KR20240069863A - Method for manufacturing antistatic conductive PFA and antistatic conductive PFA products - Google Patents
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Abstract
정전기로 인한 제조공정 상의 제품 불량을 방지하기 위해 전도성 PFA의 대전방향을 다방향으로 증대함으로써 대전 효과를 증대할 수 있는 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, (a) 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 카본블랙(Carbon black, CB), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)를 건조하여 불소수지 펠렛의 원재료를 준비하는 원재료 준비단계, (b) PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)와 탄소나노튜브(CNT), 및 카본블랙(CB)을 교반기에 투입하고, 교반기를 통해 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계, 및 (c) 상기 혼합물을 압출기에 투입하여 압출가공을 통해 불소수지 펠렛을 생성하는 단계를 포함하며, 전도성 PFA 제품에서 레진(Resin)의 흐름 방향뿐만아니라 수직 방향으로 대전경로를 형성함으로써 전도성 PFA의 대전효과를 증대할 수 있는 효과가 있다.It relates to an antistatic conductive PFA that can increase the charging effect by increasing the charging direction of the conductive PFA in multiple directions to prevent product defects during the manufacturing process due to static electricity, and a method of manufacturing an antistatic conductive PFA product, (a) Raw material preparation step of preparing raw materials for fluoropolymer pellets by drying carbon nanotubes (CNT), carbon black (CB), and PFA base (Perfluoroalkoxy Base), (b) PFA base (Perfluoroalkoxy Base) adding carbon nanotubes (CNT), and carbon black (CB) to a stirrer and mixing them through the stirrer to create a mixture, and (c) adding the mixture to an extruder to produce fluorocarbon pellets through extrusion. It includes the step of generating, and has the effect of increasing the charging effect of conductive PFA by forming a charging path not only in the flow direction of the resin but also in the vertical direction in the conductive PFA product.
Description
본 발명은 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전기로 인한 제조공정 상의 제품 불량을 방지하기 위해 전도성 PFA의 대전방향을 다방향으로 증대함으로써 대전 효과를 증대할 수 있는 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to anti-static conductive PFA and a method of manufacturing anti-static conductive PFA products. More specifically, to prevent product defects during the manufacturing process due to static electricity, the charging effect is achieved by increasing the charging direction of conductive PFA in multiple directions. It relates to an antistatic conductive PFA that can be increased and a method of manufacturing an antistatic conductive PFA product.
일반적으로 반도체 제조 공정은 실리콘웨이퍼와 같은 반도체기판 상에 박막을 형성하는 공정, 패턴을 형성하는 공정, 불순물 이온들을 주입하는 공정, 및 불필요한 박막들을 세정 및 식각하는 공정 등의 다양한 공정을 포함한다.In general, the semiconductor manufacturing process includes various processes such as forming a thin film on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, forming a pattern, implanting impurity ions, and cleaning and etching unnecessary thin films.
또한, 이러한 반도체 제조 과정에는 스피너(spinner), 바울(boul), 척(chuck), 기판 홀더, 웨이퍼 캐리어(Wafer carrier), 노즐(Nozzle) 등의 많은 장비들이 사용되고 있다.In addition, many equipment such as spinners, bowls, chucks, substrate holders, wafer carriers, and nozzles are used in this semiconductor manufacturing process.
이때, 미세한 제조 공정이 요구되는 반도체 제조 공정의 특성상 반도체 장비에서 발생되는 정전기는 제품 불량 및 제품 수율의 저하를 초래하는 원인이 된다.At this time, due to the nature of the semiconductor manufacturing process that requires a fine manufacturing process, static electricity generated from semiconductor equipment causes product defects and a decrease in product yield.
따라서, 상기 반도체 제조 공정에서 사용되는 장비들은 정전기 제거를 위해 전도성을 가지는 물질로 이루어진다.Therefore, equipment used in the semiconductor manufacturing process is made of conductive materials to remove static electricity.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 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 서포트 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 포함하는 불소수지 기판 홀더 제작 방법이 개시된다.For example, in Patent Document 1 below, a plurality of protrusions protrude from the outer circumferential surface and a hollow portion is provided to prepare a plurality of substrate support pipes made of fluororesin so that a plurality of substrates can be spaced apart from each other, and the substrate support pipes include: Preparing a pair of support plates made of fluoropolymer material to be joined at both ends, mounting the plurality of substrate support pipes on a pipe holder so that they are aligned at designated positions, and indenting to match the shape of the support plates. In a state of inserting the support plate into a suction unit having a formed concave inlet, applying negative pressure to the suction unit to bring the support plate into close contact with the wall of the concave inlet, thereby fixing the support plate in a predetermined position, the substrate A heating unit heated to a high temperature is brought into contact with one or more of the two ends of the support pipe and the joint portion of the support plate to which the substrate support pipe is joined to locally melt the substrate support pipe so that it can be coupled to the support plate. and, with the heating unit retracted, approaching the suction unit to both ends of the substrate support pipe and applying pressure to simultaneously fusion bond both ends of the plurality of substrate support pipes to the coupling portion of the support plate. A method of manufacturing a fluororesin substrate holder is disclosed.
이로 인해 하기 특허문헌 1의 불소수지 기판홀더, 기판 홀더 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치는 기계적 강도와 내화학성이 뛰어난 PFA 소재를 이용하여 다수의 기판을 거치시키는 불소수지 기판 홀더를 제작함으로써 유해가스의 발생량을 최소화하면서 짧은 시간에 우수한 품질을 갖는 기판 홀더를 제작할 수 있는 효과가 있다.For this reason, the fluororesin substrate holder, substrate holder manufacturing method, and manufacturing device used therein in Patent Document 1 below manufacture a fluororesin substrate holder that mounts multiple substrates using PFA material with excellent mechanical strength and chemical resistance, thereby eliminating harmful gases. There is an effect of producing a substrate holder with excellent quality in a short time while minimizing the amount of generated.
그러나, 하기 특허문헌 1의 불소수지 기판홀더, 기판 홀더 제작 방법 및 이에 사용되는 제작 장치는 PFA 소재의 기판 홀더 내에 정전기 전하를 유도하는 대전경로가 형성되지 못함으로써 정전기로 인한 문제를 해결할 수 없다.However, the fluoropolymer substrate holder, substrate holder manufacturing method, and manufacturing apparatus used therein in Patent Document 1 below cannot solve problems caused by static electricity because a charging path that induces electrostatic charges is not formed in the PFA material substrate holder.
또한, 하기 특허문헌 2에는 기판이 올려지는 척 부재와, 상기 척 부재에 올려진 상기 기판을 향해 처리액을 공급해주는 처리액 공급 부재를 포함하는 기판 처리 유닛에 적용되고, 상기 처리액 공급 부재에서 상기 척 부재 상의 상기 기판으로 공급되었다가 상기 기판으로부터 이탈되는 상기 처리액을 수용하되, 적어도 일부가 정전기 제거를 위해 탄소나노튜브(CNT)가 혼합되어 성형된 전도성을 가지는 물질로 이루어지는 대전 방지용 바울을 제시하고 있다.In addition, Patent Document 2 below is applied to a substrate processing unit including a chuck member on which a substrate is placed, and a processing liquid supply member that supplies processing liquid toward the substrate placed on the chuck member, and the processing liquid supply member An antistatic bowl that accommodates the processing liquid supplied to the substrate on the chuck member and then released from the substrate, and at least a portion of it is made of a conductive material formed by mixing carbon nanotubes (CNTs) to remove static electricity. is presenting.
