KR20110119273A - 불소수지 기판홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치 - Google Patents

불소수지 기판홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼, 태양광 웨이퍼 등의 기판을 거치하여 세정 등의 공정을 행하는 불소수지 기판 홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치에 관한 것으로, 흡입 유닛을 이용하여 상기 서포트 플레이트의 자세를 미리 정해진 상태로 정확하게 정렬시키고, 동시에 기판지지 파이프도 파이프 거치치구에 의해 미리 정해진 위치에 정확히 정렬됨에 따라, 가열 유닛으로 가열되어 용융 상태로 된 다수의 기판지지 파이프의 양단이 서포트 플레이트에 모두 정렬된 상태로 가압하도록 구성됨으로써, 상호 정확한 위치로 정렬된 다수의 기판지지 파이프와 서포트 플레이트를 한꺼번에 동시에 융착 결합시키는 것이 가능해져, 제작 시간이 크게 단축되어 생산성이 크게 향상되고, 종래의 용접 방식에 비하여 제작 공정에서 발생되는 유해 가스의 양을 크게 줄일 수 있게 되어, 작업자의 건강을 보다 안전하게 지킬 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 환기 시설 하에서 제작한다면 보다 오랫동안 연속하여 기판 홀더를 제작할 수 있는 공정상의 유리한 효과가 얻어지는 PFA소재의 기판 홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치를 제공한다.

Description

불소수지 기판홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치 {METHOD OF MANUFACTURING SUBSTRATE HOLDER AND APPARATUS USED THEREIN}
본 발명은 반도체 웨이퍼, 태양광 웨이퍼 등의 기판을 거치하여 세정 등의 공정을 행하는 불소수지 기판 홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 강도와 내화학성이 뛰어난 PFA소재를 이용하여 다수의 기판을 거치시키는 불소수지 기판 홀더를 제작함에 있어서 유해가스의 발생량을 최소화하면서 짧은 시간에 우수한 품질을 갖는 기판 홀더를 제작하는 방법 및 이에 사용되는 제작 장치에 관한 것이다.
불소 수지는 금속 소재와 달리 스케일의 발생이나 슬러지의 부착이 어려울 뿐만 아니라 내부식성, 내오염성, 내열성 등의 내화학적 성질이 우수하며, 균열의 발생이 최소한도로 억제되고 충격에 강한 우수한 기계적 성질을 갖는 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 다양한 종류의 약액이 사용되는 반도체 기판이나 태양광 기판의 공정에서 다수의 기판을 거치시킨 상태로 세정 공정을 행하는 기판 홀더의 소재로서, 다양한 종류의 불소 수지들 가운데 내화학적 성질과 기계적 성질이 가장 우수한 PFA(사불화에틸렌-퍼플루오르알콕시비닐에테르의 공중합체) 소재가 사용되고 있다.
그러나, PFA 소재는 열을 가하면 용융되어 융착 결합될 수 있는 상태가 되지만, 상온에서는 짧은 시간 내에 용융된 상태가 굳어져 융착 결합시키는 것이 어려운 상태가 된다. 따라서, 종래의 PFA소재의 열융착 기술은 플레이트와 파이프를 결합하는 구조에는 적용되지 못하였고, 파이프와 파이프를 연결하는 구조에 한정되어 적용되어 왔다.
한편, 반도체 제조 공정이나 태양광 기판의 제조 공정에 다수의 기판을 파지한 상태로 세정 공정 등을 행하는 기판 홀더는 다수의 기판을 상호 이격되게 거치해야 하므로, 양측의 서포트 플레이트에 다수의 파이프 또는 봉이 결합된 형상으로 제작된다.
PFA소재는 용융된 상태가 쉽게 굳어지는 성질이 있으므로, PFA소재의 플레이트에 PFA소재의 다수의 파이프를 하나하나 열융착으로 결합하는 것은 곤란하므로, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-107467호에는 PFA소재의 파이프와 PFA소재의 플레이트를 하나하나 테프론 용접하여 접합하는 방식을 개시하고 있다.
