KR101876548B1 - 샤워헤드 플레이트 및 이의 제작방법 - Google Patents

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장상구
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장철종
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Abstract

본 발명은, 몸체부재; 가스가 통과할 수 있도록 상기 몸체부재에 형성되는 관통홀; 냉각유체가 이동할 수 있도록 상기 몸체부재 내부에 형성되는 냉각유로; 상기 냉각유로를 따라 상기 몸체부재의 일면에 형성되고, 상기 냉각유로와 다른 크기의 폭을 가지는 삽입홈; 및 상기 냉각유로를 밀폐시키도록 적어도 일부분이 상기 삽입홈에 결합되는 커버부재;를 포함하여, 샤워헤드의 가공이 용이해지고 내구성이 우수해질 수 있다.

Description

샤워헤드 플레이트 및 이의 제작방법{Plate of showerhead and Method of manufacturing the same}
샤워헤드 플레이트 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 가공이 용이하고 내구성이 우수한 샤워헤드 플레이트 및 이의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기판 처리장치는, 내부공간을 가지는 챔버, 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지대, 챔버 내부에서 기판을 향하여 처리가스를 공급할 수 있는 샤워헤드를 포함한다. 챔버의 내부공간을 진공상태로 형성할 수 있고, 샤워헤드는 하나 또는 다수의 처리가스를 기판 상에 분배할 수 있다. 공급되는 처리가스에 따라 기판 상에 박막이 증착되거나 식각될 수 있다.
샤워헤드는, 가스공급라인과 연결되는 백 플레이트, 및 백 플레이트에 설치되는 페이스 플레이트를 포함할 수 있다. 가스공급라인을 통해 백 플레이트와 페이스 플레이트 사이로 공급된 처리가스는 페이스 플레이트에 형성된 분사홀을 통해 기판 상으로 분사될 수 있다.
종래에는 페이스 플레이트가 복수의 판이 합쳐진 구조로 형성되었다. 예를 들어, 냉각수가 이동하는 경로를 가지는 하부판 상에, 하부판과 동일한 면적을 가지는 상부판을 용접으로 접합시킨 후, 상부판과 하부판을 관통하는 분사홀을 형성하였다.
그러나 드릴을 이용하여 관통홀을 형성하는 과정에서, 상부판에 충격이 가해져 리크(Leak)가 발생할 수 있다. 따라서, 하부판 내부의 냉각유로를 따라 이동하는 냉각수가 상부판에 발생된 리크를 통해 외부로 유출되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 드릴이 상부판과 하부판의 접합되는 부분을 관통할 수 있다. 이에, 상부판이 하부판에 제대로 접합되지 못할 수 있고, 상부판과 하부판이 서로 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 페이스 플레이트를 새로 다시 제작해야 할 수 있다.
KR 10-1455045 B
본 발명은 가공이 용이하고 내구성이 우수한 샤워헤드 및 이의 제작방법을 제공한다.
본 발명은 결함 발생 여부를 용이하게 확인할 수 있는 샤워헤드 및 이의 제작방법을 제공한다.
본 발명은 몸체부재; 가스가 통과할 수 있도록 상기 몸체부재에 형성되는 관통홀; 냉각유체가 이동할 수 있도록 상기 몸체부재 내부에 형성되는 냉각유로; 상기 냉각유로를 따라 상기 몸체부재의 일면에 형성되고, 상기 냉각유로와 다른 크기의 폭을 가지는 삽입홈; 및 상기 냉각유로를 밀폐시키도록 적어도 일부분이 상기 삽입홈에 결합되는 커버부재;를 포함한다.
상기 삽입홈의 폭이 상기 냉각유로의 폭보다 크게 형성된다.
상기 삽입홈과 상기 냉각유로 사이에 턱이 형성되고, 상기 커버부재는 상기 턱 상에 안착될 수 있다.
상기 삽입홈에 경사면 또는 곡면이 형성되고, 상기 커버부재는 상기 경사면 또는 상기 곡면에 끼워질 수 있다.
상기 삽입홈은, 상기 냉각유로 상에 위치하는 제1 홈; 및 상기 제1 홈 상에 형성되고, 상기 제1 홈보다 큰 폭을 가지는 제2 홈;을 포함하고, 상기 커버부재는 상기 제1 홈과 상기 제2 홈 사이에 형성된 턱 상에 안착될 수 있다.
상기 삽입홈의 폭은 상기 냉각유로의 폭 대비 1.5 내지 2배이다.
상기 커버부재는, 상기 삽입홈의 폭 이하의 폭을 가지면서 상기 유로의 폭보다 큰 폭을 가지는 삽입부; 및 상기 삽입부와 연결되고 상기 삽입홈보다 큰 폭을 가지는 돌출부;를 포함한다.
