KR102517783B1 - 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품 - Google Patents

반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마찰교반용접에 의해 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품에 관한 것이다.

Description

반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품{MANUFACTURING SEMICONDUCTOR OR DISPLAY MANUFACTURING PROCESS FLUID THROUGH BONDING COMPONENT}
본 발명은 마찰교반용접에 의해 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 관한 것이다.
반도체 기판이나 글라스 등에 박막을 증착하는 기술에는 화학 반응을 이용하여 증착하는 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD)이나 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 사용하고 있다.
이러한 화학적 기상 증착이나 원자층 증착 등과 같이 박막 증착을 실행하는 장비는 반도체 소자를 제조하는데 이용되고 있다. 이러한 박막 증착 장비에서는 웨이퍼 상에 박막을 증착하는데 요구되는 반응 프로세스 유체를 공급하기 위해서 챔버 내에 샤워헤드를 주로 구비한다. 샤워헤드는 반응 프로세스 유체를 웨이퍼 상에 박막 증착에 요구되는 적정한 분포로 분사하는 역할을 한다.
이러한 샤워헤드로는 한국등록특허 제10-0769522호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1은 메인홀 및 보조홀로 유입되어진 반응가스를 유도홈을 통해 웨이퍼 표면으로 분사할 수 있다.
한편, 디스플레이 제조를 위한 진공챔버 내부에는 글라스 상에 균일하게 가스를 분사시키는 디퓨져(diffuser)가 있다. 디스플레이는 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정을 주입하여 그 특성을 이용하여 영상효과를 얻는 비발광 소자이다. 이러한 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 각각 유리 등의 재질로 이루어지는 투명 글라스 상에 수차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정을 통해 제조된다. 이 경우, 진공 챔버 내부로 반응 및 소스 물질이 가스상으로 유입되어 증착 공정을 진행하고자 하는 경우 유입된 가스는 디퓨져를 통과하여 서셉터상에 설치된 글라스상에 증착되며 막질을 형성한다.
이러한 디퓨져로는 한국등록특허 제10-1352923호(이하, '특허문헌 2'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 2의 경우, 챔버 내의 상부 영역에 배치되어 유리기판의 표면으로 증착물질을 제공한다.
특허문헌 1의 샤워헤드 및 특허문헌 2의 디퓨져와 같은 유체 투과 부재는 프로세스 유체를 웨이퍼 또는 글라스상에 분사하여 막을 형성한다. 유체 투과 부재에서 분사하는 프로세스 유체는 하나의 공급라인을 통해 내부로 주입되어 유체 투과 부재에 구비된 홀을 통해 분사된다. 프로세스 유체는 플라즈마 상태와 반응하도록 하기 위해 여러 프로세스 유체가 혼합된 상태로 주입되어 유체 투과 부재의 홀에 유입될 수 있다.
그러나 유체 투과 부재는 유체 투과 부재의 유체홀로 이미 혼합된 상태의 프로세스 유체가 유입되면서 유체 투과 부재 내부에서 프로세스 유체가 반응하여 화학 작용이 일어나는 현상이 발생하게 된다. 프로세스 유체는 유체 투과 부재에서 분사되어 플라즈마 상태를 지나면서 반응하여 웨이퍼 또는 글라스상에 막을 형성해야 한다. 그런데 이미 여러 프로세스 유체가 혼합된 상태의 혼합 프로세스 유체가 유체홀로 유입됨으로써 유체 투과 부재 내부에서 반응하여 화학 작용이 일어나는 문제가 발생하게 된다.
위와 같이 종래의 유체 투과 부재는 유체 투과 부재의 유체홀로 혼합된 프로세스 유체가 유입됨으로써 유체 투과 부재 내부에서 반응하여 화학 작용이 발생하게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 도 1과 같이 유체 투과 부재에 각각 다른 프로세스 유체를 분사하는 유체홀을 형성하는 것을 고려해볼 수 있다. 각각 다른 프로세스 유체를 분사하는 유체홀이 구비된 유체 투과 부재를 제조하기 위한 방법으로는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 착상의 배경이 된 기술을 도시한 도면으로서, 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식을 이용하여 제조된 유체 투과 부재를 일부 확대하여 도시한 도이다. 도 1(a)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용되기 전 피접합부재(1)들을 도시한 도이고, 도 1(b)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용된 후 제조된 유체 투과 부재의 일부를 도시한 도이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들의 각각의 계면에는 제2공급라인(미도시)을 통해 제2프로세스 유체가 유입되는 제2유체홀(4b)을 형성하기 위한 그루브(2)가 대향되게 형성될 수 있다. 그루브(2)가 형성된 피접합부재(1)들은 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합될 수 있다. 그런 다음 제2유체홀(4b)이 형성되지 않은 영역에 천공 방식으로 제1공급라인(미도시)을 통해 제1프로세스 유체가 유입되는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 그루브(2)와 연통되어 형성될 수 있다.
그러나 위 배경기술은 제1, 2유체홀(4a, 4b)에 각각의 프로세스 유체가 주입될 경우 용접 또는 접합부위인 용접부 또는 접합부(20)의 금속 충전재가 프로세스 유체에 노출되어 부식이 심화되는 문제가 발생할 수 있다.
구체적으로, 배경기술은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하는 상태이다. 이로 인해 각각의 유체홀로 프로세스 유체가 통과할 때 유체홀 내벽에 존재하는 용접부 또는 접합부(20)가 노출되고 부식이 발생하게 된다.
