 많고 따라서 제조원가가 높으며 찢어짐도 일정하지 않으며 발포(foam) 재질의 소재를 사용함으로써 이물질(파티클)의 발생율이 높다는 문제점이 있다.

구체적으로 디스펜스 커넥터(1)가 브레이크 씰(20)을 가압하여 체결될 때 브레이크 씰(20)이 도3a에서와 같은 형태로 찢어지는 경우가 있고 이에 따라 도3b에서 처럼 브레이크 씰(20)에서 분리된 파티클(29)이 저장 용기의 내부에 떨어지게 된다. 파티클(29)의 크기는 제각각인데, 거대 파티클의 경우 저장용기 내부 구조물의 구멍을 막아 화학약품의 원활한 공급을 방해하며 미세 기포(Micro Bubble)를 형성하여 최종적으로 수율 및 품질 저하를 야기하고, 중간 크기의 파티클은 장비의 마이크로 필터에서 필터링이 되지만 이로 인해 필터의 성능 저하로 유지/보수 비용의 증가를 야기한다. 또한 미세 파티클은 저장 용기 내부의 화학약품과 함께 공정에 흡입되어 미세 공정 기술 제어에 위해 요인으로 작용하여 반도체 제품의 품질 저하를 야기한다.

종래 브레이크 씰(20)의 또 다른 문제점으로는 도4b에 도시한 것처럼 브레이크 씰(20)이 디스펜스 커넥터(1)와 딥 튜브(5) 사이에 끼이는 문제가 있다. 도4a는 브레이크 씰(20)이 제대로 찢어지며 커넥터(1)가 캐니스터(6)에 체결되는 일반적인 조립 상태인데, 때때로 도4b와 같이 브레이크 씰(20)이 커넥터(1)의 최하단 단부와 딥 튜브(5)의 상단 사이에 간섭을 일으켜서 커넥터(1)가 정확히 삽입되지 못하는 경우가 발생하고, 이에 따라 제대로 밀봉이 되지 않아 기포가 발생하거나 원활한 화학약품의 공급을 방해하게 된다.

그 외에도, 발포 폼(21)에 절취선(25)이 형성되어 있더라도 완전히 막혀있는 필름(23)과 접착이 되어 있기에 커넥터(1)가 이를 관통할 경우 브레이크 씰(20)의 한쪽 면으로 치우치는 등의 찢어짐 형태로 인해 브레이크 씰(20)의 일정하지 못한 형상으로 찢어져서 커넥터(1)가 손상될 우려가 있고, 또한 기존 발포 폼(21)과 필름(23)의 접합을 위한 접착 물질을 지속적으로 사용할 경우 접착 물질이 저장 용기내의 화학약품에도 유입되어 화학약품을 오염시키고 순도를 저하시키는 문제를 야기하기도 한다.

본 고안은 위와 같은 종래의 2층 구조 브레이크 씰의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단하고 저렴한 제조원가로 생산 가능하고 실제 사용시에도 찢어짐이 일정하도록 하여 파티클 발생을 방지하고 공정의 청정도를 높여 최종적으로 장비의 유지보수 비용과 리스크를 낮출 수 있는 브레이크 씰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안의 브레이크 씰은, 브레이크 씰의 외측 둘레를 형성하는 제1 두께를 갖는 테두리부; 상기 브레이크 씰의 테두리부 안쪽 부분을 형성하며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 중심부; 및 상기 중심부에 형성된 절취홈을 포함하고, 이 때 상기 테두리부, 중심부, 및 절취홈이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 브레이크 씰에 의해 기존에 비해 연신율, 인장강도, 표면마찰계수 등을 개선함으로써 브레이크 씰이 절취홈을 따라 일관성있게 갈라져서 찢어지도록 하여 파티클의 발생을 제거하고 브레이크 씰이 딥 튜브에 끼이는 끼임 현상의 발생도 제거할 수 있다. 또한 LDPE를 재료로 하여 대량생산에 적합한 사출방식으로 단일층의 브레이크 씰(30)을 제조함으로써 제조원가를 줄이고 부품의 단일화와 그에 따른 공정 및 관리 포인트 감소로 인해 생산 및 공급 비용을 크게 절감하는 효과를 가진다.