본 발명은 몸체부재와 커버부재를 구비하는 샤워헤드 플레이트; 및 상기 샤워헤드 플레이트와 이격되는 바디와, 상기 샤워헤드 플레이트 및 상기 바디 사이의 이격공간의 둘레를 감싸는 측벽을 구비하는 백 플레이트;를 포함한다.
본 발명은, 몸체부재와 커버부재를 마련하는 과정; 상기 몸체부재에 냉각유체가 이동할 수 있는 냉각유로를 형성하는 과정; 상기 몸체부재의 일면에 상기 냉각유로를 따라 삽입홈을 형성하는 과정; 상기 삽입홈에 상기 커버부재를 결합하는 과정; 및 상기 몸체부재에 가스가 통과할 수 있는 관통홀을 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 삽입홈에 상기 커버부재를 결합하는 과정은, 상기 삽입홈과 상기 커버부재 사이를 용접하는 과정을 포함한다.
상기 삽입홈에 상기 커버부재를 결합한 후, 상기 커버부재의 결함을 검사하는 과정을 더 포함한다.
상기 커버부재의 결함을 검사하는 과정은, 상기 냉각유로 내로 냉각유체를 공급하고, 상기 냉각유로 내부의 압력을 상승시키는 과정; 및 리크 결함이 발생된 부위를 찾는 과정;을 포함한다.
상기 커버부재의 결함을 검사한 후, 리크 결함이 발견되면 이를 리페어하는 과정을 더 포함한다.
상기 몸체부재와 상기 커버부재는 동일한 재질로 형성되고, 상기 몸체부재의 재질은 스테인레스강, 알루미늄합금, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 및 하스텔로이 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 샤워헤드 플레이트의 몸체부재에 형성된 냉각유로를 커버부재로 밀폐시킨다. 커버부재는 몸체부재에 형성되는 관통홀과 이격되기 때문에, 관통홀을 형성할 때 드릴이 커버부재와 몸체부재가 접합된 부분을 관통하는 것을 방지할 수 있다. 이에, 커버부재와 몸체부재의 접합력이 저하되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버부재와 관통홀이 이격되기 때문에, 관통홀이 형성되는 것과 관계없이 커버부재에 리크가 발생했는지를 확인할 수 있다. 이에, 몸체부재에 관통홀을 형성하기 전에 미리 리크가 발생했는지 용이하게 확인하여 리페어할 수 있다. 따라서, 제작되는 샤워헤드 플레이트의 불량률이 감소할 수 있다.
또한, 관통홀을 형성할 때 드릴이 서로 결합된 복수개의 판을 관통하지 않고, 몸체부재 하나만 관통하기 때문에, 샤워헤드 플레이트나 드릴에 가해지는 충격이 감소할 수 있다. 따라서, 샤워헤드 플레이트나 드릴이 손상되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 샤워헤드 플레이트를 용이하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 구조를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 삽입홈의 형상을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커버부재의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 제작방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1000)는, 내부공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100)의 내부공간에 진공 분위기를 형성하도록 챔버(100)에 설치되는 진공펌프(200), 챔버(100)의 내부공간에서 기판을 지지하는 기판 지지대(300), 챔버(100)의 내부공간에서 기판으로 처리가스를 분사하는 샤워헤드(500), 및 처리가스를 공급하도록 샤워헤드(500)와 연결되는 가스공급라인(400)을 포함할 수 있다.
이때, 기판 처리장치(1000)는 CVD를 포함하는 증착장치나, 식각장치일 수 있다. 기판은 웨이퍼, 유리패널, LED기판 등을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부공간을 가지는 통 형상으로 제작될 수 있다. 챔버(100)의 일측에는 기판이 출입할 수 있는 출입구(미도시)가 형성되고, 출입구에는 개폐밸브(미도시)가 설치되어 출입구를 개폐할 수 있다.
또한, 챔버(100)는 본체와 리드로 분리되도록 제작될 수도 있다. 이에, 본체와 리드를 분리하여 챔버(100)와 챔버(100) 내부에 배치되는 장비들을 용이하게 수리하거나 유지보수할 수 있다. 그러나 챔버(100)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
진공펌프(200)는 챔버(100)의 내부공간과 연통되는 진공라인(210)을 통해 챔버(100)와 연결될 수 있다. 이에, 진공펌프(200)가 챔버(100) 내부의 가스를 흡입하면 챔버(100)의 내부공간에 진공 분위기를 형성하거나, 챔버(100) 내부의 부산물을 챔버(100) 외부로 배출할 수 있다.
기판 지지대(300)는, 챔버(100)의 내부에 배치되고, 상부면에 기판이 안착될 수 있는 지지 플레이트(310), 및 일단이 지지 플레이트(310)의 하부와 연결되고, 타단이 챔버(100)의 외측으로 연장되는 샤프트(320)를 포함할 수 있다.