이를 통해, 하기 특허문헌 2의 대전 방지용 바울은 하기 특허문헌 1의 정전기 문제를 해결함으로써 대전 방지용 바울에 발생된 정전기가 제거될 수 있고, 그에 따라 상기 정전기로 인해 웨이퍼 등의 기판이 영향을 받아서 발생되던 불량과, 먼지 등의 이물질이 대전 방지용 바울에 들러붙는 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다.Through this, the antistatic bowl of Patent Document 2 below can eliminate the static electricity generated in the antistatic bowl by solving the static electricity problem of Patent Document 1 below, and as a result, the static electricity causes substrates such as wafers to be affected. It has the effect of preventing defects and foreign substances such as dust from sticking to the anti-static bowl.
그러나, 하기 특허문헌 2의 대전 방지용 바울은 도 1에서 도시된 바와 같이 정전기 제거를 위해 혼합되어 성형된 탄소나노튜브(CNT)가 바울 내에서 용융된 레진(Resin)의 흐름 방향으로 대전 경로가 형성됨으로써 레진의 흐름 방향에 대해서만 대전 효과를 가지며, 레진의 흐름 방향과 수직 방향에 대해서는 대전 효과가 미미한 문제가 있다.However, in the antistatic bowl of Patent Document 2 below, as shown in FIG. 1, carbon nanotubes (CNTs) mixed and molded to remove static electricity form a charging path in the direction of the flow of molten resin within the bowl. As a result, it has a charging effect only in the flow direction of the resin, and there is a problem that the charging effect is minimal in a direction perpendicular to the flow direction of the resin.
또한, 하기 특허문헌 2는 바울에 혼합되어 성형된 탄소나노튜브(CNT)가 바울의 사출성형시 표면으로 도출됨으로써 물리적인 접촉시 이탈되어 파티클(particle)로 나타나며, 이러한 파티클의 생성은 반도체 공정에서 여러 불량을 유발하고 반도체 제품의 수율 저하를 초래하는 문제가 있다.In addition, Patent Document 2 below shows that carbon nanotubes (CNTs) mixed and molded into a bowl are brought to the surface during injection molding of the bowl, and are separated when physically contacted and appear as particles, and the generation of these particles is in the semiconductor process. There are problems that cause various defects and lower yields of semiconductor products.
본 발명의 목적은 전도성 PFA의 대전경로를 다변화하여 레진(Resin)의 흐름 방향뿐만아니라 전방향에서 대전효과를 갖는 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing antistatic conductive PFA and antistatic conductive PFA products that have a charging effect in all directions as well as the flow direction of the resin by diversifying the charging path of conductive PFA.
본 발명의 다른 목적은 전도성 PFA의 압출 및 사출성형시 제품 표면으로 도출된 탄소나노튜브(CNT)를 제거함으로써 파티클(particle) 생성을 방지할 수 있는 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to manufacture anti-static conductive PFA and anti-static conductive PFA products that can prevent particle generation by removing carbon nanotubes (CNTs) derived from the product surface during extrusion and injection molding of conductive PFA. It provides a method.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 (a) 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 카본블랙(Carbon black, CB), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)를 건조하여 불소수지 펠렛의 원재료를 준비하는 원재료 준비단계, (b) PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)와 탄소나노튜브(CNT), 및 카본블랙(CB)을 교반기에 투입하고, 교반기를 통해 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계, 및 (c) 상기 혼합물을 압출기에 투입하여 압출가공을 통해 불소수지 펠렛을 생성하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention to achieve this technical problem is (a) carbon nanotube (CNT), carbon black (CB), and PFA base (Perfluoroalkoxy Base). Raw material preparation step of preparing raw materials for fluororesin pellets by drying, (b) PFA base (Perfluoroalkoxy Base), carbon nanotubes (CNT), and carbon black (CB) are put into a stirrer and mixed through the stirrer to form a mixture. It includes the step of generating, and (c) putting the mixture into an extruder and producing fluororesin pellets through extrusion processing.
또한, 본 발명의 상기 단계 (b)에서 상기 탄소나노튜브(CNT)는 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.2%~0.5%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되고, 상기 카본블랙(CB)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 5~15%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (b) of the present invention, the carbon nanotubes (CNTs) are mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.2% to 0.5% based on the weight of 100 wt% of the entire mixture, and the carbon black (CB) is added to the mixture. It is characterized by being mixed with the PFA base at a weight ratio of 5 to 15% based on the total weight of 100 wt%.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (a)는 그래핀(Graphene, GF)을 건조하여 불소수지 펠렛의 원재료를 준비하는 단계를 더 포함하고, 상기 그래핀(GF)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.1%~0.8%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, step (a) further includes preparing raw materials for fluororesin pellets by drying graphene (GF), and the graphene (GF) is added to the entire mixture at 100 wt% by weight. It is characterized by being mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.1% to 0.8%.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (c) 이후에 (d) 상기 불소수지 펠렛을 사출성형기 내에서 용융시켜 수지 조성물을 사출성형하는 단계, 및 (e) 상기 수지 조성물 표면의 파티클(Particle)을 제거하는 단계를 더 포함한다.In addition, in the present invention, after step (c), (d) melting the fluororesin pellets in an injection molding machine to injection mold the resin composition, and (e) removing particles from the surface of the resin composition. Includes more steps.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (e)는 (e1) 상기 사출성형 제품을 영하 30~50℃로 냉각하여 PFA 베이스를 냉각 수축하는 단계, (e2) 냉각된 상기 사출성형 제품에 폴리싱 기법을 수행하여 상기 사출성형 제품에서 PFA 베이스 표면으로 돌출된 파티클(Particle)을 제거하는 단계, 및 (e3) 냉각된 사출성형 제품의 수축 상태를 상온의 상태로 복원하는 단계를 포함한다.In addition, in the present invention, step (e) includes (e1) cooling the injection molded product to -30 to 50°C to cool and shrink the PFA base, and (e2) performing a polishing technique on the cooled injection molded product. It includes removing particles protruding from the injection molded product to the surface of the PFA base, and (e3) restoring the contracted state of the cooled injection molded product to room temperature.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 대전방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법은 (A) 불소수지 조성물을 이용하여 반도체 공정용 제품을 성형하는 단계, (B) 상기 성형된 제품을 냉각하여 수축시키는 단계, (C) 수축된 상기 성형 제품에 폴리싱 공정을 수행하여 제품 표면을 연마하는 단계, 및 (D) 연마된 상기 성형 제품의 수축 상태를 상온의 상태로 복원하는 단계를 포함한다.In addition, the method for manufacturing an antistatic conductive PFA product according to an embodiment of the present invention includes (A) molding a product for semiconductor processing using a fluoropolymer composition, (B) cooling and shrinking the molded product, ( C) performing a polishing process on the shrunk molded product to polish the surface of the product, and (D) restoring the shrunk state of the polished molded product to a normal temperature state.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (B)는 영하 30~50℃의 온도 조건에서 상기 불소수지 조성물을 구성하는 원재료 각각의 선 열팽창 계수 특성을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, step (B) is characterized in that it is performed using the linear thermal expansion coefficient characteristics of each raw material constituting the fluororesin composition under temperature conditions of -30 to 50 ° C.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (C)는 상기 성형 제품의 표면에서 돌출된 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 카본블랙(Carbon black, CB)의 파티클(Particle)을 제거하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, step (C) is characterized by removing particles of carbon nanotubes (CNT) and carbon black (CB) protruding from the surface of the molded product.