도1a 및 도1b는 화학품 저장 및 공급 용기의 분해 단면도 및 결합 단면도.
도2a는 종래의 브레이크 씰의 평면도.
도2b는 도2a의 A-A' 선을 따라 브레이크 씰을 절단한 단면도.
도3a 및 도3b는 종래의 브레이크 씰을 사용할 때의 찢김형태 및 파티클 발생을 나타내는 도면.
도4a 및 도4b는 종래 브레이크 씰을 사용할 때의 문제점을 도식적으로 나타내는 도면.
도5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 브레이크 씰의 사시도
도5b는 도5a의 브레이크 씰의 평면도.
도5c는 도5b의 B-B' 선을 따라 브레이크 씰을 절단한 단면도.
도5d는 도5c의 "A" 부분을 확대한 확대도.
도6은 본 고안의 브레이크 씰을 사용할 때의 찢김형태를 나타내는 도면.

본 고안의 브레이크 씰(30)의 기본적 역할을 도1을 참조하여 설명한 종래의 브레이크 씰(20)과 같다. 즉 화학약품을 캐니스터(6) 내부의 라이너(4)에 충진한 후 딥 튜브(5)를 삽입하고 캐니스터의 주입구에 클로저 세트(2)를 장착하여 마감한 후 운송과 보관을 하고, 이 때 클로저 세트(2)의 하부에 브레이크 씰(30)이 장착되어 있어서 내부 화학약품과 외부를 차단한다. 공정에서 화학약품을 사용할 때에는 클로저 세트(2)의 상부 캡을 분리하고 디스펜스 커넥터(1)를 브레이크 씰(30)에 가압하여 체결함으로써 사용 준비가 끝나게 된다.

이하 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 도5는 본 고안의 일 실시예에 따른 브레이크 씰(30)을 도시하고 있는데, 도5a는 브레이크 씰(30)의 사시도, 도5b는 평면도, 도5c는 도5b의 B-B' 선을 따라 절단했을 때의 단면도, 그리고 도5d는 도5c의 "A" 부분을 확대한 확대도이다.

도5에 도시된 것처럼 브레이크 씰(30)은 전체적으로 단일층의 수지로 형성된 원판 형상을 하고 있고, 두께(H1)를 갖는 테두리부(31) 및 상기 두께(H1) 보다 H2 만큼 얇은 두께를 갖는 중심부(33)로 구성된다.

바람직한 일 실시예에서 브레이크 씰(30)의 전체 직경(D1)은 34.85 내지 34.95mm 이고, 중심부(31)의 직경(D2)은 22 내지 24mm 이다. 보다 바람직하게, D1은 34.90mm 이고 D2는 23mm 이다. 또한 테두리부의 두께(H1)는 1.45 내지 1.55mm 이고, 중심부(31)의 두께는 그보다 H2(0.5mm) 만큼 얇은 1.4 내지 1.5mm 이다. 보다 바람직하게, 테두리부 두께(H1)는 1.5mm 이고 중심부 두께는 1.45mm 이다.

중심부(33)에는 디스펜스 커넥터(1)가 가압되어 체결될 때 브레이크 씰(30)이 일정하게 찢어지도록 역할을 하는 절취홈(35)이 형성되어 있는데, 도시된 실시예에서 8개의 절취홈(35)이 브레이크 씰(30)의 중심에서부터 방사상으로 소정 길이만큼 형성되어 있고 서로 45도 간격으로 이격되어 있다. 일 실시예에서 방사상으로 뻗어있는 절취홈(35)의 직경(D3)은 19 내지 21mm 이고, 보다 바람직하게는 20mm이다. 한편 도시된 실시예에서는 절취홈(35)이 8개로 이루어진 것으로 도시하였지만 절취홈의 개수는 변경될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 예컨대 6개의 절취홈이 각각 60도 만큼 서로 이격되어 형성될 수 있고, 12개의 절취홈이 각각 30도 만큼 서로 이격되어 형성될 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.