지지 플레이트(310)는 기판의 형상에 따라 모양이 선택될 수 있고, 지지 플레이트(310)의 면적이 기판의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판이 원판 형상이면 지지 플레이트(310)도 원판 모양으로 형성되고, 기판이 사각판 형상이면 지지 플레이트(310)도 사각판 모양으로 형성될 수 있다. 이에, 지지 플레이트(310)가 기판을 안정적으로 지지해줄 수 있다. 그러나 지지 플레이트(310)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
샤프트(320)는 챔버(100) 내부에서 지지 플레이트(310)를 상하로 이동시키거나 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 챔버(100)에 형성된 출입구로 들어오는 기판이 지지 플레이트(310)의 상부면에 안착시키거나, 지지 플레이트(310)에 안착된 기판을 출입구를 통해 외부로 이동시키기 위해, 샤프트(320)가 지지 플레이트(310)의 높이를 출입구의 위치에 맞출 수 있다. 또한, 샤프트(320)는 지지 플레이트(310)를 상하로 이동시켜 공정에 따라 샤워헤드(500)와 기판 사이의 간격을 조절할 수도 있다. 그러나 기판 지지대(300)의 구조 및 작동 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급라인(400)은 처리가스가 이동하는 경로를 형성한다. 가스공급라인(400)은 챔버(100)를 관통하여 챔버(100) 내부의 샤워헤드(500)와 연결될 수 있고, 샤워헤드(500)를 지지해줄 수 있다. 이에, 가스공급라인(400)을 통해 처리가스가 샤워헤드(500)로 공급될 수 있고, 샤워헤드(500)는 공급받은 처리가스를 기판을 향하여 분사 또는 공급할 수 있다.
샤워헤드(500)는 챔버(100)의 내부에 배치되고, 지지 플레이트(310)의 상측에 이격된다. 이에, 샤워헤드(500)는 지지 플레이트(310)에 안착된 기판을 향하여 처리가스를 공급할 수 있다. 샤워헤드(500)는, 처리가스가 통과할 수 있는 관통홀(522)이 구비되는 페이스 플레이트, 및 페이스 플레이트와 연결되는 백 플레이트(510)를 포함할 수 있다.
백 플레이트(510)는, 페이스 플레이트의 상측에 이격되고 가스공급라인(400)과 연결되는 바디(511), 및 일측이 바디(511)에 연결되고 타측이 페이스 플레이트에 연결되어, 페이스 플레이트와 바디(511) 사이의 이격공간의 둘레를 감싸는 측벽(512)을 포함할 수 있다. 이에, 페이스 플레이트와 바디(511) 사이에 내부공간이 형성될 수 있고, 내부공간이 측벽(512)에 의해 밀폐될 수 있다.(이때, 측벽과 페이스 플레이트의 연결되는 부분을 밀봉될 수 있다.) 따라서, 가스공급라인(400)에서 공급되는 처리가스가 페이스 플레이트와 바디(511) 사이의 공간으로 공급된 후, 페이스 플레이트에 구비된 관통홀(522)을 통해 기판으로 공급될 수 있다. 이때, 페이스 플레이트는 샤워헤드 플레이트(520)일 수 있다. 그러나 샤워헤드(500)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트(520)는, 몸체부재(521), 처리가스가 통과할 수 있도록 몸체부재(521)에 형성되는 관통홀(522), 냉각유체가 이동할 수 있도록 몸체부재(521) 내부에 형성되는 냉각유로(523), 냉각유로(523)를 따라 몸체부재(521)의 일면에 형성되고, 냉각유로(523)와 다른 크기의 폭을 가지는 삽입홈(524), 및 냉각유로(523)를 밀폐시키도록 적어도 일부분이 삽입홈(524)에 결합되는 커버부재(525)를 포함한다.
몸체부재(521)는 백 플레이트에 연결되어 지지되어 기판 지지대의 상측에 이격될 수 있다. 몸체부재(521)는 기판에 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판이 원판 모양이면 몸체부재(521)도 원판 모양으로 형성될 수 있고, 기판이 사각판 모양이면 몸체부재(521)도 사각판 모양으로 형성될 수 있다. 이에, 몸체부재(521)는 기판의 상부면 전체로 처리가스를 공급할 수 있다. 그러나 몸체부재(521)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
관통홀(522)은 상하방향으로 처리가스가 몸체부재(521)를 통과할 수 있는 경로를 형성할 수 있다. 관통홀(522)은 몸체부재(521)에만 복수개가 구비될 수 있고, 방사형으로 배치될 수 있다. 이에, 처리가스가 복수의 관통홀(522)을 통해 기판의 상부면 전체 영역으로 공급될 수 있다.