위와 같이 유체홀 내벽에서 부식이 발생할 경우, 유체 투과 부재가 각각의 유체홀을 통해 프로세스 유체를 분사할 때 부식으로 인해 발생한 파티클이 함께 분사될 수 있다. 이는 웨이퍼 또는 글라스상에 막을 형성하는데 부정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라 불량품을 양산하는 결과를 초래할 수 있다.
이처럼 본 발명의 착상의 배경이 된 기술에 따르면 기존의 용융 접합방식은 각종 문제를 야기할 수 있는 단점을 가지게 된다.
한국등록특허 제10-0769522호 한국등록특허 제10-1352923호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마찰교반용접에 의해 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 구조로 제조되어 효율적인 박막 형성 공정이 가능한 반도제 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및 상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하고 상기 제1유체홀에는 상기 제1프로세스 유체가 유입되고, 상기 제2유체홀에는 상기 제2프로세스 유체가 유입되어 상기 제1유체홀 및 제2유체홀이 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 상, 하로 관통하여 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및 상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하고 상기 제1유체홀에는 상기 제1프로세스 유체가 유입되고, 상기 제2유체홀에는 상기 제2프로세스 유체가 유입되어 상기 제1유체홀 및 제2유체홀이 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 상기 피접합부재들을 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및 상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도 조절 수단이 구비되는 제2중공 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 조절 수단은 유체 또는 열선인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품은 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체홀은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되고, 상기 제2유체홀은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품은 마찰교반용접에 의해 각각 다른 프로세스 유체를 분사할 수 있는 구조로 형성되어 효율적인 박막 형성 공정이 가능하고, 부식의 위험도가 감소되는 구조로 인해 제품 불량 발생률을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 배경을 개략적으로 도시한 도.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제1실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품을 도시한 도.
도 4는 도 3의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 5는 본 발명의 제1실시 예의 변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 6은 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비를 개략적으로 도시한 도.
도 7은 도 6에 구비된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품을 확대하여 도시한 도.
도 8은 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제2실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품을 도시한 도.
도 10은 도 9의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 11은 본 발명의 제2실시 예의 제1변형 예를 도시한 도.
도 12는 본 발명의 제2실시 예의 제2변형 예를 도시한 도.
도 13은 본 발명의 제2실시 예의 제3변형 예를 도시한 도.
도 14는 본 발명의 제2실시 예의 제4변형 예를 도시한 도.
도 15는 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비를 개략적으로 도시한 도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 부재들 및 영역들의 두께 및 구멍들의 지름 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 홀의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100, 이하, '접합부품'이라 한다)을 일부 확대하여 개략적으로 도시한 도이다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 도 2에서는 하나의 예로서 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접되는 것으로 도시하였지만 피접합부재(1)들의 형상은 이에 한정되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 적어도 2개의 피접합부재(1)와, 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)을 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되어 용접될 경우, 피접합부재(1)들은 도 2의 도면상 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)와 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치한 제2피접합부재(1b)로 구성될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되어 용접영역(w)이 형성된다. 접합부품(100)의 용접영역(w)이 형성되는 부위를 제외한 적어도 일부는 비접합될 수 있다.
마찰교반용접은 소재를 용융시키지 않고 용접하는 방식이므로, 기존 용융 용접 또는 접합 방식에 비하여 액상에서 고상으로의 변태에 따른 기공, 응고균열, 잔류응력 등과 같은 결함 생성이 적다. 피접합부재(1)들의 계면에서 형성되는 접합부위가 마찰교반용접에 의해 서로 접합될 경우, 툴(10b)이 접촉되면서 열을 발생시킨다. 그런 다음 툴(10b)의 상부에 결합된 숄더가 접촉하여 가열영역을 확대시키고 난 후, 툴(10b) 또는 피접합부재(1)의 이동으로 툴 아래 부분의 소재가 소성유동하여 마찰교반용접 너겟존(nugget zone)을 형성함으로써 접합이 이루어지게 된다. 너겟존은 높은 열과 변형량으로 인해 회복과 재결정이 일어나는 부분으로서 너겟존를 동적 재결정부라고도 한다.
너겟존은, 열에 의해서 용융이 일어나는 일반적인 용접과는 달리, 마찰열과 교반으로 융점 이하의 고상에서 소재가 동적 재결정을 이루어 형성된다. 너겟존의 직경은 툴(10b)의 직경보다는 크고 숄더(10a)의 직경보다는 작다. 너겟존의 크기는 툴(10b)과 숄더(10a)를 포함하는 용접툴(10)의 회전 속도에 따라 달라지는데 회전속도가 빠르면 너겟존의 크기가 감소한다. 다만 회전 속도가 너무 빠르면 결정립의 형상이 불완전해지고 결정립이 불완전한 부분에서 결함이 발생할 수 있다. 피접합부재(1)들이 마찰교반용접되어 혼합된 너겟존의 주변에는 너겟존 주변을 감싸며 형성되는 열-기계적 영향존(thermo-mechanically affected zone; TMAZ) 및 그 열-기계적 영향존를 감싸며 형성되는 열영향존(heat affected zone; HAZ)이 형성된다.