그러나, 이와 같이 용접에 의하여 파이프와 서포트 플레이트를 접합하는 것은 파이프와 서포트 플레이트를 하나하나 접합해야 함에 따라 제작 시간이 오래 소요되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 용접 과정에서 다량의 유독 가스가 방출되어 작업자의 건강에 악영향을 미치므로 연속적으로 제작할 수 없게 되는 치명적인 공정상 결함이 발생되는 문제가 야기되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 기계적 강도와 내화학성이 뛰어난 PFA소재로 서포트 플레이트와 다수의 거치 파이프를 한꺼번에 열융착 결합시켜 생산성이 향상되고 품질이 우수한 PFA소재의 기판 홀더를 제작하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 불소 수지 소재의 기판 홀더를 제작하는 데 있어서 발생되는 유해 가스의 발생량을 최소화하여 작업자들의 건강에 미치는 악영향을 최소화하고 제작 공정을 연속적으로 행할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 제작된 기판 홀더의 강도를 확보하면서도 서포트 플레이트와 파이프와의 접합을 용이하게 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제을 달성하기 위하여, 다수의 기판이 서로 이격되어 끼워지도록 다수의 돌기가 외주면에 돌출되고, 중공부가 구비된 불소수지 소재의 기판지지 파이프를 다수 준비하는 단계와; 상기 기판지지 파이프의 양단이 접합되는 한 쌍의 불소수지 소재의 서포트 플레이트를 준비하는 단계와; 상기 다수의 기판지지 파이프를 정해진 위치에 나열되도록 하는 파이프거치치구에 거치시키는 단계와; 상기 서포트 플레이트의 형상에 부합되게 요입 형성된 요입부를 구비한 흡입 유닛에 상기 서포트 플레이트를 삽입한 상태에서, 상기 흡입 유닛에 부압을 인가하여, 상기 서포트 플레이트를 상기 요입부의 벽면에 밀착시켜 상기 서포트 플레이트를 미리 정해진 자세로 고정시키는 단계와; 상기 기판지지 파이프의 양단과, 상기 기판지지 파이프가 접합되는 상기 서포트 플레이트의 결합부 중 어느 하나 이상에 고온으로 가열된 가열 유닛을 접촉시켜 상기 기판지지 파이프가 상기 서프트 플레이트에 결합 가능한 상태가 되도록 국부적으로 용융시키는 단계와; 상기 가열 유닛을 후퇴시킨 상태로, 상기 흡입 유닛을 상기 기판지지 파이프의 양단으로 접근시켜 가압하여 상기 다수의 기판지지 파이프의 양단을 상기 서포트 플레이트의 결합부에 동시에 융착 결합시키는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 기판 홀더의 제작 방법을 제공한다.
즉, 다수의 기판지지 파이프의 양단을 한 쌍의 서포트 플레이트와 동시에 융착 결합시키기 위해서는, 다수의 파이프의 양단이 접합되고자 하는 서포트 플레이트와 정확히 정렬되는 것이 필요한 데, 본 발명은 흡입 유닛을 이용하여 상기 서포트 플레이트의 자세를 미리 정해진 상태로 정확하게 정렬시키고, 동시에 기판지지 파이프도 파이프 거치치구에 의해 미리 정해진 위치에 정확히 정렬됨에 따라, 가열 유닛으로 가열되어 용융 상태로 된 다수의 기판지지 파이프의 양단이 서포트 플레이트에 모두 정렬된 상태로 가압하도록 구성됨으로써, 상호 정확한 위치로 정렬된 다수의 기판지지 파이프와 서포트 플레이트를 한꺼번에 동시에 융착 결합시키는 것이 가능해진다.
이를 통해, 다수의 기판지지 파이프가 한꺼번에 한 쌍의 서포트 플레이트에 융착 결합됨에 따라, 종래의 용접 공정에 의하여 파이프를 하나하나 접합하는 것에 비하여 제작 시간이 크게 단축되어 생산성이 크게 향상되는 잇점이 얻어진다.
무엇보다도, 상기와 같이 다수의 기판지지 파이프를 한 쌍의 서포트 플레이트에 한번에 융착 결합되도록 제작함에 따라, 종래에 파이프의 주변에 열을 가하면서 용융된 테프론을 감싸는 것에 의해 서포트 플레이트에 접합시키는 용접 방식의 제작 방법에 비하여, 제작 공정에서 발생되는 유해 가스의 양이 최소화된다.
이에 따라, 기판 홀더를 제작하는 작업자의 건강을 보다 안전하게 지킬 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 환기 시설 하에서 제작한다면 보다 오랫동안 연속하여 기판 홀더를 제작할 수 있는 공정상의 유리한 효과가 얻어진다.
상기 불소 수지는 FEP(Fluorinated ethylene-propylene copolymer), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA, ETFE, PVDF(폴리불화비닐라덴) 등이 적용될 수 있지만, 내화학성이 가장 우수하면서 기계적 강도가 높은 PFA소재로 적용되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 기판지지 파이프의 내부에는 플라스틱 소재의 중실(中實)형 봉이 상기 기판지지 파이프의 양단으로부터 미리 정해진 길이(L)만큼 이격된 위치까지만 차지하도록 상기 다수의 기판지지 파이프의 중공부에 상기 중실(中實)형 봉을 삽입 설치하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
이를 통해, 플라스틱 소재의 중실형 봉이 기판지지 파이프의 내부에 삽입됨에 따라 다수의 반도체 기판이나 태양광 기판을 거치할 때 수반되는 휨 하중에 저항하는 기계적 강도를 충분히 확보할 수 있고, 동시에 제작된 기판 홀더에 반도체 기판이나 태양광 기판을 탑재한 상태로 세정 공정 등을 거치면서 다양한 종류의 약액이 기판지지 파이프의 내부로 흘러들어가더라도 휨 하중을 보완하는 플라스틱 소재의 중실형 봉에 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 플라스틱 소재의 중실형 봉이 기판지지 파이프의 양단으로부터 미리 정해진 길이(L)만큼 이격된 위치까지만 차지하도록 함으로써, 기판지지 파이프의 양단이 가열 유닛에 의해 가열되어 용융될 때에 플라스틱 소재의 중실형 봉이 가열 유닛에 의한 열로 용융되는 것을 방지하여, 기판 홀더의 제작 작업 중에 발생되는 유해 가스의 발생량을 크게 줄일 수 있다.