냉각유로(523)는 몸체부재(521) 내부에서 냉각유체가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 냉각유로가 형성하는 경로는 사이사이에 공간을 형성할 수 있고, 관통홀(522)은 경로 사이사이의 공간에 위치할 수 있다. 이에, 냉각유로(523)와 관통홀(522)이 서로 중첩되지 않고, 이격될 수 있다. 따라서, 냉각유로(523) 내부로 공급된 냉각유체가 관통홀(522)을 통해 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 몸체부재(521)의 일측에는 냉각유체가 유입될 수 있는 유입단(521a)가 구비되고, 타측에는 냉각유체가 배출되는 배출단(521b)가 구비되며, 유입단(521a)와 배출단(521b)은 몸체부재(521) 내부의 냉각유로(523)와 연결될 수 있다. 따라서, 유입단(521a)를 통해 유입된 냉각유체가 냉각유로(523)를 따라 이동하면서 몸체부재(521)를 냉각시키고, 배출단(521b)을 통해 몸체부재(521) 외부로 배출될 수 있다. 이때, 냉각유체는 냉각수일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 삽입홈의 형상을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커버부재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 삽입홈(524)은 커버부재(525)가 삽입될 수 있는 홈을 형성한다. 삽입홈(524)은 몸체부재(521)의 상부면에서 냉각유로(523)를 따라 형성될 수 있다. 즉, 삽입홈(524)은 냉각유로(523)가 연장되는 방향을 따라 연장될 수 있고, 냉각유로(523)의 상부에 형성되어 냉각유로(523)의 상부를 개방시킬 수 있다.
삽입홈(524)의 커버부재(525)가 삽입되는 부분의 깊이(H1)는 커버부재(525)의 최대 높이(또는, 상하방향 길이)(H2) 이상일 수 있다. 이에, 커버부재(525) 전체가 삽입홈(524) 내에 삽입되어 외측으로 돌출되지 않을 수 있다. 따라서, 커버부재(525)의 돌출된 부분이 외부의 충격에 의해 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 삽입홈(524)의 커버부재(525)가 삽입되는 부분의 깊이(H1)는 커버부재(525)의 최대 높이(또는, 상하방향 길이)(H2) 미만일 수도 있다. 이에, 커버부재(525)의 일부는 삽입홈(524) 내에 삽입되고, 다른 일부는 삽입홈(524)의 외측으로 돌출될 수 있다. 따라서, 커버부재(525)를 삽입홈(524)에 끼울 때 돌출된 부분을 잡고 커버부재(525)의 위치를 용이하게 조절할 수 있다.
삽입홈(524)은 냉각유로(523)와 다른 크기의 폭으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 삽입홈의 최대 폭(D2)이 냉각유로의 폭(D1)보다 크게 형성될 수 있다. 삽입홈(524)과 냉각유로(523)는 폭방향 중심부가 상하방향으로 동일선상에 위치할 수 있다. 이에, 도 4의 (a)와 같이 삽입홈(524)과 냉각유로(523) 사이에 턱이 형성될 수 있다. 커버부재(525)를 삽입홈(524) 내에 삽입하면, 커버부재(525)가 턱 상에 안착될 수 있고, 삽입홈(524)은 막아 냉각유로(523)를 밀폐시킬 수 있다.
이때, 커버부재(525)의 삽입홈(524)과 접합되는 부분(또는, 커버부재(525)의 삽입홈(524)과 대향되는 부분)(A)은 양측의 측면, 및 하부면의 턱 상에 안착되는 부분이다. 따라서, 커버부재(525)의 삽입홈(524)과 접합되는 부분(A)이 3면 이상일 수 있고, 커버부재(525)는 삽입홈(524)에 안정적으로 결합될 수 있다.
또는, 도 4의 (b), (c), (d)와 같이 삽입홈(524)에 경사면이 형성되거나 곡면이 형성될 수 있다. 즉, 삽입홈(524)이 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 이때, 커버부재(525)도 삽입홈(524)의 형상에 대응하여 경사면 또는 곡면을 가지도록 형성되어, 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 따라서, 커버부재(525)의 삽입홈(524)과 접합되는 부분(A)은 경사면이 형성된 양측면이고, 커버부재(525)의 삽입홈(524)과 접합되는 부분(A)은 2면일 수 있다. 이러한 커버부재(525)가 경사면 또는 곡면을 따라 삽입홈(524) 내로 용이하게 삽입될 수 있고, 커버부재(525)가 삽입홈(524)에 내에 안정적으로 끼워질 수 있다.
또는, 도 4의 (e)와 같이 삽입홈(524)이, 냉각유로 상에 위치하는 제1 홈(524a), 및 제1 홈(524a) 상에 형성되고, 제1 홈보다 큰 폭을 가지는 제2 홈(524b)을 구비할 수도 있다. 즉, 냉각유로(523)와 제1 홈(524a) 사이에 턱이 형성되고, 제1 홈(524a)과 제2 홈(524b) 사이에도 턱이 형성될 수 있다. 이때, 커버부재(525)는 제2 홈(524b)의 형상을 따라 형성될 수 있고, 커버부재(525)는 제1 홈(524a)과 제2 홈(524b) 사이에 형성된 턱 상에 안착될 수 있다.