본 고안의 절취홈(35)은 도2에 도시된 종래 브레이크 씰(20)의 절취선(25)과 상이한데, 가장 큰 차이점은 종래 브레이크 씰(20)의 절취선(25)은 PE 발포 폼(21)을 우선 형성한 후 그 상부 표면에 칼자국으로 홈을 낸 것이고, 반면 본 고안에서는 사출성형에 의해 브레이크 씰(30)을 제조할 때 절취홈(35)도 일체로 형성한다. 따라서 그 형태도 절취선과 같이 단순한 칼자국이 아니라 소정 폭을 갖는 홈의 형태를 가지고 있고, 이러한 브레이크 씰 구조에 의해, 디스펜스 커넥터(1)가 브레이크 씰(30)을 가압할 때 브레이크 씰(30)이 보다 용이하면서도 일관성 있게 찢어질 수 있도록 한다.

또한 본 고안의 일 실시예에서 테두리부(31)의 모서리의 상부에 각도(r) 만큼 경사를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 브레이크 씰(30)이 클로저 세트(2)에 삽입될 때 조립이 원활하도록 한다. 바람직한 일 실시예에서 각도(r)는 대략 30도 이다. 한편 도5c에서 브레이크 씰(30)의 중심 부분을 "A"로 표시하고 이의 확대도를 도5d에 도시하였는데, 도면에서 알 수 있듯이 브레이크 씰(30)의 중심의 하부에는 브레이크 씰(30)의 하부 표면보다 약간 돌출된 돌출부(37)가 형성되어 있어서 브레이크 씰(30)이 외부의 의도치 않은 압력 때문에 쉽게 찢어지지 않도록 한다.

본 고안의 실시예에서 브레이크 씰(30)은 수지(resin)의 단일층으로 형성되는데, 본 고안의 브레이크 씰에 적합한 소재는 다음과 같은 요건을 충족해야 한다.

가. 전자 재료에 적합한 재료로서 금속 용출물이 적어야 한다. 금속 용출물의 함유량은 ICP-MS(유도결합 플라즈마 질량분석기)와 같은 질량 분석기로 ppb 단위로 분석된다.

나. 저장 용기(10)에 저장되는 화학약품을 외부 영향(예컨대 빛)으로부터 보호할 수 있어야 한다. 예를 들어, 저장 용기(10) 내부에 저장되는 화학약품이 자외선에 민감할 경우 수지에 UV 첨가제와 색소 첨가제를 배합하여 브레이크 씰을 제조하며, 이와 같은 각종 첨가제와 결합하여 화학약품을 빛의 변성으로부터 보호하여야 한다.

다. 브레이크 씰의 제조시 파티클이 발생하지 않도록 하여야 하고, 구체적으로 소정 품질조건(@ 0.3㎛/1L < 5ea)을 만족해야 한다.

라. 치수공차의 최적화를 위해 사출흐름성(MFR)이 좋은 수지를 사용해야 한다.

본 고안의 고안자는 이상과 같은 요구조건을 만족할 수 있는 재료로서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지가 가장 최적화된 재료임을 발견하여 이를 브레이크 씰(30)의 재료로 선택하였고, 보다 바람직한 실시예에서 본 고안의 브레이크 씰(30)은 LDPE 수지 중에서도 LDPE-722 수지로 형성된다. LDPE 수지는 고순도 원료로서 브레이크 씰을 LDPE로 제조함으로써 순도를 일정하게 유지하면서 원료의 비용을 대폭 절감할 수 있고 제조방법에서도 절취홈을 포함한 브레이크 씰(30) 전체를 일체로 성형하는 사출방식을 채택함으로써 제조원가를 절감할 수 있다.

또한 본 고안에서는 브레이크 씰의 제조 후 세정 작업을 행하며 이를 통해 세정품질을 보증하고 있다. 예컨대 일 실시예에서 세정을 위한 클린룸의 환경조건을 소정 요건(Class 100 이하, DIW @0.2㎛<50ea, N2 순도 99.9999%)을 만족하도록 한다.