더욱이, 기계적 휨 강도가 높으면서 저렴한 소재로 상기 중실형 봉이 사용되는 것이 경제성 측면에서 바람직한데, 이와 같은 중실형 봉의 플라스틱 소재로서 PC(Polycarbonate), 아크릴, PVC 소재, 등이 적용될 수 있다. 다만, 이들 플라스틱 소재는 대략 300℃ 이상의 융점을 갖는 PFA소재 등의 불소 수지보다 낮은 융점을 가지므로, 불소수지로 제작되는 기판지지 파이프의 양단을 용융시키는 과정에서 중실형 봉이 양단부로부터 미리 정해진 대략 20mm 내지 40mm사이의 길이(L)만큼 이격되게 위치함에 따라, 플라스틱 소재의 중실형 봉이 기판지지 파이프의 양단을 용융시키는 열에 녹는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 다수의 기판지지 파이프가 상기 파이프거치치구에 거치된 상태에서 상기 기판지지 파이프가 거치된 위치로부터 이탈하는 경로를 차단하는 형상의 파이프위치고정치구를 상기 파이프거치치구 상에 거치시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이를 통해, 다수의 기판지지 파이프는 파이프 거치치구 상에 거치되어 서포트 플레이트에 결합될 각각의 위치에 있게 되고, 이 상태가 파이프위치고정치구에 의해 견고하게 고정된다. 따라서, 각각의 기판지지 파이프의 양단이 서포트 플레이트와 융착 결합될 때까지, 요동없이 안정되게 제 위치를 유지하여, 미리 예정된 위치에 한치의 오차없이 융착 결합되는 것이 가능해진다.
한편, 본 발명은 상기의 불소 수지의 기판 홀더의 제작 방법에 의해 제작된 내화학성이 우수하고 기계적 강도가 높으며 제작 공정에서 유해 가스의 발생량이 최소화되는 기판 홀더를 제공한다.
발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 다수의 기판이 서로 이격되어 끼워지도록 다수의 돌기가 외주면에 돌출된 다수의 불소수지 소재의 기판지지 파이프의 양단이 한 쌍의 서포트 플레이트에 융착 결합하여 제작되는 기판 홀더의 제작 장치로서, 상기 서포트 플레이트가 삽입되도록 상기 서포트 플레이트의 형상에 부합되게 요입 형성된 요입부가 형성된 흡입 블록과, 상기 서포트 플레이트가 상기 요입부에 삽입된 상태에서 상기 서포트 플레이트를 흡착시켜 미리 정해진 자세로 고정할 수 있도록 상기 요입부에 부압을 인가하는 펌프를 구비한 흡입 유닛과; 상기 다수의 기판지지 파이프가 미리 정해진 위치로 배치되도록 상기 다수의 기판지지 파이프를 거치시키는 파이프거치치구와; 상기 기판지지 파이프가 융착 결합되는 상기 서포트 플레이트의 결합부, 상기 기판지지 파이프의 양단 중 어느 하나 이상과 접촉하여 용융시키는 가열 플레이트를 구비한 용융 유닛과; 상기 흡입 블록과 상기 파이프 거치치구가 상대 이동되어 상기 파이프 거치치구에 거치된 상기 기판지지 파이프가 상기 서포트 플레이트의 상기 결합부에 접촉하도록 이동시키는 이송 유닛을 포함하여 구성된 기판 홀더의 제작 장치를 제공한다.
이 때, 상기 다수의 기판지지 파이프가 상기 파이프거치치구에 거치된 상태에서 상기 기판지지 파이프가 거치된 위치로부터 이탈하는 경로를 차단하도록 상기 파이프 거치치구 상에 거치되는 파이프위치고정치구를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 기판지지 파이프가 융착 결합되는 상기 서포트 플레이트의 위치에는 돌출부가 형성되고, 상기 서포트 플레이트의 상기 돌출부 위치에 대응하여 상기 가열 플레이트에도 접촉을 위한 돌출부가 형성됨으로써, 상호 융착 결합되는 기판지지 파이프의 양단과 한 쌍의 서포트 플레이트의 용융 위치만을 정확히 용융시킬 수 있게 된다.
이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은 흡입 유닛을 이용하여 상기 서포트 플레이트의 자세를 미리 정해진 상태로 정확하게 정렬시키고, 동시에 기판지지 파이프도 파이프 거치치구에 의해 미리 정해진 위치에 정확히 정렬시킨 후에, 가열 유닛으로 가열되어 용융 상태로 된 다수의 기판지지 파이프의 양단이 서포트 플레이트에 모두 정렬된 상태로 가압하도록 구성됨으로써, 상호 정확한 위치로 정렬된 다수의 기판지지 파이프와 서포트 플레이트를 한꺼번에 동시에 융착 결합시켜 다수의 기판을 거치시키는 기판 홀더의 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치를 제공한다.