또한, 본 발명에 따른 대전방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법에서 상기 불소수지 조성물은 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 카본블랙(Carbon black, CB), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing an antistatic conductive PFA product according to the present invention, the fluororesin composition includes carbon nanotubes (CNT), carbon black (CB), and PFA base (Perfluoroalkoxy Base). Do this.
또한, 본 발명에 따른 대전방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법에서 상기 탄소나노튜브(CNT)는 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.2%~0.5%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되고, 상기 카본블랙(CB)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 5~15%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing an antistatic conductive PFA product according to the present invention, the carbon nanotubes (CNTs) are mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.2% to 0.5% based on the weight of 100wt% of the entire mixture, and the carbon black (CB) ) is characterized in that it is mixed with the PFA base at a weight ratio of 5 to 15% based on 100 wt% of the entire mixture.
또한, 본 발명에 따른 대전방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법에서 상기 불소수지 조성물은 그래핀(Graphene, GF)을 더 포함하고, 상기 그래핀(GF)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.1%~0.8%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing an antistatic conductive PFA product according to the present invention, the fluororesin composition further includes graphene (GF), and the graphene (GF) is contained in an amount of 0.1% to 0.1% based on 100 wt% of the total mixture. It is characterized by being mixed with PFA base at a weight ratio of 0.8%.
또한, 본 발명에서 상기 성형 제품은 스피너(spinner), 바울(boul), 척(chuck), 기판 홀더, 웨이퍼 캐리어(Wafer carrier), 및 노즐(Nozzle)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에서 상기 단계 (D)는 상온에서 수행되는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the present invention, the molded product includes a spinner, a bowl, a chuck, a substrate holder, a wafer carrier, and a nozzle. Additionally, in the present invention, step (D) is performed at room temperature.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법은 전도성 PFA의 대전경로를 다변화하여 레진(Resin)의 흐름 방향뿐만아니라 수직 방향으로 대전경로를 형성함으로써 전도성 PFA의 대전효과를 증대할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method of manufacturing anti-static conductive PFA and anti-static conductive PFA products according to the present invention diversifies the charging path of the conductive PFA to form a charging path not only in the flow direction of the resin but also in the vertical direction, thereby increasing the conductivity. It has the effect of increasing the charging effect of PFA.
또한, 본 발명에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법은 전도성 PFA의 압출 및 사출성형시 제품 표면으로 도출된 탄소나노튜브(CNT)를 제거함으로써 파티클(particle) 생성을 방지하고, 이로 인한 제품 불량 및 반도체 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method for manufacturing antistatic conductive PFA and antistatic conductive PFA products according to the present invention prevents the generation of particles by removing carbon nanotubes (CNTs) derived from the product surface during extrusion and injection molding of conductive PFA. , this has the effect of preventing product defects and lower semiconductor yield.
도 1은 종래의 전도성 PFA에 대한 전도 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 불소수지 펠렛의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 대전 방지용 전도성 불소수지 펠렛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA의 전도 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 대전 방지용 전도성 PFA에 대한 파티클(Particle)을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 단계 (e)를 세부적으로 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 2의 단계 (e)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA의 대전 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a는 종래의 전도성 PFA를 적용한 테스트 제품을 나타내는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 테스트 제품을 나타내는 도면이다.
도 11은 종래의 전도성 PFA 적용 제품에 대한 파티클 테스트 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 제품에 대한 파티클 테스트 결과를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining the conductivity characteristics of a conventional conductive PFA.
Figure 2 is a flowchart showing a method for manufacturing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a method of manufacturing antistatic conductive fluororesin pellets according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing the antistatic conductive fluororesin pellet of FIG. 3.
Figure 5 is a diagram for explaining the conduction characteristics of antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining particles for the antistatic conductive PFA of FIG. 5.
FIG. 7 is a flowchart showing step (e) of FIG. 2 in detail.
FIG. 8 is a diagram for explaining step (e) of FIG. 2.
Figure 9 is a diagram for explaining the charging effect of anti-static conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
Figure 10a is a diagram showing a test product using a conventional conductive PFA.
Figure 10b is a diagram showing a test product to which anti-static conductive PFA is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram showing particle test results for conventional conductive PFA applied products.
Figure 12 is a diagram showing particle test results for products to which anti-static conductive PFA is applied according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
도 1은 종래의 전도성 PFA에 대한 전도 특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating the conductive characteristics of a conventional conductive PFA, and FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing an antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 불소수지 펠렛의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3의 대전 방지용 전도성 불소수지 펠렛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 3 및 도 4는 도 2에서 (S10) 단계 내지 (S30) 단계의 과정을 나타낸다.In addition, Figure 3 is a flowchart showing a method of manufacturing an antistatic conductive fluororesin pellet according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a diagram for explaining the manufacturing method of an antistatic conductive fluororesin pellet of Figure 3. That is, FIGS. 3 and 4 show the process of steps (S10) to (S30) in FIG. 2.
본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 반도체 공정에서 사용되는 스피너(spinner), 바울(boul), 척(chuck), 기판 홀더, 웨이퍼 캐리어(Wafer carrier), 노즐(Nozzle) 등과 같이 정전기로 인해 문제가 발생할 수 있는 대전 방지용 전도성 PFA 제품을 제조하기 위한 전도성 PFA를 제공한다.The method of manufacturing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention is used in semiconductor processes such as spinners, bouls, chucks, substrate holders, wafer carriers, nozzles, etc. We provide conductive PFA for manufacturing anti-static conductive PFA products that can cause problems due to static electricity.
일반적으로 미세한 공정이 요구되는 반도체 또는 디스플레이 제조 과정에서 정전기의 발생은 제품 불량 및 제품 수율의 저하를 초래하게 된다. 이를 위해, 종래에는 도 1과 같이 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)(10)에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)(20)를 혼합하여 전도성을 갖는 불소수지 제품을 제공한다.In general, the generation of static electricity in the semiconductor or display manufacturing process, which requires microscopic processes, causes product defects and a decrease in product yield. For this purpose, conventionally, as shown in FIG. 1, a conductive fluororesin product is provided by mixing a PFA base (Perfluoroalkoxy Base) 10 with carbon nanotubes (CNTs) 20.
이때, 상기 PFA(Perfluoroalkoxy, 퍼플루오로알콕시)(10)는 1972년에 미국 듀폰이 개발한 테트라 플루오로 에틸렌(TFE)와 퍼플 루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE)의 공중 합체를 나타낸다.At this time, the PFA (Perfluoroalkoxy) (10) refers to a copolymer of tetrafluoroethylene (TFE) and perfluoropropyl vinyl ether (PPVE) developed by DuPont in the United States in 1972.
듀폰사에서는 상기 PFA(10)를 상표명 테플론(Teflon) PFA로 출시했고, 그 이후 일본의 Novoflon PFA, Flon PFA, 및 Dyneon PFA 등이 개발되었다.DuPont Company released the PFA (10) under the brand name Teflon PFA, and since then, Japanese Novoflon PFA, Flon PFA, and Dyneon PFA have been developed.