열-기계적 영향존은 용접툴(10)의 숄더(10a)와의 접촉면에서 마찰에 의한 소성 변형에 의해 부분적인 재결정을 보이는 곳으로, 마찰에 의하여 열변형과 숄더(10a)에 의한 기계적 변형이 동시에 일어나는 영역이다. 열-기계적 영향존은 소재의 극심한 소성유동과 변형으로 연화된 결정조직이 경사지게 분포한다.
열영향존은 열-기계적 영향존보다는 열에 의한 영향을 받는 부분으로서 사선 형상의 결정립이 보이며 다수의 기공이 나타난다.
마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 상기한 너겟존, 열-기계적 영향존 및 열영향존를 포함하여 의미할 수 있다. 바람직하게는 용접영역(w)은 너겟존 및 열-기계적 영향존이 피접합부재(1)들의 계면 아래까지 형성되는 것이거나, 너겟존이 피접합부재(1)들의 계면 아래까지 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 후술할 용접영역(w)을 관통하는 제1유체홀(4a)은 용접영역의 범위내에서 용접영역(w)을 관통하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 용접영역(w)을 관통하는 제1유체홀(4a)은 너겟존과 열-기계적 영향존의 범위내를 관통하여 형성될 수 있고, 더 바람직하게는 너겟존의 범위내를 관통하여 형성될 수 있다.
피접합부재(1)들의 재질은 고속으로 회전하는 툴(10b)과 피접합부재(1)와의 상호마찰에 의해 마찰열이 발생하고 이러한 마찰열에 의해 툴(10b) 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합가능한 재질이라면 어떤 재질로 구성되어도 무방하다. 접합부품(100)을 구성하는 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등을 포함하는 비철금속과 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있고 재질의 경우 이에 한정되는 것이 아니다.
적어도 2개의 피접합부재(1)가 마찰교반용접될 경우에 적어도 2개의 피접합부재(1)는 이종의 금속재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 위와 같은 재질의 구성 중 하나인 알루미늄으로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)는 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 한편, 피접합부재(1)들은 동종의 금속재질로 구성될 수도 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 알루미늄 재질로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)도 알루미늄 재질로 구성될 수 있고, 제1피접합부재(1a)가 스테인레스강일 경우, 제2피접합부재(1b)도 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 마찰교반용접의 경우 고상으로 접합이 이루어지므로 용융점이 상이한 부재들을 안정적으로 접합할 수 있다. 다시 말해 이종의 금속 재질들을 안정적으로 접합할 수 있다. 특히 용접영역(w)에 포함되는 너겟존은 동적 재결정이 일어난 영역으로서 외부의 진동이나 충격에 강한 구조를 갖는다. 또한, 용접영역(w)에 포함되는 열-기계적 영향존은 두 부재가 함께 회전하면서 접합된 영역으로서 피접합부재(1)들이 혼합되어 있어서 외부의 충격과 지동에 강한 구조적인 특징을 나타낼 수 있다. 마찰교반용접은, 금속 충전재를 용융상태에서 접합하는 용접 또는 접합 방식과 같은 타 용접에 비하여, 열원, 용접봉, 용가재(filler metal) 등이 불필요하므로 용접 과정에서 유해광선이나 유해물질이 배출되지 않는다. 또한, 동적 재결합이 일어나므로 용융 접합에서 생길 수 있는 응고 균열을 방지할 수 있고, 변형이 거의 없어서 기계적인 성질이 우수하다.
본 발명은 이렇게 높은 강도 및 용접성을 갖는 용접영역(w)이 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다. 이로 인해, 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체가 피접합부재(1)들의 수평 계면을 따라 이동하여 접합부품(100) 내부에서 혼합됨으로써 반응하여 화학 작용이 발생하는 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다. 또한, 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체가 수평 계면을 따라 침투하여 제2유체홀(4b)에 이르는 것이 방지되고, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체가 수평 계면을 따라 침투하여 제1유체홀(4a)에 이르는 것이 방지된다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 계면에 그루브(2)가 형성될 수 있다. 피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 계면에 그루브(2)를 형성함으로써 후술할 제2유체홀(4b)로 제2프로세스 유체를 공급하는 제2공급라인을 연결할 수 있게 된다. 본 발명의 도 2에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)에 제1그루브(2)가 형성되는 것으로 도시하였다. 편의상 그루브(2)와 제1그루브(2)의 부호를 동일하게 부여하기로 한다.
또한, 피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 계면에 그루브를 형성함으로써, 피접합부재(1)들이 적어도 3개 이상 구비될 경우 접합부품(100) 내부에 온도 조절 수단을 구비하는 중공 채널을 형성할 수 있게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하는 본 발명의 제1실시 예의 변형 예에 대한 설명에서 후술한다.
피접합부재(1)는 계면에 그루브(2)가 형성될 경우, 그루브(2)가 형성된 그루브 영역과 그루브(2)가 형성되지 않은 그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)의 계면에 제1그루브(2)가 형성될 경우, 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브 영역과 제1그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 이 경우, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 일영역은 상호 용접되지 않고, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역은 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 다시 말해, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역의 적어도 일부가 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
도 2의 도면에서는 용접영역(w)와 용접영역(w) 사이에 그루브(2)가 하나인 것으로 도시하였지만 2개이상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서 그루브(0의 개수를 한정하는 것은 아니다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 피접합부재(1)들을 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 접합부품(100)의 내부에 형성되는 제1중공 채널(201)에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 구비될 수 있다.