이때, 커버부재(525)의 제2 홈(524b)과 접합되는 부분(A)은 양측의 측면, 및 하부면의 턱 상에 안착되는 부분이다. 따라서, 커버부재(525)의 제2 홈(524b)과 접합되는 부분(A)이 3면 이상일 수 있고, 커버부재(525)는 제1 홈(524a)에 안정적으로 결합될 수 있다.
또한, 제1 홈(524a) 내에는 커버부재(525)가 삽입되지 않기 때문에, 제1 홈(524a) 내는 빈 공간이 형성될 수 있다. 이에, 냉각유로(523)로 공급되는 냉각유체가 냉각유로(523)와 제1 홈(524a)을 따라 이동할 수 있고, 냉각유체가 이동하는 경로가 넓어질 수 있다. 따라서, 냉각유체가 몸체부재(521)를 더욱 신속하게 냉각시킬 수 있고, 커버부재(525)와 냉각유체가 접촉하는 면적이 증가하여 커버부재(525)가 냉각유체에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다.
또는, 도 4의 (f)와 같이, 삽입홈(524)이, 냉각유로 상에 위치하는 제1 홈, 및 제1 홈 상에 형성되고, 제1 홈보다 큰 폭을 가지는 제2 홈을 구비하는데, 제2 홈에 경사면이 형성될 수도 있다. 이에, 커버부재(525)의 제2 홈과 접합되는 부분(A)은 양측의 측면, 및 하부면의 턱 상에 안착되는 부분이다. 따라서, 커버부재(525)의 제2 홈(524b)과 접합되는 부분(A)이 3면 이상일 수 있고, 커버부재(525)는 제1 홈(524a)에 안정적으로 결합될 수 있다.
또한, 커버부재(525)가 경사면 또는 곡면을 따라 제2 홈 내로 용이하게 삽입될 수 있고, 커버부재(525)가 제2 홈에 내에 안정적으로 끼워질 수 있다. 이에, 커버부재(525)가 제2 홈 내에 용이하게 삽입되면서, 제2 홈과 안정적으로 접합될 수 있다.
이때, 삽입홈의 최대 폭(D2)은 냉각유로의 폭(D1) 대비 1.5 내지 2배로 형성될 수 있다. 삽입홈의 최대 폭(D2)이 냉각유로의 폭(D1) 대비 1.5배 미만이면, 커버부재(525)와 턱의 상부면이 접합되는 면적이 작아질 수 있다. 따라서, 커버부재(525)와 턱의 상부면 사이의 접합부위에 리크(Leak)가 쉽게 발생할 수 있고, 커버부재(525)가 삽입홈(524)에서 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
삽입홈의 최대 폭(D2)이 냉각유로의 폭(D1) 대비 2배를 초과하면, 냉각유로(523)의 폭이 너무 커져 관통홀(522)에 연결될 수도 있다. 이에, 커버부재(525)가 관통홀(522)까지 덮을 수도 있고, 관통홀(522)을 형성하면서 커버부재(525)와 턱의 상부면이 접합된 부분이 관통될 수도 있다. 따라서, 커버부재(525)를 삽입홈(524)에 안정적으로 결합하기 위해 삽입홈의 최대 폭(D2)은 냉각유로의 폭(D1) 대비 1.5 내지 2배로 형성될 수 있다. 그러나 삽입홈(524)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
커버부재(525)는 적어도 일부분이 삽입홈(524)에 결합되어 냉각유로(523)의 개방된 상부를 막아 냉각유로(523)를 밀폐시키는 역할을 한다. 커버부재(525)는 삽입홈(524)의 형상을 따라 형성될 수 있다. 즉, 커버부재(525)는 삽입홈(524)이 연장되는 방향을 따라 연장될 수 있다. 이에, 커버부재(525)는 삽입홈(524) 전체 끼워져 냉각유로(523)의 상부 전체를 커버할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 커버부재(525)는 삽입홈(524)의 최대 폭 이하의 폭을 가지는 삽입부를 포함한다. 삽입부의 폭은 삽입홈(524)의 최대 폭 이하이고, 냉각유로(523)의 폭보다 크다. 이에, 삽입부는 삽입홈(524)에 삽입되어 삽입홈(524)과 냉각유로(523) 사이의 턱 상부면에 안착될 수 있고, 냉각유로(523) 내로 삽입되지 않을 수 있다.
한편, 도 5의 (b)와 같이 커버부재(525)는, 삽입부(525a)의 형상을 따라 형성되어 삽입부(525a)와 연결되고, 삽입홈(524)의 최대 폭보다 큰 폭을 가지는 돌출부(525b)를 더 포함할 수도 있다. 돌출부(525b)는 삽입부(525a)의 상부와 연결될 수 있고, 삽입홈(524) 내에 삽입되지 않을 수 있다. 이에, 돌출부(525b)의 하부면은 몸체부재(521)의 상부면과 접촉할 수 있다. 따라서, 커버부재(525)가 삽입홈(524) 및 몸체부재(521)와 접합될 수 있는 부분(A)이 증가하여 커버부재(525)가 몸체부재(521)에 더 안정적으로 결합될 수 있다.