이를 통해, 본 발명은 종래의 용접 공정에 의하여 파이프를 하나하나 접합하는 것에 비하여, 다수의 기판지지 파이프가 한꺼번에 한 쌍의 서포트 플레이트에 융착 결합됨에 따라 제작 시간이 크게 단축되어 생산성이 크게 향상되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 상기와 같이 다수의 기판지지 파이프를 한 쌍의 서포트 플레이트에 한번에 융착 결합되도록 제작함에 따라, 종래에 파이프의 주변에 열을 가하면서 용융된 테프론을 감싸는 것에 의해 서포트 플레이트에 접합시키는 용접 방식의 제작 방법에 비하여, 제작 공정에서 발생되는 유해 가스의 양이 최소화된다.
이에 따라, 기판 홀더를 제작하는 작업자의 건강을 보다 안전하게 지킬 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 환기 시설 하에서 제작한다면 보다 오랫동안 연속하여 기판 홀더를 제작할 수 있는 공정상의 유리한 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명은 기계적 강도와 내화학성이 뛰어난 PFA소재로 서포트 플레이트와 다수의 거치 파이프를 한꺼번에 열융착 결합시켜 제작함에 따라, 생산성이 향상될 뿐만 아니라 품질이 우수한 PFA소재의 기판 홀더를 제작할 수 있게 된다.
도1은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 불소수지 기판홀더의 제작 방법에 따라 제작된 기판 홀더의 사시도
도2는 도1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도
도3은 도1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도
도4는 도1의 서포트 플레이트의 정면도
도5는 도1의 제작 방법에 사용되는 불소수지 기판홀더의 제작 장치의 사시도
도6은 도5의 위치고정치구의 사시도
도7은 도1의 파이프 거치치구 상에 기판지지 파이프를 거치시키고, 그 위에 위치고정치구를 거치시킨 상태를 도시한 측면도
도8은 도1의 'A'부분의 확대 단면도
도9는 도1의 제작 공정 별 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PFA소재의 기판 홀더의 제작 방법(S100)을 상술한다.
도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 PFA소재의 기판 홀더(100)는 불소 수지인 PFA소재로 성형된 한 쌍의 서포트 플레이트(110)와, 한 쌍의 서포트 플레이트(110)에 양단이 융착 결합된 기판지지 파이프(120, 130)로 구성된다.
상기 서포트 플레이트(110)는 기판지지 파이프(120, 130)의 양단이 결합되는 위치에 주변보다 돌출된 돌출부(111a, 111b; 111)가 형성되고, 소재의 사용량을 줄이면서 높은 휨 강도를 확보하기 위하여 판면의 가장자리를 따라 단면이 보강된 모서리부(112)가 형성된다.
상기 기판지지 파이프(120, 130)는 태양광 기판이나 반도체 기판을 하나씩 서로 이격되게 거치시키도록 외주면에 반경 방향으로 일정 간격(d)으로 돌출된 다수의 돌기(121, 131)와, 기판을 지지하는 휨 강성을 보강하도록 길이 방향을 따라 외주면에 만곡되게 돌출된 만곡 돌출부(122, 132)를 구비한다. 그리고, 기판지지 파이프(120, 130)의 중공부(130a)에는 양단으로부터 미리 정해진 대략 20mm 내지 40mm 가량의 간격(L1)을 두고 폴리카보네이트(PC) 재질의 중실형 축(125, 135)이 삽입된다.
이에 따라, 기판지지 파이프(120, 130)는 PFA소재의 만곡 돌출부(122, 132)와 폴리카보네이트(PC) 재질의 중실형 축(125, 135)에 의해 휨 강도가 보강되어, 다수의 기판을 돌기(121, 131)의 사이에 끼우더라도, 기판의 무게에 의해 기판지지 파이프(120, 130)의 처짐량을 낮게 유지할 수 있다.
그리고, 기판지지 파이프(120, 130)의 양단으로부터 소정의 간격(L1)만큼 이격되게 중실형 축(125, 135)이 위치함에 따라, 기판지지 파이프(120, 130)의 양단이 융착 결합을 위해 가열되어 용융되는 과정에서, PFA소재에 비하여 융점이 낮은 폴리카보네이트 재질의 중실형 축(125, 135)에 용융열이 전달되는 것을 방지하여, 제작 과정에서 폴리카보네이트 재질의 중실형 축(125, 135)이 용융되어 과다한 유해 가스가 생성되는 것을 막을 수 있다.
이와 동시에, 기판지지 파이프(120, 130)의 중공부(130a)에 플라스틱 소재인 폴리카보네이트(PC) 재질의 중실형 축(125, 135)이 삽입됨에 따라, 반도체 기판의 제조 공정이나 태양광 기판의 제조 공정 중에 다양한 약액이 기판지지 파이프(120, 130)에 형성된 미세한 구멍 등을 통해 중공부(130a)로 삽입되더라도, 플라스틱 소재인 중실형 축(125, 135)은 약액에 의해 부식되지 않아 장기간동안 기판 홀더(100)를 제 용도에 맞게 사용할 수 있다.