용접영역(w)에는 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 피접합부재(1)들을 관통하여 형성된다. 제1유체홀(4a)은 제1프로세스 유체가 지나는 위치별로 그 폭이 다르게 형성될 수 있다. 도 2(b)의 도면상 제1유체홀(4a)의 상부는 제1공급라인에서 공급한 제1프로세스 유체가 유입되는 유입부일 수 있다. 유입부의 폭은 임의로 형성될 수 있다. 유입부의 하부에는 유입부의 폭보다 좁은 폭으로 협소부가 형성될 수 있다. 제1프로세스 유체는 유입부보다 좁은 폭의 협소부를 지나면서 유속이 빨라질 수 있다. 협소부를 지나면서 유속이 빨라진 제1프로세스 유체는 웨이퍼 또는 글라스상으로 빠르게 분사될 수 있다. 이로 인해 반도체 또는 디스플레이 제조 공정의 효율이 높아질 수 있게 된다. 제1유체홀(4a)의 이러한 형상은 제1프로세스 유체의 유속을 빨리하여 효율성이 높은 제조 공정을 수행하기 위해 형성되는 형태이므로 이에 한정되지 않는다.
이러한 제1유체홀(4a)은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성될 수 있다. 제1유체홀(4a)은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 적정간격을 유지하여 형성됨으로써 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)의 구비를 용이하게 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 접합부품(100)은 제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체를 각각 주입하여 분사되도록 할 수 있다. 따라서 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)을 접합부품(100) 내부에 각각 형성해야 한다. 이 때 하나의 예로서 접합부품(100)이 제1유체홀(4a)과 제1유체홀(4a) 사이에 제2유체홀(4b)이 구비되는 구조를 가질 경우, 제1유체홀(4a)간의 간격이 너무 좁으면 제2유체홀(4b)을 구비하기가 어려울 수 있다. 한편, 제1유체홀(4a)간의 간격이 너무 멀면 복수개의 제1유체홀(4a)이 존재하는 제1유체홀 존재영역에 구비될 수 있는 제1유체홀(4a)의 개수가 상대적으로 적을 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(4a)측으로 공급되는 제1프로세스 유체의 양 대비 실질적으로 제1유체홀(4a)로 유입되는 제1프로세스 유체의 양이 적어질 수 있다. 그 결과 제1프로세스 유체의 공급량 대비 분사량이 낮아 분사 효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 바람직하게는 제1유체홀(4a)의 이격거리가 3mm이상 15mm이하로 구비할 수 있다.
제2유체홀(4b)은 제1그루브(2)와 연통되게 형성될 수 있다. 이로 인해 제2프로세스 유체를 공급하는 제2공급라인이 제1그루브(2)를 통해 제2유체홀(4b)과 연결되어 제2유체홀(4b)로 제2프로세스 유체가 유입되게 된다. 제2유체홀(4b)은 제1그루브(2)와 연통되되, 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성될 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 제2유체홀(4b)로 유입된 제2프로세스 유체를 분사할 수 있게 된다.
도 2에서는 제2유체홀(4b)의 폭이 제1그루브(2)의 폭보다 작게 형성되게 도시하였다. 하지만 제2유체홀(4b)의 폭 및 형상은 이에 한정되지 않고 제1그루브(2)의 폭과 동일하게 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 도면에서 하나의 예로서 도시한 제1유체홀(4a)과 동일한 형상으로 형성될 수도 있다. 다만, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)과 연통되되, 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 형태라면 어느 형상으로 형성되어도 무방하다.
그루브(2)는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성되어 접합부품(100) 내부에서 제1중공 채널(201)을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 제1피접합부재(1a)에 그루브(2)가 형성되어 제1그루브(2)가 구비된다. 따라서, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)와 연통되는 제2유체홀(4b)은 접합부품(100) 내부의 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성될 수 있다.
이러한 제2유체홀(4b)은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 적정간격을 유지하여 형성됨으로써 접합부품(100) 내부에 용이하게 구비될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 접합부품(100)은 제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체를 각각 주입하여 분사되도록 할 수 있다. 따라서 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)을 접합부품(100) 내부에 각각 형성해야 한다. 이 때 하나의 예로서 접합부품(100)이 제1유체홀(4a)과 제1유체홀(4a) 사이에 제2유체홀(4b)이 구비되는 구조를 가질 경우, 제2유체홀(4b)간의 간격이 너무 좁으면 제1유체홀(4a)의 이격거리 범위 내에서 구비되기가 어려울 수 있다. 한편, 제2유체홀(4b)간의 간격이 너무 멀면 복수개의 제2유체홀(4b)이 존재하는 제2유체홀 존재영역에 구비될 수 있는 제2유체홀(4b)의 개수가 상대적으로 적을 수 있다. 이로 인해 제2유체홀(4b)측으로 공급되는 제2프로세스 유체의 양 대비 실질적으로 제2유체홀(4b)로 유입되는 제2프로세스 유체의 양이 적어질 수 있다. 그 결과 제2프로세스 유체의 공급량 대비 분사량이 낮아 분사 효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 바람직하게는 제2유체홀(4b)의 이격거리를 3mm이상 15mm이하로 구비할 수 있다.