이러한 PFA(10)는 일반적으로 과립 또는 분말 형태로 존재하며, 그 특성은 폴리 테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)의 특성과 유사하지만 열가소성 수지로 가공할 수 있는 장점이 있다.This PFA (10) generally exists in the form of granules or powder, and its properties are similar to those of polytetrafluoroethylene (PTFE), but has the advantage of being able to be processed into a thermoplastic resin.
또한, PFA(10)는 여러 측면에서 폴리 퍼플 루오로 에틸렌 프로필렌(FEP)과 유사하지만 높은 온도에서는 FEP보다 더 나은 기계적 성질을 나타낸다.Additionally, PFA(10) is similar to polyperfluoroethylene propylene (FEP) in many respects, but exhibits better mechanical properties than FEP at high temperatures.
이와 같이, PFA(10)는 내후성, 내부식성, 내약품성이 탁월하고, 투명도와 기계적 강도가 우수한 특성 등과 같이 PTFE 및 FEP의 많은 장점을 동시에 가지고 있기 때문에 최고의 용해성 볼소화 공중 합체로 널리 알려져 있으며, 다양한 분야에서 활용되고 있다.As such, PFA(10) is widely known as the best soluble copolymer because it has many advantages of PTFE and FEP, such as excellent weather resistance, corrosion resistance, and chemical resistance, and excellent transparency and mechanical strength. It is used in various fields.
특히, PFA(10)는 상술한 바와 같이 우수한 특성으로 인해 화학 물질의 순도 요구 사항이 매우 까다롭게 적용되는 반도체 산업에서 적극 활용되고 있다.In particular, PFA(10) is actively used in the semiconductor industry where the purity requirements for chemical substances are very strict due to its excellent properties as described above.
또한, 상기 탄소나노튜브(CNT)(20)는 탄소원자들이 육각형의 벌집모양으로 서로 연결되어 원기둥 모양의 나노구조를 지니는 탄소의 동소체를 나타낸다. 상기 탄소나노튜브(20)는 길이와 지름의 비가 132,000,000:1에 이르는 나노튜브로 만들어지는데, 이는 지금까지 알려진 물질 중 가장 높은 값의 지름비를 나타낸다.In addition, the carbon nanotube (CNT) 20 represents an allotrope of carbon having a cylindrical nanostructure in which carbon atoms are connected to each other in a hexagonal honeycomb shape. The carbon nanotubes 20 are made of nanotubes with a length-to-diameter ratio of 132,000,000:1, which represents the highest diameter ratio among materials known to date.
또한, 탄소나노튜브(20)는 열전도율 및 기계적, 전기적 특성이 매우 특이하여 다양한 구조 물질의 첨가제로 응용되고, 그외에도 여러 특이한 성질을 가지고 있어서 나노기술, 전기공학, 광학 및 재료공학 등 다양한 분야에서 활용된다.In addition, carbon nanotubes (20) have very unique thermal conductivity and mechanical and electrical properties, so they are used as additives for various structural materials. In addition, carbon nanotubes (20) have many unique properties, so they are used in various fields such as nanotechnology, electrical engineering, optics, and materials engineering. It is utilized.
이와 같은 PFA 베이스(10)에 탄소나노튜브(CNT)(20)를 혼합하여 제조된 종래의 전도성 PFA는 도 1에서 나타난 바와 같이 압출 및 사출성형에서 용융된 PFA 레진(Resin)의 흐름 방향대로 탄소나노튜브(CNT)(20)의 형상이 결정된다.Conventional conductive PFA manufactured by mixing carbon nanotubes (CNTs) 20 with the PFA base 10 is made by mixing carbon in the flow direction of the molten PFA resin during extrusion and injection molding, as shown in Figure 1. The shape of the nanotube (CNT) 20 is determined.
따라서, 레진(Resin)의 흐름 방향에 대해서는 탄소나노튜브(CNT)(20)가 조밀하게 연결된 대전 경로(60)를 나타내지만, 흐름 방향과 수직 방향에 대해서는 탄소나노튜브(20) 간의 연결이 원활하게 이루어지지 않아 대전 경로(60)가 형성되지 않고 단절된다.Therefore, in the flow direction of the resin, the carbon nanotubes (CNTs) 20 show a densely connected charging path 60, but in the direction perpendicular to the flow direction, the connection between the carbon nanotubes 20 is smooth. Since this is not done properly, the charging path 60 is not formed and is cut off.
이로 인해, 종래의 전도성 PFA는 레진의 흐름 방향인 수평 방향에 대해서는 우수한 대전 효과를 나타내지만, 레진의 흐름 방향과 수직 방향에 대해서는 대전 효과가 미미한 문제가 발생한다.For this reason, the conventional conductive PFA exhibits an excellent charging effect in the horizontal direction, which is the flow direction of the resin, but a problem occurs in which the charging effect is insignificant in the direction perpendicular to the flow direction of the resin.
본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 압출 및 사출성형에서 용융된 PFA 레진(Resin)의 흐름 방향뿐만 아니라 흐름 방향과 수직 방향에 대해서도 우수한 대전 효과를 나타내기 위해 제공된다.The method for producing anti-static conductive PFA according to an embodiment of the present invention is provided to exhibit an excellent charging effect not only in the flow direction of molten PFA resin in extrusion and injection molding, but also in the direction perpendicular to the flow direction.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 (a) 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)(20), 카본블랙(Carbon black, CB)(30), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)(10)를 건조하여 불소수지 펠렛(50)의 원재료를 준비하는 원재료 준비단계(S10), (b) PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)(10)와 탄소나노튜브(CNT)(20), 및 카본블랙(CB)(30)을 교반기(1)에 투입하고, 교반기(1)를 통해 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계(S20), 및 (c) 상기 혼합물을 압출기(2)에 투입하여 압출가공을 통해 불소수지 펠렛(50)을 생성하는 단계(S30)를 포함한다.To this end, the method for manufacturing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention is as shown in Figures 2 to 4 (a) carbon nanotube (CNT) (20), carbon black (CB) ) (30), and the raw material preparation step (S10) of drying the PFA base (Perfluoroalkoxy Base) (10) to prepare the raw materials for the fluororesin pellets (50), (b) PFA base (Perfluoroalkoxy Base) (10) and carbon Step (S20) of adding nanotubes (CNT) (20) and carbon black (CB) (30) to a stirrer (1) and mixing them through the stirrer (1) to produce a mixture (S20), and (c) the mixture. It includes a step (S30) of inputting into the extruder 2 and producing fluororesin pellets 50 through extrusion processing.
즉, 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 PFA 베이스(10)에 탄소나노튜브(CNT)(20), 및 카본블랙(30)을 미리 설정된 중량비율에 따라 교반기(1)에서 혼합하고, 압출기(2)에서 압출하여 전도성 성질을 갖는 불소수지 펠렛(50)을 생성한다.That is, in the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the PFA base 10, carbon nanotubes (CNT) 20, and carbon black 30 are mixed in a stirrer 1 according to a preset weight ratio. and extruded in the extruder 2 to produce fluororesin pellets 50 with conductive properties.
이때, 상기 카본블랙(CB)(30)은 미세한 탄소의 분말인 그을음에 해당하는 것으로 탄소계 화합물의 열분해 또는 불완전 연소로 생성된다. 이러한 카본블랙(30)은 고대로부터 잉크, 먹, 그림물감 등의 재료로 사용되어 왔고, 20세기에 들어서는 고무의 보강제로 쓰이게 되어 고무공업의 발전과 함께 활발한 제조가 이루어지고 있다.At this time, the carbon black (CB) 30 corresponds to soot, which is a fine carbon powder, and is generated through thermal decomposition or incomplete combustion of carbon-based compounds. Carbon black (30) has been used as a material for ink, ink, and paint since ancient times, and in the 20th century, it was used as a reinforcing agent for rubber, and its production is actively taking place along with the development of the rubber industry.