이때, 커버부재(525)는 관통홀(522)과 이격될 수 있다. 따라서, 몸체부재(521)에 관통홀(522)을 형성할 때 몸체부재(521)와 커버부재(525)의 접합되는 부분이 관통되는 것이 방지될 수 있고, 리크가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 그러나 커버부재(525)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 삽입홈(524)의 실시 예들과 커버부재(525)들의 실시 예들 간에 다양한 조합이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 제작방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 제작방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 플레이트의 제작방법은, 몸체부재와 냉각부재를 마련하는 과정(S110), 몸체부재에 냉각유체가 이동할 수 있는 냉각유로를 형성하는 과정(S120), 몸체부재의 일면에 냉각유로를 따라 삽입홈을 형성하는 과정(S130), 삽입홈에 커버부재를 결합하는 과정(S140), 및 몸체부재에 가스가 통과할 수 있는 관통홀을 형성하는 과정(S150)을 포함한다.
도 1 내지 5를 참조하여 설명하면, 우선, 샤워헤드의 페이스 플레이트로 사용될 몸체부재(521), 및 몸체부재(521)에 형성할 삽입홈(524)의 형상을 따라 형성되는 커버부재(525)를 마련할 수 있다. 몸체부재(521)와 커버부재(525)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이에, 몸체부재(521)와 커버부재(525)는 서로 용이하게 접합될 수 있고, 가공이 용이하다. 몸체부재(521)와 커버부재(525)의 재질은 스테인레스강(예를 들어 SUS316, SUS304 등), 알루미늄합금, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 및 하스텔로이 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그 다음, 몸체부재(521)의 일면(또는, 상부면)을 가공하여 몸체부재(521) 내부에 냉각유체가 이동할 수 있는 냉각유로(523)를 형성할 수 있다. 냉각유로(523)는 냉각유체가 몸체부재(521) 전체를 냉각시킬 수 있도록 지그재그 형태(또는, 구불구불한 형태)로 몸체부재(521)에 형성될 수 있다.
그 다음, 몸체부재(521)의 일면(또는, 상부면)을 가공하여 냉각유로(523) 상에 커버부재(525)가 삽입될 수 있는 삽입홈(524)을 형성할 수 있다. 삽입홈(524)은 냉각유로(523)의 형상을 따라 형성될 수 있고, 냉각유로(523)의 상측에 위치하여 냉각유로(523)와 연결될 수 있다. 즉, 몸체부재(521)의 상부면에서 냉각유로(523)까지의 깊이가 몸체부재(521)의 상부면에서 삽입홈(524)까지의 깊이보다 깊게 형성될 수 있다.
이때, 삽입홈(524)의 최대 폭이 냉각유로(523)의 폭 대비 1.5 내지 2배가 되도록 형성할 수 있다. 삽입홈(524)의 최대 폭이 냉각유로(523)의 폭 대비 1.5배 미만이면, 커버부재(525)와 턱의 상부면이 접합되는 면적이 작아질 수 있다. 따라서, 커버부재(525)와 턱의 상부면 사이의 접합부위에 리크가 쉽게 발생할 수 있고, 커버부재(525)가 삽입홈(524)에서 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 삽입홈(524)의 최대 폭이 냉각유로(523)의 폭 대비 2배를 초과하면, 냉각유로(523)의 폭이 너무 커져 관통홀(522)에 연결될 수도 있다. 이에, 커버부재(525)가 관통홀(522)까지 덮을 수도 있고, 관통홀(522)을 형성하면서 커버부재(525)와 턱의 상부면이 접합된 부분이 관통될 수도 있다. 따라서, 커버부재(525)를 삽입홈(524)에 안정적으로 결합하고, 커버부재(525) 사이사이에 관통홀(522)이 형성될 공간을 확보하기 위해 삽입홈의 최대 폭은 냉각유로의 폭 대비 1.5 내지 2배로 형성될 수 있다.
그 다음, 삽입홈(524)에 커버부재(525)를 결합하여 냉각유로(523)를 밀폐시키는 작업을 수행할 수 있다. 즉, 커버부재(525)를 몸체부재(521)에 접합시키는 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 커버부재(525)의 적어도 일부분을 삽입홈(524)에 끼운 후, 커버부재(525)와 몸체부재(521) 사이(또는, 커버부재(525)와 몸체부재(521)가 대향하는 부분)를 브레이징 용접 또는 레이저 용접하여 접합시킬 수 있다. 이때, 커버부재(525)와 몸체부재(521) 사이에 접착물질을 위치시킨 후 열처리할 수도 있고, 접착물질을 도포하지 않고 용접하여 열처리할 수도 있다. 접착물질은 커버부재(525)나 몸체부재(521)보다 용융점이 낮은 금속물질일 수 있다. 그러나 접착물질의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
커버부재(525)와 몸체부재(521)가 서로 마주하는 영역이 증가하면, 커버부재(525)와 몸체부재(521)가 접합되는 부분의 면적도 증가하기 때문에, 커버부재(525)가 몸체부재(521)에 더 안정적으로 결합될 수 있고, 리크 결함이 발생하는 것을 더 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.