위와 같이 본 발명의 접합부품(100)은 제1유체홀(4a)이 용접영역(w)에 피접합부재(1)들을 관통하며 형성되고, 제2유체홀(4b)이 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성된다. 이로 인해 제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체가 접합부품(100) 내부로 각각 주입될 수 있게 된다. 접합부품(100)의 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)로 각각 주입된 프로세스 유체(제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체)는 접합부품(100)의 내부에서 혼합되지 않고 분사될 수 있다. 다시 말해, 제1프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하여 분사되고, 제2프로세스 유체는 제2유체홀(4b)을 통과하여 분사됨으로써 접합부품(100) 내부에서 프로세스 유체들이 혼합되어 반응하여 화학 작용이 일어나는 문제가 발생되지 않게 된다.
종래의 유체 투과 부재는 프로세스 유체를 각각 분사할 수 있는 구조가 아니므로 이미 혼합된 상태의 프로세스 유체가 주입되어 혼합된 프로세스 유체가 홀을 통해 분사된다. 그러나 유체 투과 부재에 혼합된 상태의 프로세스 유체를 주입할 경우, 프로세스 유체가 유체홀을 통과하여 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 반응하여 화학 작용이 발생하게 된다. 이로 인해 접합부품(100)은 웨이퍼 또는 글라스상에 프로세스 유체를 제대로 분사하지 못하게 되고 결과적으로 웨이퍼 또는 글라스상에 막을 형성하지 못해 불량품을 양산하게 된다.
하지만 본 발명은 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 구비되어 접합부품(100) 내부로 프로세스 유체가 각각 주입될 수 있는 구조로 형성된다. 이로 인해 프로세스 유체가 분사되기 전에 접합부품(100) 내부에서 반응하여 화학 작용이 일어나는 문제가 발생하지 않게 된다. 접합부품(100)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 분사하여 박막 형성 공정을 수행하는 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서 보다 효율적인 공정을 수행할 수 있게 된다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 용접영역(w)에 피접합부재(1)들을 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 구비된다. 또한, 제1중공 채널과 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 구비된다. 제1중공 채널과 연통되는 제2유체홀(4b)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 의해 둘러쌓이고 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성되는 구성에 의하여 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b)간의 상호 물리적·화학적 작용이 차단된다.
도 1에 도시된 바와 같은 용접 또는 접합 방식을 이용하여 피접합부재(1)들을 접합할 경우, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 접합부위에 용접부 또는 접합부(20)가 형성되게 된다. 그러나 용접부 또는 접합부(20)는 제1, 2유체홀(4a, 4b)로 유입되는 프로세스 유체에 노출되면 부식이 발생하게 된다. 이로 인해 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내부에 파티클이 발생하게 되고 파티클이 제1, 2프로세스 유체와 함께 분사되면서 불량품이 발생하게 된다.
하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성됨으로써 제1유체홀(4a) 내벽에 피접합부재(1)들 간의 계면이 존재하지 않게 된다. 용접영역(w)은 툴(10b)을 이용하여 피접합부재(1) 간의 상호 마찰에 의해 마찰열이 발생하고, 마찰열로 인해 툴 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합되어 형성되는 영역이다. 따라서, 용접영역(w)에서의 피접합부재(1)간의 계면은 강제적으로 혼합됨으로써 제거된다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되게 제2유체홀(4b)이 형성되므로, 제2유체홀(4b)의 내벽에도 피접합부재(1)들 간의 계면이 존재하지 않게 된다. 이로 인해 제1, 2유체홀(4a, 4b)의 내벽이 프로세스 유체에 의해 부식되는 문제가 발생하지 않게 된다.
또한, 제1유체홀(4a)이 형성되는 용접영역(w)으로 인해 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 주변에 계면이 제거된 무경계영역이 형성될 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체가 접합부품(100) 내부에서 혼합되지 않을 수 있다. 그 결과 접합부품(100) 내부에서 프로세스 유체가 반응하여 화학 작용을 하는 문제가 방지될 수 있게 된다.
도 3을 참조하여 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 제1실시 예에 따른 접합부품(100)에 대해 설명한다. 중복되는 설명은 전술한 설명을 참조하기로 하고 생략한다. 이하에서는 접합부품(100)이 사각 단면을 갖는 형상인 것으로 도시하였지만, 접합부품(100)의 단면 형상은 이에 한정되지 않는다. 접합부품(100)은 구성에 따라 적합한 단면 형상으로 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 접합부품(100)을 도시한 도이다. 도 3(a)는 제1실시 예에 따른 접합부품(100)의 사시도 이고, 도 3(b)는 도3(a)의 A-A'에 따라 절단한 단면을 도시한 도이다. 제1실시 예에 따른 접합부품(100)은 상, 하로 적층되는 제1, 2피접합부재(1a, 1b)로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되고 피접합부재(1)들의 계면은 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 계면에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)에는 용접영역(w)을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a)이 형성된다.
용접영역(w)에 형성되는 제1유체홀(4a)은 용접영역(w)보다 작은 폭으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 용접영역(w)의 적어도 일부에 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되는 제1유체홀(4a)로 인해 용접영역(w)은 제1유체홀(4a)의 주변을 적어도 일부의 용접영역(w)이 둘러싸고 있는 형태일 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)이 형성되지 않은 용접영역 비영역에 구비된 제1중공 채널과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 경우, 용접영역(w)이 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b)간의 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있게 된다.
제1중공 채널은 제1피접합부재(1a)에 구비된 제1그루브(2)에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브(2)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2')이 구비된다. 제1그루브 영역에는 제2유체홀(4b)이 제1그루브(2)와 연통되어 형성된다. 이로 인해 제2유체홀(4b)이 접합부품(100) 내부에 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성될 수 있게 된다.