위와 같이 본 고안에서는 LDPE를 재료로 하여 대량생산에 적합한 사출방식으로 단일층의 브레이크 씰(30)을 제조함으로써 브레이크 씰에 드는 제조원가를 줄이고 부품의 단일화와 그에 따른 공정 및 관리 포인트 감소로 인해 생산 및 공급 비용을 크게 절감할 수 있다. 즉 기존의 2층 구조의 브레이크 씰(20)에서는 제품 생산을 위해 여러 공정 및 파트가 필요한 만큼 예상하지 못한 변수가 그만큼 리스크로서 작용하였으나 본 고안의 사출성형에 의한 단일층 브레이크 씰(30)에서는 이 문제점이 개선되어 발생가능한 위험요소를 최소화하고 보다 안정적이고 신뢰성 높은 제품을 공급할 수 있게 된다.

본 고안의 브레이크 씰(30)을 사용할 경우의 효과를 도6을 참조하여 설명한다. 도6은 본 고안의 브레이크 씰을 사용할 때의 찢김형태를 나타내는 사진으로, 디스펜스 커넥터(1)를 브레이크 씰(30)에 가압하였을 때 브레이크 씰(30)이 찢어진 모습을 보여준다. 도6과 도4a와 비교하여 알 수 있듯이 본 고안의 브레이크 씰(30)의 경우 절취홈(35)을 따라 브레이크 씰이 일정하게 찢어지고, 이로 인해 도4b에서와 같은 파티클(29)이 발생하지 않았다. 사출성형에 의한 단일층 브레이크 씰(30)을 사용함으로 인해 연신율, 인장강도, 표면마찰계수 등이 개선됨으로 인해 브레이크 씰(30)이 절취홈을 따라 더욱 일관적으로 갈라지게 되었고 또한 도3에서와 같은 끼임 현상도 발생이 현저히 줄어들었음을 알 수 있다.

이상에서 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 고안은 상술한 특정 실시예에 한정되지 않는다. 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 하기에 기재된 특허청구범위 내에 있게 된다.

1: 디스펜스 커넥터 2: 클로저 세트
5: 딥 튜브 6: 캐니스터
10: 저장용기 20,30:브레이크 씰
21: 발포 폼 23: PTFE 필름
25: 절취선 29: 파티클
31: 테두리부 33: 중심부
35: 절취홈 37: 돌출부

Claims (11)

1. 화학약품용 저장용기의 밀봉을 위해 사용되는 원판 형상의 브레이크 씰에 있어서,
   상기 브레이크 씰의 외측 둘레를 형성하는 제1 두께를 갖는 테두리부(31);
   상기 브레이크 씰의 테두리부 안쪽 부분을 형성하며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 중심부(33); 및
   상기 중심부에 형성된 절취홈(35)을 포함하고,
   상기 테두리부, 중심부, 및 절취홈이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절취홈은 다수개의 절취홈으로 구성되고 각각의 절취홈은 브레이크 씰의 중심에서 방사상으로 소정 길이만큼 뻗어 있고 서로 동일한 각도만큼 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다수개의 절취홈이 8개의 절취홈이고 상기 각도가 45도인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 테두리부(31)의 모서리의 상부에 각도(r) 만큼 경사가 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 브레이크 씰의 중심의 하부 표면에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 브레이크 씰이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지로 사출성형 방식에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 브레이크 씰의 전체 직경(D1)이 34.85 내지 34.95mm 이고, 중심부(31)의 직경(D2)이 22 내지 24mm 이고, 상기 테두리부의 두께(H1)가 1.45 내지 1.55mm 이고, 중심부(31)의 두께가 1.4 내지 1.5mm 인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 직경(D1)이 34.90mm 이고, 직경(D2)이 23mm 이고, 상기 테두리부 두께(H1)가 1.5mm 이고 중심부 두께가 1.45mm 인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 절취홈의 직경(D3)이 19 내지 21mm인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 절취홈의 직경(D3)이 20mm인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
11. 제 4 항에 있어서, 상기 각도(r)가 30도인 것을 특징으로 하는 브레이크 씰.
    

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