삽입홈(524)에 커버부재(525)를 결합한 후, 커버부재(525)의 결함을 검사할 수 있다. 즉, 커버부재(525)가 몸체부재(521)에 정상적으로 접합되었는지 확인하기 위해 커버부재(525)에 리크 결함이 있는지 검사할 수 있다.
리크 결함이 발생했는지 확인하기 위해, 냉각유로(523) 내로 냉각유체를 공급할 수 있다. 냉각유로(523) 내에 냉각유체가 채워지면, 냉각유로(523) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다. 이에, 리크 결함이 발생했다면, 냉각유로(523) 내의 냉각유체가 리크 결함이 발생된 부위로 유출될 수 있다.
예를 들어, 냉각유로(523) 내부의 압력을 8 내지 10kg/cm2로 상승시킬 수 있다. 냉각유로(523) 내부의 압력이 8kg/cm2 미만이면, 리크 결함이 발생된 부위로 냉각매체를 유출시킬 정도로 압력이 높지 않아 리크 결함이 발생된 부분을 찾지 못할 수 있다. 냉각유로(523) 내부의 압력이 10kg/cm2을 초과하면, 냉각유로(523) 내부의 압력이 너무 높아 커버부재(525)나 몸체부재(521)가 파손될 수 있다. 따라서, 리크 결함을 용이하게 발견하면서 몸체부재(521)나 커버부재(525)가 파손되지 않는 범위로 냉각유로(523) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
또는, 리크 결함이 발생했는지 확인하기 위해, 냉각유로(523) 내로 고압의 냉각유체를 공급할 수도 있다. 이에, 리크 결함이 발생했다면, 고압의 냉각유체가 리크 결함이 발생된 부위를 통해 외부로 유출될 수 있다.
그 다음, 작업자는 리크 결함이 발생된 부위를 찾을 수 있다. 즉, 냉각유체의 유출이 발생되면, 작업자는 냉각유체가 유출된 부분에 리크 결함이 발생했다고 판단할 수 있다.
커버부재(525)의 결함을 검사한 후, 리크 결함이 발견되면 작업자는 리크 결함이 발생된 부위를 리페어하는 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 리크 결함이 발생된 부분을 브레이징 용접 또는 레이저 용접하여 리페어할 수 있다. 이때, 레이저 용접은 레이저 광선의 출력을 응용한 용접으로, 레이저 광선은 집광성이 좋아 매우 미소영역에 집광시키기 용이하다. 따라서, 리크 결함이 발생된 부분을 리페어할 때 레이저 광선을 이용하여 용접하면 국소적으로 리크 결함이 발생된 부분만 정확하게 리페어할 수 있다. 이에, 용접으로 인해 결함이 발생되지 않은 부분이 손상되는 것을 방지하면서 리크 결함만 제거하여 냉각유로(523)를 이동하는 냉각유체가 유출되는 것을 차단할 수 있다.
리크 결함의 리페어가 완료되면 리페어가 정상적으로 수행되었는지 확인하는 작업을 추가적으로 수행할 수도 있다. 즉, 리페어 후 냉각유로(523) 내로 냉각유체를 다시 공급하여 리크 결함이 있는지 확인할 수 있다.
그 다음, 리크 결함이 없다고 판단되거나, 리크 결함에 대한 리페어 작업이 완료되면, 몸체부재(521)에 상하방향으로 연장되는 복수의 관통홀(522)을 형성할 수 있다. 관통홀(522)을 드릴에 의해 형성될 수 있다. 그러나 관통홀(522)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 관통홀(522)은 삽입홈(524) 또는 커버부재(525)와 이격된 위치에 형성될 수 있다. 이에, 관통홀(522)을 형성할 때 드릴이 커버부재(525)와 몸체부재(521)가 접합된 부분(또는, 용접된 부분)을 관통하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 커버부재(525)와 몸체부재(521)의 접합력이 저하되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버부재(525)와 관통홀(522)이 이격되기 때문에, 관통홀(522)이 형성되는 것과 관계없이 커버부재(525)에 리크가 발생했는지를 확인할 수 있다. 이에, 몸체부재(521)에 관통홀을 형성하기 전에 미리 리크가 발생했는지 용이하게 확인하여 리페어할 수 있다. 따라서, 제작되는 샤워헤드 플레이트(520)의 불량률이 감소할 수 있다.