제1피접합부재(1a)의 일면에는 제2피접합부재(1b)가 위치할 수 있다. 이 경우, 상, 하 적층된 피접합부재(1)들 중 하부에 위치한 피접합부재(1)가 제1피접합부재(1a)일 수 있다. 따라서, 제1피접합부재(1a)의 일면에 위치한 제2피접합부재(1b)는 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치한 형태일 수 있다. 다시 말해, 제1피접합부재(1a)의 일면은 상부면일 수 있다.
제1실시 예의 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상, 하 적층된 형태이므로 제1피접합부재(1a)의 상부에서 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)의 적어도 일부와 마찰교반용접에 의해 용접된 형태일 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)의 적어도 일부와 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성된다.
이러한 용접영역(w)에 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 상, 하 관통하여 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다.
한편, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면 중 적어도 일부에는 제1중공 채널(201)이 형성될 수 있다. 제1중공 채널(201)은 전술한 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)가 형성된 제1그루브 영역에 의해 형성될 수 있다. 그러므로 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 제1그루브 영역이 위치할 수 있다. 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 제1그루브 영역이 위치하므로, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 제1중공 채널(201)이 형성되는 형태일 수 있다.
접합부품(100)은 이러한 제1중공 채널(201)과 연통되어 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 제1중공 채널(201)은 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성되는 그루브(2)에 의해 형성된다. 그러므로 제2유체홀(4b)은 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성된 그루브(2)와 연통되게 형성될 수 있다.
제2유체홀(4b)은 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하여 형성되는 제1유체홀(4a)과 다르게 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성되므로 접합부품(100) 내부에서 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b)은 각각 분리된 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)에 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 접합부품(100)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)는 제1그루브(2)가 형성된 제1그루브 영역 및 제1그루브(2)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2')을 구비할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 제1실시 예의 제조 순서에서는 제1그루브(2)가 형성된 제1피접합부재(1a)를 먼저 구비하는 것으로 도시하였지만, 피접합부재(1)들이 구비되는 순서는 이에 한정되지 않는다.
그런 다음 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 일면에 제2피접합부재(1b)를 구비할 수 있다. 그런 다음 마찰교반용접에 의해 피접합부재(1)들이 용접될 수 있다. 이 경우, 마찰교반용접되는 부위는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제1그루브 비영역(2')과 대향되는 제2피접합부재(1b)의 일 영역일 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
그런 다음 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 용접영역(w)을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1유체홀(4a)은 용접영역(w)의 적어도 일부에 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 형상으로 형성될 수 있다.
도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제1유체홀(4a)이 형성되는 단계에서 제1중공 채널과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 제2유체홀(4b)이 제1유체홀(4a)과 동일한 단계에서 형성되는 것으로 도시하였으나, 제2유체홀(4b)은 도 4(b)에 도시된 바와 같이 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되고 난 후에 형성되어도 무방하다. 다시 말해 제1유체홀(4a)이 형성되기 전에 형성될 수도 있다. 또는 제1유체홀(4a)이 형성된 후에 형성되어도 무방하다.
위와 같이 접합부품(100)은 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 구비된다. 이로 인해 플라즈마를 이용하는 CVD 공정과 같은 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정에서 각각의 유체홀로 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다. 접합부품(100)은 각각의 유체홀로 각각 다른 프로세스 유체가 유입될 수 있는 구조로 제조될 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)으로 혼합된 프로세스 유체가 주입됨으로써 내부에서 발생하는 혼합된 프로세스 유체의 화학 반응 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 제1유체홀(4a)이 용접영역(w)을 관통하여 구비되고, 제2유체홀(4b)이 피접합부재(1)들의 계면에 형성되는 제1중공 채널(201)과 연통되게 구비된다. 용접영역(w)은 마찰교반용접에 의해 피접합부재(1)들의 계면이 제거된 영역이므로 이를 관통하여 형성되는 제1유체홀(4a)의 내벽에는 용접부 또는 접합부(20)가 구비되지 않게 된다. 또한, 제1중공 채널(201)은 피접합부재(1)들의 계면 중 용접되지 않는 적어도 일부에 형성된 그루브(2)로 인해 형성된다. 다시 말해, 제1중공 채널(201)은 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 제2유체홀(4b)은 이러한 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되므로 그 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다.
위와 같은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 구비하는 접합부품(100)은 유체홀 내벽의 용접부 또는 접합부(20)가 프로세스 유체에 노출되어 부식되는 문제가 발생하지 않는다. 이로 인해 유체홀 내부에 부식으로 인한 파티클이 프로세스 유체와 함께 분사되어 불량품이 발생하는 문제가 방지될 수 있게 된다.
도 5는 제1실시 예에 따른 접합부품(100)의 변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 변형 예의 접합부품(100)은 제1실시 예와 피접합부재(1)들의 개수가 다르고 이로 인해 접합부품(100) 내부에 제1, 2중공 채널(201, 202)이 구비된다는 점에서 차이가 있다. 변형 예의 접합부품(100)은 제1실시 예의 접합부품(100)과 동일하게 제1피접합부재(1a)의 일면인 상부에 제2피접합부재(1b)가 적층되고, 제1피접합부재(1a)의 하부에 제3피접합부재(1c)가 구비된다. 이 경우, 피접합부재(1)들의 형태 및 피접합부재(1)들이 적층되는 형태는 예시적으로 도시된 것이므로 이에 한정되지 않는다.