한편, 기판을 거치한 상태에서 상대적으로 큰 힘이 작용하는 위치에는 큰 만곡 돌출부(132)와 큰 직경의 기판지지 파이프(130)가 위치하고, 기판을 거치한 상태에서 상대적으로 작은 힘이 작용하는 위치에는 작은 만곡 돌출부(122)와 작은 직경의 기판지지 파이프(120)가 위치한다. 이에 따라, 도4에 도시된 바와 같이, 큰 기판지지 파이프(130)가 융착 결합되는 서포트 플레이트(110)의 판면에는 그 크기에 맞는 돌출부(111a)가 위치하고, 작은 기판지지 파이프(120)가 융착 결합되는 서포트 플레이트(110)의 판면에는 작은 크기에 맞는 돌출부(111b)가 위치한다.
이에 따라, 도8에 도시된 바와 같이, 후술하는 기판 홀더(100)의 제작 장치(200)를 이용하여 기판지지 파이프(120, 130)가 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)에 융착 결합된 상태에서는, 기판지지 파이프(120, 130)의 양단이 용융된 상태로 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)에 융착 결합된 부위(134)가 파이프의 원주 방향을 따라 형성된다.
이하, 상기 기판 홀더(100)를 제작하는 장치(200)를 상술한다.
도5 내지 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(100)의 제작 장치(200)는, 다수의 기판지지 파이프(120, 130)가 미리 정해진 위치에 배치되도록 다수의 기판지지 파이프(120, 130)를 거치시키는 파이프거치치구(210)와, 한 쌍의 서포트 플레이트(110)가 각각 삽입되도록 서포트 플레이트(110)의 형상에 부합되게 요입 형성된 요입부(221a)가 형성된 흡입 블록(221)과, 요입부(221a)에 한 쌍의 서포트 플레이트(110)가 각각 삽입된 상태에서 서포트 플레이트(110)를 흡착시켜 미리 정해진 자세로 고정할 수 있도록 요입부(221a)에 부압을 인가하는 펌프(미도시)를 구비한 흡입 유닛(220)과, 한 쌍의 서포트 플레이트(110)의 결합부(111)와 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에 접촉하여 PFA소재가 융착 결합될 정도로 용융시키는 가열 플레이트(231)를 구비한 용융 유닛(230)과, 다수의 기판지지 파이프(120, 130)가 파이프거치치구(210)에 거치된 상태에서 기판지지 파이프(120, 130)가 거치된 위치로부터 이탈하는 경로를 차단하도록 파이프 거치치구(210) 상에 거치되는 파이프위치고정치구(240)와, 흡입 블록(221)과 파이프 거치치구(210)가 상대 이동되어 파이프 거치치구(210)에 거치된 기판지지 파이프(120,130)가 서포트 플레이트(110)의 결합부(111)에 접촉하도록 이동시키는 이송 유닛(250)으로 구성된다.
상기 파이프 거치치구(210)는 도1에 도시된 기판 홀더(100)의 기판지지 파이프(120, 130)의 제 위치에 기판지지 파이프(120, 130)를 거치시키는 홈(211C1, 211C2, 211C3, 211C4, 211C5)이 요입 형성된 한 쌍의 위치고정 플레이트(211)를 연결바(212)로 연결되어 제작된다.
이 때, 각각의 기판지지 파이프(120, 130)는 길이 방향을 따라 만곡 돌출부(122, 132)가 형성되므로, 각각의 파이프 거치홈(211C1-211C5)에는 만곡 돌출부(122, 132)를 수용하는 수용홈(55)이 소정의 방향을 갖고 형성됨에 따라, 기판지지 파이프(120, 130)를 파이프 거치치구(210)상에 거치시키면, 기판지지 파이프(120, 130)의 각 돌기(121, 131)들이 기판을 파지하는 데 유리한 예정된 방향을 향하게 된다.
상기 흡입 유닛(220)은 서포트 플레이트(110)의 형상대로 요입 형성된 흡입 블록(221)의 흡입부(221a)에 평판 형상의 서포트 플레이트(110)를 수용시킨 상태에서, 흡입부(221a)와 다수의 구멍(221h)으로 연통되는 배관(222)을 통해 펌프(미도시)로 서포트 플레이트(110)를 흡입시킨다. 이를 통해, 흡입부(221a)에 수용된 서포트 플레이트(110)는 흡입부(221a)의 측면에 밀착되어, 서포트 플레이트(110)는 미리 정해진 자세, 예를 들어, 지면에 대하여 수직으로 흡입부(221a)의 측면이 형성된 경우라면 수직으로 세워진 자세로 고정된다.
상기 용융 유닛(230)은 전원(232)이 연결되어 PFA소재의 융점인 300℃이상으로 가열되는 가열 플레이트(231)와, 기판지지 파이프(120, 130)의 양단과 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)를 가열하도록 가열 플레이트(231)를 이송하는 이송 레일(233)과, 가열 플레이트(231)를 이송시키는 이송 모터(미도시)로 구성된다. 이에 따라, 용융 유닛(230)은 230d로 표시된 방향으로 이동하여 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)와 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에 접촉하여 융착 가능하게 용융 시킨후, 다시 후퇴하여, 서포트 플레이트(110)와 기판지지 파이프(120, 130)가 접촉하는 경로를 열어준다.