또한, 카본블랙(30)은 보강성, 착색성, 내후성, 내화학성 및 전기적 전도성 등의 다양한 특성을 가지고 있어 중합체의 내후성열화 방지, 전기전도성 향상을 목적으로 한 용도, 및 탄소재로 사용되고 있다.In addition, carbon black 30 has various properties such as reinforcing properties, coloring properties, weather resistance, chemical resistance, and electrical conductivity, and is used for purposes of preventing deterioration of polymer weather resistance and improving electrical conductivity, and as a carbon material.
또한, 본 발명은 상기 단계 (b)에서 상기 탄소나노튜브(CNT)(20)는 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.2%~0.5%의 중량비로 혼합되고, 상기 카본블랙(CB)(30)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 5~15%의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in step (b), the carbon nanotubes (CNT) (20) are mixed at a weight ratio of 0.2% to 0.5% based on the weight of 100 wt% of the entire mixture, and the carbon black (CB) (30) ) is characterized by being mixed at a weight ratio of 5 to 15% based on 100 wt% of the entire mixture.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 상기 단계 (a)에서 그래핀(Graphene, GF)(40)을 건조하여 불소수지 펠렛(50)의 원재료를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for producing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention further includes the step of drying graphene (GF) 40 in step (a) to prepare raw materials for fluororesin pellets 50. can do.
즉, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이 PFA 베이스(10)에 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)을 미리 설정된 중량비율에 따라 교반기(1)에서 혼합하고, 압출기(2)에서 압출하여 전도성 성질을 갖는 불소수지 펠렛(50)을 생성한다.That is, as shown in FIGS. 2 and 3, carbon nanotubes (CNT) 20, carbon black 30, and graphene (GF) 40 are added to the PFA base 10 at a preset weight ratio. Accordingly, the mixture is mixed in the stirrer (1) and extruded in the extruder (2) to produce fluororesin pellets (50) with conductive properties.
일반적으로 그래핀(Graphene, GF)(40)은 탄소의 동소체 중 하나로서 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조로 구성된다. 또한, 그래핀(40)에서 각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 벌집구조(honeycomb structrue) 또는 벌집격자(honeycomb lattice)로 구성된다.In general, graphene (GF) (40) is one of the allotropes of carbon and consists of a structure in which carbon atoms are gathered together to form a two-dimensional plane. Additionally, in graphene 40, each carbon atom forms a hexagonal lattice and is composed of a honeycomb structure or honeycomb lattice in which carbon atoms are located at the vertices of the hexagon.
또한, 상기 그래핀(40)은 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로 구성되고, 두께가 0.2nm에 이를 정도로 매우 얇으면서 물리적 및 화학적 안정성이 높은 특징이 있다.In addition, the graphene 40 is composed of a thin film with a thickness of 1 atom, and is very thin, with a thickness of up to 0.2 nm, and is characterized by high physical and chemical stability.
또한, 그래핀(40)은 2000,000cm2/V·S의 매우 높은 전성(intrinsic) 전자이동도, ~5000W/m·K의 높은 열전도도, ~1.0TPa의 영 계수를 갖고 있고, 한층으로 구성되어 있기 때문에 가시광선에 대한 흡수량이 매우 낮다.In addition, graphene 40 has a very high intrinsic electron mobility of 2000,000 cm 2 /V·S, high thermal conductivity of ~5000 W/m·K, and Young's modulus of ~1.0 TPa, and further Because of its composition, the absorption of visible light is very low.
또한, 그래핀(40)은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체의 주재료인 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 또한, 그래핀(40)은 강도에서 강철보다 200배 이상 강하고, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배이상 열전도성이 높으며, 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 유지할 수 있다.In addition, graphene 40 conducts electricity more than 100 times better than copper and can move electrons more than 100 times faster than single crystal silicon, the main material of semiconductors. In addition, graphene 40 is more than 200 times stronger than steel, has more than twice the thermal conductivity of diamond, which boasts the highest thermal conductivity, and has excellent elasticity, so it can maintain its electrical properties even when stretched or bent.
본 발명에서 상기 그래핀(GF)(40)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.1%~0.8%의 중량비로 PFA 베이스(10)에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the graphene (GF) 40 is mixed with the PFA base 10 at a weight ratio of 0.1% to 0.8% based on 100 wt% of the entire mixture.
또한, 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 단계 (c)는 PFA 베이스(10)에 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)의 분산도를 높이기 위해 상기 단계 (S20) 내지 단계 (S30)의 교반 과정과 압출 과정을 2회~3회 반복 수행하는 단계(S31)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, step (c) includes carbon nanotubes (CNTs) (20), carbon black (30), and graphene (GF) (40) on the PFA base (10). ) may further include a step (S31) of repeating the stirring and extrusion processes of steps (S20) to (S30) two to three times to increase the degree of dispersion.
또한, 상기 단계 (c) 이후에는 압출가공된 불소수지 펠렛(50)을 진공 포장하는 단계(S32)를 더 포함할 수 있다.In addition, after step (c), a step (S32) of vacuum packaging the extruded fluororesin pellets 50 may be further included.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA의 전도 특성을 설명하기 위한 도면이다.Figure 5 is a diagram for explaining the conduction characteristics of antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
도 5에서 도시된 바와 같이 본 발명에서 PFA 베이스(10)에 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)을 혼합하여 PFA 레진(Resin)을 생성하는 경우, PFA 레진의 흐름 방향대로 탄소나노튜브(CNT)(20)의 형상이 결정되기 전에 대전 첨가물로 혼합된 카본블랙(30), 또는 그래핀(Graphene, GF)(40)이 탄소나노튜브(CNT)(20)가 흐름 방향대로 형성되는 것을 방지하고, 탄소나노튜브(CNT)(20)가 채우지 못한 공간에 배치된다.As shown in FIG. 5, in the present invention, PFA base 10 is mixed with carbon nanotubes (CNT) 20, carbon black 30, and graphene (GF) 40 to produce PFA resin. ), carbon black (30) or graphene (GF) (40) mixed as a charging additive before the shape of the carbon nanotube (CNT) (20) is determined according to the flow direction of the PFA resin. Carbon nanotubes (CNTs) 20 are prevented from being formed in the flow direction, and are placed in spaces that cannot be filled by carbon nanotubes (CNTs) 20.
따라서, 종래의 전도성 PFA는 PFA 레진의 흐름 방향대로만 대전 경로가 형성되는 반면, 본 발명에 따른 대전 방지용 전도성 PFA는 도 5에서 나타난 바와 같이 PFA 레진의 흐름 방향뿐만아니라 흐름 방향에 수직 방향을 포함하여 전방향에 대해서 대전 경로가 형성된다.Therefore, while the conventional conductive PFA has a charging path formed only in the flow direction of the PFA resin, the antistatic conductive PFA according to the present invention includes a direction perpendicular to the flow direction as well as the flow direction of the PFA resin, as shown in Figure 5. A charging path is formed in all directions.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 도 2에서 도시된 바와 같이 상기 단계 (c) 이후에 (d) 상기 불소수지 펠렛(50)을 사출성형기 내에서 용융시켜 수지 조성물을 사출성형하는 단계(S40), 및 (e) 상기 수지 조성물 표면의 파티클(Particle)(80)을 제거하는 단계(S50)를 더 포함한다.In addition, as shown in FIG. 2, the method for producing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention includes (d) melting the fluororesin pellet 50 in an injection molding machine after step (c) to prepare a resin composition. It further includes injection molding (S40), and (e) removing particles 80 from the surface of the resin composition (S50).