또한, 관통홀(522)을 형성할 때 드릴이 서로 결합된 복수개의 판을 관통하지 않고, 몸체부재(521) 하나만 관통하기 때문에, 몸체부재(521)나 드릴에 가해지는 충격이 감소할 수 있다. 따라서, 몸체부재(521)나 드릴이 손상되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 몸체부재(521)를 용이하게 가공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 챔버 200: 진공펌프
300: 기판 지지대 400: 가스공급라인
500: 샤워헤드 510: 백 플레이트
520: 샤워헤드 플레이트 521: 몸체부재
522: 관통홀 523: 냉각유로
524: 삽입홈 525: 커버부재

Claims (14)

  1. 몸체부재;
    냉각유체가 이동할 수 있도록 상기 몸체부재 내부에 형성되는 냉각유로;
    상기 몸체부재의 하측으로 가스를 분사할 수 있도록 상기 몸체부재에 상하방향으로 형성되고, 상기 냉각유로와 중첩되지 않게 배치되는 관통홀;
    상기 냉각유로를 따라 상기 몸체부재의 상부면에 형성되고, 상기 냉각유로의 상부에 위치하며, 상기 냉각유로와 다른 크기의 폭을 가지는 삽입홈; 및
    상기 냉각유로의 개방된 상부를 막아 상기 냉각유로를 밀폐시키도록, 상기 삽입홈의 형상을 따라 연장되어 적어도 일부분이 상기 삽입홈에 삽입되는 커버부재;를 포함하고,
    상기 관통홀이 상기 몸체부재와 상기 커버부재의 접합부를 관통하지 않도록, 상기 커버부재가 상기 관통홀과 이격되어 배치되는 샤워헤드 플레이트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입홈의 폭이 상기 냉각유로의 폭보다 크게 형성되는 샤워헤드 플레이트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈과 상기 냉각유로 사이에 턱이 형성되고,
    상기 커버부재는 상기 턱 상에 안착될 수 있는 샤워헤드 플레이트.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈에 경사면 또는 곡면이 형성되고,
    상기 커버부재는 상기 경사면 또는 상기 곡면에 끼워질 수 있는 샤워헤드 플레이트.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈은,
    상기 냉각유로 상에 위치하는 제1 홈; 및
    상기 제1 홈 상에 형성되고, 상기 제1 홈보다 큰 폭을 가지는 제2 홈;을 포함하고,
    상기 커버부재는 상기 제1 홈과 상기 제2 홈 사이에 형성된 턱 상에 안착될 수 있는 샤워헤드 플레이트.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈의 폭은 상기 냉각유로의 폭 대비 1.5 내지 2배인 샤워헤드 플레이트.
  7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부재는,
    상기 삽입홈의 폭 이하의 폭을 가지면서 상기 유로의 폭보다 큰 폭을 가지는 삽입부; 및
    상기 삽입부와 연결되고 상기 삽입홈보다 큰 폭을 가지는 돌출부;를 포함하는 샤워헤드 플레이트.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 샤워헤드 플레이트; 및
    상기 샤워헤드 플레이트와 이격되는 바디와, 상기 샤워헤드 플레이트 및 상기 바디 사이의 이격공간의 둘레를 감싸는 측벽을 구비하는 백 플레이트;를 포함하는 샤워헤드.
  9. 몸체부재와 커버부재를 마련하는 과정;
    상기 몸체부재에 냉각유체가 이동할 수 있는 냉각유로를 형성하는 과정;
    상기 몸체부재의 상부면에 상기 냉각유로를 따라 삽입홈을 형성하는 과정;
    상기 삽입홈의 형상을 따라 연장되는 상기 커버부재를 상기 삽입홈에 삽입하여, 상기 냉각유로의 개방된 상부를 막는 과정; 및
    상기 몸체부재 하측으로 가스가 분사될 수 있도록, 상기 몸체부재에 상하방향으로 관통홀을 형성하는 과정;을 포함하고,
    상기 관통홀을 형성하는 과정은, 상기 냉각유로와 중첩되지 않게 상기 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 상기 몸체부재와 상기 커버부재의 접합부를 관통하지 않도록 상기 관통홀을 상기 커버부재와 이격된 위치에 형성하는 과정;을 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 삽입홈에 상기 커버부재를 삽입하는 과정은,
    상기 삽입홈과 상기 커버부재 사이를 용접하는 과정을 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 삽입홈에 상기 커버부재를 삽입한 후,
    상기 커버부재의 결함을 검사하는 과정을 더 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 커버부재의 결함을 검사하는 과정은,
    상기 냉각유로 내로 냉각유체를 공급하고, 상기 냉각유로 내부의 압력을 상승시키는 과정; 및
    리크 결함이 발생된 부위를 찾는 과정;을 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 커버부재의 결함을 검사한 후,
    리크 결함이 발견되면 이를 리페어하는 과정을 더 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
  14. 청구항 9 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부재와 상기 커버부재는 동일한 재질로 형성되고,
    상기 몸체부재의 재질은 스테인레스강, 알루미늄합금, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 및 하스텔로이 중 적어도 어느 하나를 포함하는 샤워헤드 플레이트의 제작방법.
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