이 때, 가열 플레이트(231)는 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에만 접촉하여 가열 용융시키면 되므로, 가열 플레이트(231)가 접촉하는 위치에 가열접촉부(231a)가 마련되고, 전원(232)에 의해 가열되는 부분도 이 가열접촉부(231a)에 국한되도록 가열 플레이트(231) 내부의 회로가 구성된다. 그리고, 가열 플레이트(231)가 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에 접촉한 상태에서 열전달을 원활하게 하고 들러붙지 않도록 하기 위하여 동재질로 형성된다.
상기 위치고정치구(240)는 도6에 도시된 바와 같이 거치된 상태에서 흔들리지 않을 정도의 무게를 갖는 다수의 블록(241, 242, 243)과, 이 블록을 종횡으로 연결하는 봉(77, 88)으로 구성된다. 위치고정치구(240)는 다수의 기판지지 파이프(120, 130)가 파이프 거치치구(210)의 홈(211C1-211C5)에 거치된 상태에서 요동하는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 도7에 도시된 바와 같이, 다수의 기판지지 파이프(120, 130)가 파이프 거치치구(210)의 홈(211C1-211C5)에 거치된 상태에서 위치고정치구(240)를 파이프 거치치구(210)상에 올려두면, 기판지지 파이프(120, 130)는 거치홈(211C1-211C5)에 대하여 길이 방향으로 슬라이딩 이동은 허용되지만, 위치고정치구(240)의 자중에 의하여 각 블록(241, 242, 243)의 저면(241a, 242a, 243a)이 하방으로 가압하여, 주변에 약간의 요동이 발생하더라도 기판지지 파이프(120, 130)가 이탈되려는 방향(파이프의 반경 방향)으로는 고정된 상태로 있게 된다. 이에 따라, 기판지지 파이프(120, 130)의 양단이 한 쌍의 서포트 플레이트(110)와 접촉되어 가압되는 동안에도 일정한 위치에 있게 되어, 도8에 도시된 바와 같이 견고하게 융착되어 균일한 융착 결합부(134)가 형성될 수 있게 된다.
상기 이송 유닛(250)은 예정된 자세로 서포트 플레이트(110)를 고정한 상태로 흡입 블록(221)을 220d로 표시된 방향으로 이송 레일(224)을 따라 이송시킨다. 흡입 블록(221)의 이송을 위하여, 흡입 블록(221)과 연결된 리니어 모터가 구비된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리니어 모터 이외에 회전형 모터를 랙 앤드 피니언 구조나, 그 밖의 기어의 구성으로 흡입 블록(221)을 이송 구동할 수도 있다.
이하, 도9를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(100)의 제작 장치(200)를 이용하여 기판 홀더(100)의 제작 방법(S100)을 상술한다.
단계 1: 먼저 기판 홀더(100)를 제작하기 위하여 필요한 기판지지 파이프(120, 130)와 도4의 서포트 플레이트(110)를 PFA소재로 사출 성형하여 제작한다. 이 때, 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)의 높이가 모두 동일하다면, 기판지지 파이프(120, 130)의 길이는 모두 동일하게 제작된다.
그리고 나서, 기판지지 파이프(120, 130)의 중공부(130a)에 폴리카보네이트(PC) 소재의 중실형 봉(125, 135)을 삽입한다. 이 때, 중실형 봉(125, 135)의 직경은 기판지지 파이프(120, 130)의 중공부(130a)에서 쉽게 이동할 수 있지 않을 정도의 공차를 갖도록 제작되어, 일단 삽입되면 작은 외력에 의해서는 제 위치에 위치하도록 한다(S110).
단계 2: 그 다음, 폴리카보네이트(PC) 소재의 중실형 봉(125, 135)이 삽입된 5개의 기판지지 파이프(120, 130)를 도5의 파이프 거치치구(210)의 거치홈(211C1-211C5)에 각각 거치시킨다(S120). 이 때, 도7에 도시된 바와 같이, 각 거치홈(211C1-211C5)의 수용홈(55)에 기판지지 파이프(120, 130)의 만곡 돌출부(122, 132)가 삽입하도록 기판지지 파이프(120, 130)를 거치하면, 기판지지 파이프(120, 130)의 각 돌기들(121, 131)이 기판을 파지하기에 좋은 최종적인 기판 홀더(100)에서의 고정된 자세로 위치하게 된다. 즉, 파이프 거치치구(210)상의 기판지지 파이프(120, 130)의 자세와 위치가 기판 홀더(100)에서의 자세와 위치로 고정된다.
단계 3: 그 다음, 도7에 도시된 바와 같이, 위치고정치구(240)를 파이프 거치 치구(210)상에 거치시켜, 파이프 거치치구(210)상의 기판거치 파이프(120, 130)의 위치를 고정시킨다(S130).