도 6은 도 5의 대전 방지용 전도성 PFA에 대한 파티클(Particle)을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 2의 단계 (e)를 세부적으로 나타내는 순서도이며, 도 8은 도 2의 단계 (e)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining particles for the antistatic conductive PFA of FIG. 5, FIG. 7 is a flowchart showing step (e) of FIG. 2 in detail, and FIG. 8 is step (e) of FIG. 2. This is a drawing to explain.
본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법에서 상기 단계 (a) 내지 단계 (d)의 과정을 거쳐 생성된 수지 조성물은 도 6에서 도시된 바와 같이 전도성 레진으로 압출 및 사출성형시 수지 조성물 제품의 표면으로 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)이 도출된다.In the method for producing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention, the resin composition produced through the processes of steps (a) to (d) is a resin composition when extruded and injection molded with a conductive resin, as shown in FIG. 6. Carbon nanotubes (CNT) (20), carbon black (30), and graphene (GF) (40) are derived from the surface of the product.
또한, 이와 같이 도출된 첨가물(20, 30, 40)들은 수지 조성물 제품의 표면에서 물리적인 접촉 발생시 이탈이 일어나며, 이로 인해 발생된 파티클(Particle)(80)은 반도체 공정에서 여러 불량과 수율 저하를 발생한다.In addition, the additives 20, 30, 40 derived in this way are separated when physical contact occurs on the surface of the resin composition product, and the resulting particles 80 cause various defects and lower yield in the semiconductor process. Occurs.
따라서, 본 발명은 상기 단계 (e)의 파티클(80) 제거 단계(S50)를 통해 수지 조성물 표면의 파티클(80)을 사전에 제거할 수 있다.Therefore, the present invention can remove particles 80 from the surface of the resin composition in advance through the particle 80 removal step (S50) of step (e).
본 발명에서 상기 단계 (e)는 도 7 및 도 8에서 도시된 바와 같이 (e1) 상기 수지 조성물의 사출성형 제품을 영하 30~50℃로 냉각하여 PFA 베이스(10)를 냉각 수축하는 단계(S51), (e2) 냉각된 상기 사출성형 제품에 폴리싱 기법을 수행하여 상기 사출성형 제품에서 PFA 베이스(10) 표면으로 돌출된 파티클(Particle)(80)을 제거하는 단계(S52), 및 (e3) 냉각된 사출성형 제품을 다시 상온으로 복원하는 단계(S53)를 포함한다.In the present invention, step (e), as shown in Figures 7 and 8, (e1) cooling the injection molded product of the resin composition to -30 to 50 ° C to cool and shrink the PFA base (10) (S51) ), (e2) performing a polishing technique on the cooled injection molded product to remove particles 80 protruding from the surface of the PFA base 10 from the injection molded product (S52), and (e3) It includes a step (S53) of restoring the cooled injection molded product to room temperature.
즉, 도 8에서 도면 (a)는 사출성형 제품의 표면에서 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)이 도출된 상태를 나타낸다. 또한, 도 8의 도면 (b)는 상기 수지 조성물의 사출성형 제품을 영하 30~50℃로 냉각하여 PFA 베이스(10)를 냉각 수축시킨(S51) 것을 나타낸다.That is, drawing (a) in FIG. 8 shows a state in which carbon nanotubes (CNT) (20), carbon black (30), and graphene (GF) (40) are derived from the surface of an injection molded product. In addition, figure (b) of FIG. 8 shows that the PFA base 10 was cooled and contracted (S51) by cooling the injection molded product of the resin composition to -30 to 50°C.
일반적으로 PFA 베이스(10)의 선 열팽창 계수는 약 10x10-5/℃이고, 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)의 선 열팽창 계수보다 상대적으로 높은 값을 갖는다.In general, the linear thermal expansion coefficient of the PFA base (10) is about 10x10 -5 /℃, and the linear thermal expansion of carbon nanotubes (CNT) (20), carbon black (30), and graphene (GF) (40) It has a relatively higher value than the coefficient.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법은 이러한 선 열팽창 계수의 차이 특성을 이용하여 수지 조성물의 사출성형 제품을 영하 30~50℃로 냉각한다(S51).Therefore, the method for producing antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention uses the difference in linear thermal expansion coefficient to cool the injection molded product of the resin composition to -30 to -50 ° C (S51).
이로 인해, 냉각된 수지 조성물의 사출성형 제품에서 PFA 베이스(10)는 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)에 비해 상대적으로 높은 비율로 수축이 일어나게 된다. 즉, 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)이 PFA 베이스(10)의 표면으로 더욱 크게 돌출된다.Due to this, in injection molded products of cooled resin compositions, the PFA base (10) has a relatively high content compared to carbon nanotubes (CNT) (20), carbon black (30), and graphene (GF) (40). Contraction occurs at a rate. That is, the carbon nanotubes (CNT) 20, carbon black 30, and graphene (GF) 40 protrude to a greater extent from the surface of the PFA base 10.
이와 같이 수지 조성물의 사출성형 제품이 차별적으로 수축된 상태에서 도 8의 도면 (c)에 도시된 바와 같이 폴리싱 기법을 이용하여 제품 표면에 돌출된 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)을 제거한다(S52).In this way, in a state in which the injection molded product of the resin composition is differentially shrunk, carbon nanotubes (CNT) (20) and carbon black ( 30), and graphene (GF) (40) is removed (S52).
또한, 본 발명은 상기 폴리싱 기법을 통하여 제품 표면에 돌출된 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)을 제거한 후에는 도 8의 도면 (d)와 같이 사출성형 제품을 다시 상온으로 복원시킨다(S53).In addition, the present invention removes the carbon nanotubes (CNT) 20, carbon black 30, and graphene (GF) 40 protruding from the surface of the product through the polishing technique, as shown in FIG. 8. As in (d), the injection molded product is restored to room temperature (S53).
즉, 냉각된 상태에서 폴리싱 기법을 통해 표면에 돌출된 첨가물(20, 30, 40)을 제거하고 다시 상온으로 복원하면, 선 열팽창 계수의 차이에 따라 역으로 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)에 비해 PFA 베이스(10)의 팽창률이 높게 적용되어 상대적으로 PFA 베이스(10)가 탄소나노튜브(CNT)(20), 카본블랙(30), 및 그래핀(Graphene, GF)(40)에 비해 외부로 돌출된다.That is, when the additives (20, 30, 40) protruding from the surface are removed through a polishing technique in a cooled state and restored to room temperature, inversely, carbon nanotubes (CNT) (20), depending on the difference in linear thermal expansion coefficient, are formed. The expansion rate of the PFA base (10) is higher than that of carbon black (30) and graphene (GF) (40), so the PFA base (10) is relatively similar to carbon nanotubes (CNT) (20) and carbon black. (30), and it protrudes outward compared to graphene (GF) (40).