변형 예의 접합부품(100)은 제1피접합부재(1a), 제2피접합부재(1b) 및 제3피접합부재(1c)를 포함하여 구성된다.
제1피접합부재(1a)에는 제1그루브(2)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다.
제2피접합부재(1b)는 제1피접합부재(1a)의 일면에 위치할 수 있다. 이러한 제2피접합부재(1b)는 제2그루브(3)가 형성된 제2그루브 영역과 제2그루브(3)가 형성되지 않은 제2그루브 비영역(3')이 구비될 수 있다. 접합부품(100)은 제2피접합부재(1b)의 제2그루브(3)로 인해 내부에 제2중공 채널(202)이 형성될 수 있다. 제2중공 채널(202)에는 온도 조절 수단(미도시)이 구비될 수 있다. 이로 인해 접합부품(100) 자체의 온도를 조절하는 기능을 수행할 수 있게 된다. 접합부품(100)은 온도 조절 수단을 구비함으로써 온도의 균일성이 확보되어 제품의 변형으로 인한 기능 상실의 문제를 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
온도 조절 수단은 유체 또는 열선일 수 있다.
온도 조절 수단이 유체일 경우, 냉각 유체 또는 히팅유체가 구비될 수 있다. 접합부품(100)은 온도 조절 수단이 냉각 유체일 경우, 쿨링블럭으로서의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 접합부품(100)은 온도 조절 수단이 히팅 유체일 경우, 히팅블럭으로서의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 접합부품(100)은 온도 조절 수단이 열선일 경우, 히터와 같은 기능을 수행할 수 있다.
제3피접합부재(1c)는 제2피접합부재(1b)의 일면에 구비될 수 있다.
위와 같은 피접합부재(1)들은 제1그루브 비영역(2'), 제2그루브 비영역(3') 및 제3피접합부재(1c)의 일영역이 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하여 변형 예의 제조 순서에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 변형 예의 접합부품(100)은 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)가 구비될 수 있다. 이 경우, 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)는 도면상 상방향에서 하방향으로 제2피접합부재(1b), 제1피접합부재(1a), 제3피접합부재(1c)의 순서로 적층된다.
그런 다음 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역, 제2피접합부재(1b)의 제2그루브 비영역(3') 및 제3피접합부재(1c)의 일영역이 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역이 형성될 수 있다. 이 경우, 도 5(b)에서는 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)를 한번에 마찰교반용접하여 용접함으로써 용접영역(w)이 형성되는 것으로 도시되었다. 하지만 3개의 피접합부재(1a, 1b, 1c)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 경우, 2개의 피접합부재(1a, 1b)를 먼저 마찰교반용접으로 용접하고 나머지 1개의 피접합부재(1c) 먼저 마찰교반용접으로 용접한 피접합부재(1a, 1b)들에 대해 용접할 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a) 및 제2피접합부재(1b)가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고, 나머지 제3피접합부재(1c)가 제 1피접합부재(1)의 하부에 구비되어 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 또는 제3피접합부재(1c) 및 제1피접합부재(1a)가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고, 나머지 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)의 상부에 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다.
도 5(b)와 같이 마찰교반용접에 의해 용접된 피접합부재(1)들은 제2중공 채널(202)에 온도 조절 수단을 구비할 수 있게 된다. 온도 조절 수단은 후술할 도 5(c)에서 제1유체홀(4a)이 형성되고 난 후 구비되어도 무방하다.
그런 다음 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 용접영역(w)을 상, 하 관통하도록 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1그루브(2)에 의해 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)과 연통되되, 제3피접합부재(1c)의 상, 하를 관통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 제1, 2유체홀(4a, 4b)의 순서는 어느 유체홀이 먼저 형성되어도 무방하다. 구체적으로, 제2유체홀(4b)이 제1유체홀(4a)보다 먼저 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 도 5(b)에서 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접된 후 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성될 수 있다. 또는 도 5(c)에서 제1유체홀(4a)이 형성되고 난 후 형성될 수 있다.
제2유체홀(4b)과 연통되는 제1중공 채널(201)은 피접합부재(1)들의 계면 중 마찰교반용접에 의해 용접되지 않는 적어도 일부에 형성된다. 따라서 피접합부재(1)들 간의 계면에 틈이 존재할 수 있다. 이 경우, 제1유체홀(4a)이 형성되는 용접영역(w)이 피접합부재(1)들의 계면을 따라 이동하는 프로세스 유체 간의 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있다.