단계 4: 그 다음, 기판홀더(100)의 서포트 플레이트(110)를 흡착 블록(221)의 요입부(221a)에 수용시킨 후, 진공 펌프를 구동하여 요입부(221a)에 부압이 작용하도록 한다. 이에 의하여, 평판 형상의 서포트 플레이트(110)는 요입부(221a)의 측면에 밀착되어, 서포트 플레이트(110)가 미리 정해진 수직 위치로 견고하게 고정된 상태가 유지된다.
따라서, 서포트 플레이트(110)는 요입부(221a)의 측면에 밀착되어 미리 정해진 자세로 견고하게 고정되고, 기판지지 파이프(120, 130)는 파이프 위치고정치구(240)에 의해 견고하게 위치 고정되어, 이들은 상호간에 정확하게 정렬된 상태로 있게 된다.
단계 5: 그 다음, 용융 유닛(230)의 가열 플레이트(231)에 전원(232)을 약 300초 내지 500초 동안 인가하여, 한 쌍의 가열 플레이트(231)의 돌출된 가열접촉부(231a)를 PFA소재의 융점 이상의 온도, 예컨대, 대략 400℃가 되도록 가열한다(S150).
단계 6: 그리고 나서, 가열 플레이트(231)를 이송 레일(233)을 따라 이송시켜, 가열 플레이트(231)의 가열 접촉부(231a)가 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에 접촉되도록 하여, 가열 접촉부(231a)가 접촉한 PFA소재는 상호 융착 가능하게 용융된다(S160).
이 때, 하나의 가열 플레이트(231)로 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단을 한꺼번에 가열하기 위하여, 가열 플레이트(231)의 가열 접촉부(231a)는 도5에 도시된 바와 같이 양면에 각각 돌출되게 형성된다.
그리고, PFA소재보다 훨씬 낮은 융점을 갖는 폴리카보네이트(PC) 재질의 중실형 봉(125, 135)은 파이프(120, 130)의 양단으로부터 소정 거리(L1)만큼 이격되게 배치됨에 따라, 가열 플레이트(231)에 의해 PFA소재의 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단에 약 20초 내지 45초 동안 접촉하여 융착 가능하게 용융시키더라도, 중실형 봉(125, 135)은 용융되지 않은 상태로 있게 되어 유독 가스의 배출량을 최소화한다.
단계 7: 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111) 및 기판지지 파이프(120, 130)의 양단이 충분히 가열되면, PFA소재는 금방 열을 잃는 성질이 있으므로, 가열 플레이트(231)는 재빨리 후퇴한다. 그리고, 이송 유닛(250)은 흡입 블록(221)을 파이프 거치치구(210)를 향하여 이동시켜, 흡입 블록(221)에 자세와 위치가 고정된 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)가 파이프 거치치구(210)상에서 자세와 위치가 고정된 파이프(120, 130)의 양단에 접촉하면서 가압된다(S170).
이 때, 기판거치 파이프(120, 130)는 흡입 블록(221)에 의해 밀려 길이 방향으로 미끄럼 이동이 있을 수 있지만, 반경 방향으로는 위치고정치구(240)에 의하여 견고하게 위치고정된다. 그리고, 서포트 플레이트(110)와 기판거치 파이프(120, 130)가 모두 견고하게 위치 및 자세가 고정된 상태이므로, 흡입 블록(221)이 이송되면서 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)에 기판거치 파이프(120, 130)의 양단이 접촉하면, 파이프 양단의 선단면이 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)에 10개의 접촉부가 모두 안정되게 면접촉된다, 따라서, 짧은 시간 내에 열을 잃는 PFA소재의 성질에도 불구하고, 정교하게 정렬된 PFA소재의 기판거치 파이프(120, 130)의 양단은 서포트 플레이트(110)의 돌출부(111)에 고르게 열융착 결합된다.
즉, 5개의 기판지지 파이프(120, 130)가 동시에 한 쌍의 서포트 플레이트(110)와 동시에 열융착 결합되므로, 매우 짧은 시간에 기판 홀더(100)를 제작할 수 있으며, 이 때 발생되는 유해가스의 양도 매우 적어, 작업자의 작업 환경이 종래에 비하여 훨씬 쾌적해지는 유리한 효과가 얻어진다.