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA의 대전 효과를 설명하기 위한 도면이다.Figure 9 is a diagram for explaining the charging effect of anti-static conductive PFA according to an embodiment of the present invention.
도 9에서 도시된 바와 같이 상기 단계 (e)의 파티클(80) 제거 단계(S50)를 통해 생성된 전도성 PFA 제품은 정전기를 가진 약액(70)이 제품 표면에 접촉하는 경우 PFA 베이스(10)의 표면 아래에 있는 대전체인 첨가물(20, 30, 40)에 약액(70)이 연결됨으로써 대전 경로(60)를 통해 용이하게 정전기를 제거할 수 있다.As shown in FIG. 9, the conductive PFA product produced through the particle 80 removal step (S50) of step (e) is the PFA base 10 when the electrostatic chemical solution 70 contacts the product surface. By connecting the chemical solution 70 to the additives 20, 30, and 40, which are charged substances under the surface, static electricity can be easily removed through the charging path 60.
도 10a는 종래의 전도성 PFA를 적용한 테스트 제품을 나타내는 도면이고, 도 10b는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 테스트 제품을 나타내는 도면이다.Figure 10a is a diagram showing a test product to which a conventional conductive PFA is applied, and Figure 10b is a diagram showing a test product to which an antistatic conductive PFA is applied according to an embodiment of the present invention.
즉, 도 10a 및 도 10b는 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 제품에 대한 표면 저항값을 테스트 하기 위한 것이다.That is, Figures 10a and 10b are for testing the surface resistance values of products using conductive PFA and anti-static conductive PFA.
[표 1] 종래의 전도성 PFA에 대한 표면저항값[Table 1] Surface resistance values for conventional conductive PFA
[표 2] 대전 방지용 전도성 PFA에 대한 표면저항값[Table 2] Surface resistance values for anti-static conductive PFA
상기 [표 1] 및 [표 2]는 도 10a 및 도 10b의 테스트 제품을 이용하여 측정한 전도성 PFA의 표면 저항값을 나타낸다. 즉, [표 1]은 도 10a의 종래의 전도성 PFA를 적용한 제품에 대한 표면 저항값을 측정한 결과를 나타내고, [표 2]는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 도 10b의 표면 저항값을 나타낸다.[Table 1] and [Table 2] show the surface resistance values of conductive PFA measured using the test products of FIGS. 10A and 10B. That is, [Table 1] shows the results of measuring the surface resistance value for the product to which the conventional conductive PFA of FIG. 10a was applied, and [Table 2] shows the results of measuring the surface resistance value of the product to which the conventional conductive PFA of FIG. Indicates the surface resistance value.
또한, 상기 [표 1] 및 [표 2]에서 TYPE1은 동일한 표면(상면 또는 하면)에서 측정한 표면 저항값을 나타내고, TYPE2는 제품의 상면과 하면을 통해 측정한 표면 저항값을 나타낸다. 즉, 상기 TYPE2는 제품의 상면에서 하면으로 형성되는 대전 경로를 측정하기 위한 표면 저항값이다.Additionally, in [Table 1] and [Table 2], TYPE1 represents the surface resistance value measured on the same surface (top or bottom surface), and TYPE2 represents the surface resistance value measured through the top and bottom surfaces of the product. In other words, TYPE2 is a surface resistance value for measuring the charging path formed from the top to the bottom of the product.
이때, 일반적으로 전도성 PFA 제품의 대전 효과를 나타내는 업계 기준은 10^6(Ω) 이하의 표면 저항값으로 설정된다.At this time, the industry standard representing the charging effect of conductive PFA products is generally set at a surface resistance value of 10^6 (Ω) or less.
따라서, 상기 [표 1]의 TYPE1에서 나타난 바와 같이 종래의 전도성 PFA 제품은 동일한 표면에서 측정한 표면 저항값(TYPE1)에 대해서는 우수한 대전 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.Therefore, as shown in TYPE1 in [Table 1], it can be confirmed that the conventional conductive PFA product exhibits an excellent charging effect for the surface resistance value (TYPE1) measured on the same surface.
하지만, [표 1]의 TYPE2에서 나타난 바와 같이 레진의 흐름 방향과 수직 방향인 상면에서 하면으로 형성되는 대전 경로를 측정한 표면 저항값에 대해서는 10^11(Ω) 이상으로 대전 효과가 없는 것을 확인할 수 있다.However, as shown in TYPE2 in [Table 1], the surface resistance value measured from the charging path formed from the upper surface to the lower surface in the direction perpendicular to the flow direction of the resin is more than 10^11 (Ω), confirming that there is no charging effect. You can.
반면에, [표 2]의 TYPE1 및 TYPE2에서 나타난 바와 같이 본 발명의 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 제품은 TYPE1 및 TYPE2 모두에서 10^6(Ω) 이하의 우수한 대전 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in TYPE1 and TYPE2 in [Table 2], it can be seen that products using the antistatic conductive PFA of the present invention exhibit excellent antistatic effects of 10^6 (Ω) or less in both TYPE1 and TYPE2.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA는 레진의 흐름 방향뿐만아니라 흐름 방향과 수직 방향에 대해서도 우수한 대전 효과를 갖는 것을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that the antistatic conductive PFA according to an embodiment of the present invention has an excellent antistatic effect not only in the flow direction of the resin but also in the direction perpendicular to the flow direction.
도 11은 종래의 전도성 PFA 적용 제품에 대한 파티클 테스트 결과를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 제품에 대한 파티클 테스트 결과를 나타내는 도면이다.Figure 11 is a diagram showing the particle test results for a product to which a conventional conductive PFA is applied, and Figure 12 is a diagram showing the particle test results for a product to which an antistatic conductive PFA is applied according to an embodiment of the present invention.
즉, 도 11은 상기 도 10a에 대한 파티클 테스트 결과를 나타내고, 도 12는 상기 도 10b에 대한 파티클 테스트 결과를 나타낸다.That is, FIG. 11 shows the particle test results for FIG. 10A, and FIG. 12 shows the particle test results for FIG. 10B.
도 11에서 도시된 바와 같이 종래의 전도성 PFA를 적용한 제품의 경우 제품 표면에서 눌렸던 형상대로 검은색의 파티클(Particle)(80)이 나타나는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 11, in the case of a product using a conventional conductive PFA, it can be seen that black particles 80 appear in the shape of the pressed product on the surface of the product.
반면에, 도 12에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA를 적용한 제품의 경우에는 제품 표면에서 파티클(Particle)(80)이 발견되지 않는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 12, in the case of a product to which anti-static conductive PFA according to an embodiment of the present invention is applied, it can be confirmed that particles 80 are not found on the product surface.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법은 사출제품에서 레진(Resin)의 흐름 방향뿐만아니라 모든 방향에서 우수한 대전 효과를 나타내는 효과가 있다.As such, the method of manufacturing antistatic conductive PFA and antistatic conductive PFA products according to an embodiment of the present invention has the effect of exhibiting an excellent charging effect not only in the direction of resin flow in the injection product, but also in all directions.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 대전 방지용 전도성 PFA 및 대전 방지용 전도성 PFA 제품의 제조 방법은 사출성형 제품의 표면에서 파티클(80)이 형성되지 않아 제품 불량 및 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method for manufacturing antistatic conductive PFA and antistatic conductive PFA products according to an embodiment of the present invention has the effect of preventing product defects and lower yield because particles 80 are not formed on the surface of the injection molded product. .