단계 8: 그리고 나서, 흡입 유닛(220)의 요입부(221a)에 가하던 부압을 제거하여, 한 쌍의 서포트 플레이트(110)는 기판거치 파이프(120, 130)의 양단에 열융착 결합된 상태로 남게 된다. 그리고, 이송 유닛(250)은 리니어 모터를 작동시켜 흡입 블록(221)을 원래의 위치로 후퇴하여 복귀시킨다(S180).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100: 기판 홀더 110: 서포트 플레이트
120, 130: 기판지지 파이프 200: 기판홀더 제작장치
210: 파이프 거치치구 220: 흡입 유닛
230: 용융 유닛 240: 파이프 위치고정치구
250: 이송 유닛

Claims (9)

  1. 다수의 기판이 서로 이격되어 끼워지도록 다수의 돌기가 외주면에 돌출되고, 중공부가 구비된 불소수지 소재의 기판지지 파이프를 다수 준비하는 단계와;
    상기 기판지지 파이프의 양단이 접합되는 한 쌍의 불소수지 소재의 서포트 플레이트를 준비하는 단계와;
    상기 다수의 기판지지 파이프를 정해진 위치에 나열되도록 하는 파이프거치치구에 거치시키는 단계와;
    상기 서포트 플레이트의 형상에 부합되게 요입 형성된 요입부를 구비한 흡입 유닛에 상기 서포트 플레이트를 삽입한 상태에서, 상기 흡입 유닛에 부압을 인가하여, 상기 서포트 플레이트를 상기 요입부의 벽면에 밀착시켜 상기 서포트 플레이트를 미리 정해진 자세로 고정시키는 단계와;
    상기 기판지지 파이프의 양단과, 상기 기판지지 파이프가 접합되는 상기 서포트 플레이트의 결합부 중 어느 하나 이상에 고온으로 가열된 가열 유닛을 접촉시켜 상기 기판지지 파이프가 상기 서프트 플레이트에 결합 가능한 상태가 되도록 국부적으로 용융시키는 단계와;
    상기 가열 유닛을 후퇴시킨 상태로, 상기 흡입 유닛을 상기 기판지지 파이프의 양단으로 접근시켜 가압하여 상기 다수의 기판지지 파이프의 양단을 상기 서포트 플레이트의 결합부에 동시에 융착 결합시키는 단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 기판 홀더의 제작 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    플라스틱 소재의 중실(中實)형 봉이 상기 기판지지 파이프의 양단으로부터 미리정해진 길이만큼 이격된 위치까지만 차지하도록 상기 다수의 기판지지 파이프의 중공부에 상기 중실(中實)형 봉을 삽입 설치하는 단계를;
    더 포함하는 기판 홀더의 제작 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 기판지지 파이프가 상기 파이프거치치구에 거치된 상태에서 상기 기판지지 파이프가 거치된 위치로부터 이탈하는 경로를 차단하는 형상의 파이프위치고정치구를 상기 파이프거치치구 상에 거치시키는 단계를;
    더 포함하는 기판 홀더의 제작 방법.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 수지는 PFA인 것을 특징으로 하는 기판 홀더의 제작 방법.
  5. 제 4항에 따라 제작된 기판 홀더.
  6. 다수의 기판이 서로 이격되어 끼워지도록 다수의 돌기가 외주면에 돌출된 다수의 불소수지 소재의 기판지지 파이프의 양단이 한 쌍의 서포트 플레이트에 융착 결합하여 제작되는 기판 홀더의 제작 장치로서,
    상기 서포트 플레이트가 삽입되도록 상기 서포트 플레이트의 형상에 부합되게 요입 형성된 요입부가 형성된 흡입 블록과, 상기 서포트 플레이트가 상기 요입부에 삽입된 상태에서 상기 서포트 플레이트를 흡착시켜 미리 정해진 자세로 고정할 수 있도록 상기 요입부에 부압을 인가하는 펌프를 구비한 흡입 유닛과;
    상기 다수의 기판지지 파이프가 미리 정해진 위치로 배치되도록 상기 다수의 기판지지 파이프를 거치시키는 파이프거치치구와;
    상기 기판지지 파이프가 융착 결합되는 상기 서포트 플레이트의 결합부, 상기 기판지지 파이프의 양단 중 어느 하나 이상과 접촉하여 용융시키는 가열 플레이트를 구비한 용융 유닛과;
    상기 흡입 블록과 상기 파이프 거치치구가 상대 이동되어 상기 파이프 거치치구에 거치된 상기 기판지지 파이프가 상기 서포트 플레이트의 상기 결합부에 접촉하도록 이동시키는 이송 유닛을;
    포함하여 구성된 기판 홀더의 제작 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 기판지지 파이프가 상기 파이프거치치구에 거치된 상태에서 상기 기판지지 파이프가 거치된 위치로부터 이탈하는 경로를 차단하도록 상기 파이프 거치치구 상에 거치되는 파이프위치고정치구를;
    더 포함하여 구성된 기판 홀더의 제작장치.
  8. 제 7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 기판지지 파이프가 융착 결합되는 상기 서포트 플레이트의 위치에는 돌출부가 형성되고, 상기 서포트 플레이트의 상기 돌출부 위치에 대응하여 상기 가열 플레이트에도 접촉을 위한 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 홀더의 제작 장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 기판지지 파이프의 외주면에는 길이 방향을 따라 만곡되게 돌출된 만곡 돌출부가 형성되고;
    상기 파이프 거치치구의 파이프 거치홈에는 상기 만곡 돌출부가 삽입되는 방향 고정홈이 요입 형성되어, 상기 다수의 기판지지 파이프가 파이프 거치치구 상에 거치된 상태에서 각각의 기판지지 파이프가 미리 예정된 방향을 향하도록 배열되는 것을 특징으로 기판 홀더의 제작 장치.
KR1020100038884A 2010-04-27 2010-04-27 불소수지 기판홀더, 기판 홀더 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치 KR101148396B1 (ko)

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