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be easily modified by a person skilled in the art from the embodiments of the present invention to provide equivalent equivalents. Includes all changes within the scope deemed acceptable.
1 : 교반기
2 : 압출기
10 : PFA 베이스
20 : 탄소나노튜브(CNT)
30 : 카본블랙
40 : 그래핀
50 : 불소수지 펠렛
60 : 대전 경로
70 : 약액
80 : 파티클1: Stirrer 2: Extruder
10: PFA base 20: Carbon nanotube (CNT)
30: Carbon Black 40: Graphene
50: Fluororesin pellet 60: Charging path
70: Chemical solution 80: Particles
Claims (12)
(a) 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 카본블랙(Carbon black, CB), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)를 건조하여 불소수지 펠렛의 원재료를 준비하는 원재료 준비단계;
(b) PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)와 탄소나노튜브(CNT), 및 카본블랙(CB)을 교반기에 투입하고, 교반기를 통해 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물을 압출기에 투입하여 압출가공을 통해 불소수지 펠렛을 생성하는 단계를 포함하는 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법.
In the method of producing antistatic conductive PFA,
(a) Raw material preparation step of preparing raw materials for fluoropolymer pellets by drying carbon nanotubes (CNT), carbon black (CB), and PFA base (Perfluoroalkoxy Base);
(b) adding PFA base (Perfluoroalkoxy Base), carbon nanotubes (CNT), and carbon black (CB) to a stirrer and mixing them through the stirrer to create a mixture; and
(c) A method of producing conductive PFA for antistatic purposes, comprising the step of putting the mixture into an extruder and producing fluororesin pellets through extrusion.
상기 단계 (b)에서
상기 탄소나노튜브(CNT)는 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.2%~0.5%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되고,
상기 카본블랙(CB)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 5~15%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법.
In paragraph 1:
In step (b) above
The carbon nanotubes (CNTs) are mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.2% to 0.5% based on 100 wt% of the total mixture,
A method of producing conductive PFA for antistatic purposes, characterized in that the carbon black (CB) is mixed with the PFA base at a weight ratio of 5 to 15% based on 100 wt% of the total mixture.
상기 단계 (a)는 그래핀(Graphene, GF)을 건조하여 불소수지 펠렛의 원재료를 준비하는 단계를 더 포함하고,
상기 그래핀(GF)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.1%~0.8%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법.
In paragraph 1:
Step (a) further includes preparing raw materials for fluororesin pellets by drying graphene (GF),
The graphene (GF) is a method of producing antistatic conductive PFA, characterized in that the graphene (GF) is mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.1% to 0.8% based on 100 wt% of the total mixture.
상기 단계 (c) 이후에
(d) 상기 불소수지 펠렛을 사출성형기 내에서 용융시켜 수지 조성물을 사출성형하는 단계; 및
(e) 상기 수지 조성물 표면의 파티클(Particle)을 제거하는 단계를 더 포함하고,
상기 단계 (e)는
(e1) 상기 사출성형 제품을 영하 30~50℃로 냉각하여 PFA 베이스를 냉각 수축하는 단계,
(e2) 냉각된 상기 사출성형 제품에 폴리싱 기법을 수행하여 상기 사출성형 제품에서 PFA 베이스 표면으로 돌출된 파티클(Particle)을 제거하는 단계, 및
(e3) 냉각된 사출성형 제품의 수축 상태를 상온의 상태로 복원하는 단계를 포함하는 대전 방지용 전도성 PFA 제조 방법.
In paragraph 1 or 3:
After step (c) above
(d) melting the fluororesin pellets in an injection molding machine to injection mold the resin composition; and
(e) further comprising removing particles from the surface of the resin composition,
Step (e) is
(e1) Cooling the injection molded product to -30~50℃ to cool and shrink the PFA base,
(e2) performing a polishing technique on the cooled injection molded product to remove particles protruding from the PFA base surface from the injection molded product, and
(e3) A method of manufacturing conductive PFA for antistatic purposes, including the step of restoring the shrinkage state of the cooled injection molded product to the room temperature state.
(A) 불소수지 조성물을 이용하여 반도체 공정용 제품을 성형하는 단계;
(B) 상기 성형된 제품을 냉각하여 수축시키는 단계;
(C) 수축된 상기 성형 제품에 폴리싱 공정을 수행하여 제품 표면을 연마하는 단계; 및
(D) 연마된 상기 성형 제품의 수축 상태를 상온의 상태로 복원하는 단계를 포함하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In the method of manufacturing an antistatic conductive PFA product,
(A) forming a product for semiconductor processing using a fluororesin composition;
(B) cooling and shrinking the molded product;
(C) performing a polishing process on the shrunk molded product to polish the product surface; and
(D) A method of manufacturing an antistatic conductive PFA product comprising the step of restoring the shrinkage state of the polished molded product to a state at room temperature.
상기 단계 (B)는 영하 30~50℃의 온도 조건에서 상기 불소수지 조성물을 구성하는 원재료 각각의 선 열팽창 계수 특성을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 5,
The step (B) is a method of manufacturing an antistatic conductive PFA product, characterized in that it is performed using the linear thermal expansion coefficient characteristics of each raw material constituting the fluororesin composition at a temperature of -30 to 50°C.
상기 단계 (C)는 상기 성형 제품의 표면에서 돌출된 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 및 카본블랙(Carbon black, CB)의 파티클(Particle)을 제거하는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 5 or 6:
The step (C) is to manufacture an antistatic conductive PFA product, characterized in that it removes particles of carbon nanotubes (CNT) and carbon black (CB) protruding from the surface of the molded product. method.
상기 불소수지 조성물은 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 카본블랙(Carbon black, CB), 및 PFA 베이스(Perfluoroalkoxy Base)를 포함하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 5,
The fluororesin composition is a method of producing an antistatic conductive PFA product including carbon nanotubes (CNT), carbon black (CB), and PFA base (Perfluoroalkoxy Base).
상기 탄소나노튜브(CNT)는 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.2%~0.5%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되고,
상기 카본블랙(CB)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 5~15%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 8:
The carbon nanotubes (CNTs) are mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.2% to 0.5% based on 100 wt% of the entire mixture,
A method of manufacturing an antistatic conductive PFA product, characterized in that the carbon black (CB) is mixed with the PFA base at a weight ratio of 5 to 15% based on 100 wt% of the total mixture.
상기 불소수지 조성물은 그래핀(Graphene, GF)을 더 포함하고,
상기 그래핀(GF)은 혼합물 전체를 100wt% 중량기준으로하여 0.1%~0.8%의 중량비로 PFA 베이스에 혼합되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 9:
The fluororesin composition further includes graphene (GF),
A method for producing an antistatic conductive PFA product, characterized in that the graphene (GF) is mixed with the PFA base at a weight ratio of 0.1% to 0.8% based on 100 wt% of the total mixture.
상기 성형 제품은 스피너(spinner), 바울(boul), 척(chuck), 기판 홀더, 웨이퍼 캐리어(Wafer carrier), 및 노즐(Nozzle)을 포함하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.
In paragraph 5,
The molded product is a method of manufacturing an antistatic conductive PFA product including a spinner, a bowl, a chuck, a substrate holder, a wafer carrier, and a nozzle.
상기 단계 (D)는 상온에서 수행되는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 전도성 PFA 제품 제조 방법.In paragraph 5,
A method for producing an antistatic conductive PFA product, wherein step (D) is performed at room temperature.
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