변형 예의 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)이 구비되고, 내부에 제1, 2중공 채널(201, 202)이 형성됨으로써 접합부품(100) 내부에 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 발생하는 화학 반응을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제품 자체의 온도의 균일성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 변형 예의 접합부품(100)은 온도 조절 수단을 구비함으로써 굽힘 변형의 보정이 신속하게 이루어질 수 있다. 예컨대, 적어도 2개의 피접합부재의 계면이 전체적으로 용접된 경우, 피접합부재(1)는 온도구배에 의해 일체 거동을 하게 된다. 반면에 본 발명의 접합부품(100)과 같이 적어도 2개의 피접합부재(1)들의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 용접되고, 적어도 일부는 용접되지 않을 경우, 피접합부재(1)들은 용접영역(w)을 제외한 영역에서 별체 거동을 하게 된다. 피접합부재(1)들이 부분적으로 용접된 구성은 단면적이 상, 하로 2분할 되어 굽힘력에 별체 거동하는 반면에, 피접합부재들이 전체적으로 용접된 구성은 굽힘력에 단면적이 일체 거동을 하게 된다. 따라서, 본 발명의 접합부품(100)과 같이 피접합부재(1)가 서로 부분적으로 용접된 구성은 적어도 2개의 피접합부재가 서로 전체적으로 용접된 구성에 비해 온도 조절 수단에 의한 굽힙 변형의 보정이 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 접합부품(100)은 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비될 수 있다. 도 6은 본 발명의 접합부품(100)을 구비하는 반도체 제조 공정 장비(1000) 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 개략적으로 도시한 도이다. 도 6에서는 반도체 제조 공정 장비(1000) 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100)을 제1실시 예의 접합부품(100)으로 도시하였다. 하지만 접합부품(100)은 이에 한정되지 않고 변형 예의 접합부품(100)이 구비될 수도 있다.
반도체 제조 공정 장비(1000) 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접된다. 피접합부재(1)들에는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성되고, 이러한 용접영역(w)에 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 형성된다. 또한, 접합부품(100)의 내부에는 제1중공 채널(201)이 구비되고 제1중공 채널(201)과 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 형성된다. 접합부품(100)은 각각 형성되는 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다.
접합부품(100)이 반도체 제조 공정 장비(1000)에 구비될 경우, 접합부품(100)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 유체를 공급하여 반도체를 이루는 일부 구성을 제조할 수 있다. 반도체 제조 공정 장비(1000)는 이하에서 설명하는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등을 포함한다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 에칭 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품(100)일 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다.
위와 같은 접합부품(100)을 구비하는 에칭 장비는 접합부품(100)의 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 웨이퍼 상의 일 부분을 패터닝 할 수 있다. 이러한 에칭 장비는 습식식각(wet etch)장비, 건식식각(dry etch)장비, 플라즈마 에칭 장비 또는 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching; RIE)장비일 수 있다.
위와 같은 에칭 장비에 구비되는 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급할 수 있다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재와 같이 내부로 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 웨이퍼상으로 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 혼합된 프로세스 유체가 반응하여 발생하는 화학 작용을 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성되고 이러한 용접영역(w)이 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 혼합되지 않도록 차단할 수 있게 된다.
또한, 제1, 2유체홀(4a, 4b)은 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않으므로 용접부 또는 접합부(20)가 프로세스 유체에 노출되어 발생하는 부식의 위험도가 낮다. 유체홀 내벽에 존재하는 용접부 또는 접합부는 부식되면서 파티클을 발생시키게 된다. 이러한 파티클은 프로세스 유체와 함께 분사되어 웨이퍼 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성되고 피접합부재(1)들의 계면에 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 제2유체홀(4b)이 형성되므로 유체홀 내벽에 계면이 존재하지 않을 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 유체홀 내벽의 부식이 심화되는 문제가 감소되고 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 웨이퍼 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 세정 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 세정 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다.
이러한 접합부품(100)이 구비되는 세정 장비는 접합부품(100)의 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 생산 공정시 결함을 유발하는 입자성 또는 화학성 이물질을 세정할 수 있다. 세정 장비는 클리너(cleaner) 또는 웨이퍼 세척기(wafer scrubber)일 수 있다.
위와 같은 세정 장비에 구비되는 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급할 수 있다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재의 내부로 혼합된 프로세스 유체가 주입됨으로써 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 화학 반응하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 제1유체홀(4a)이 형성되는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 혼합되지 않도록 차단할 수 있다. 그러므로 각각 다른 프로세스 유체가 혼합되어 내부에서 반응하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 따라서, 각각의 유체홀 내벽이 프로세스 유체에 노출되어 발생하는 부식의 위험도가 감소될 수 있다. 유체홀 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재할 경우, 부식으로 인한 파티클이 발생할 수 있다. 이 경우, 유체홀을 통과하는 프로세스 유체가 파티클과 함께 분사되면서 웨이퍼 불량 문제를 유발할 수 있게 된다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 유체홀 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않을 수 있다. 이로 인해 부식 심화 및 부식으로 인한 파티클 발생 문제의 위험도가 감소하게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 열처리 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다. 이러한 접합부품(100)이 구비되는 열처리 장비는 이온주입 등의 방법으로 주입된 드래프트(draft)를 활성시키기 위해서 고속으로 열을 가하고 산화막, 질화막 등을 생성시킬 수 있다.
위와 같은 열처리 장비에 접합부품(100)이 구비될 경우, 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급할 수 있다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재와 같이 내부로 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 웨이퍼상으로 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 혼합된 프로세스 유체가 반응하여 발생하는 화학 작용을 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성됨으로써 제1유체홀(4a) 주변이 용접영역(w)에 둘러싸인 형태일 수 있다. 이러한 제1유체홀(4a)과 인접하게 제2유체홀(4b)이 형성될 경우, 용접영역(w)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 혼합되지 않도록 차단할 수 있다.
또한, 제1, 2유체홀(4a, 4b)은 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않으므로 용접부 또는 접합부(20)가 프로세스 유체에 노출되어 발생하는 부식의 위험도가 낮다. 유체홀 내벽에 존재하는 용접부 또는 접합부는 부식되면서 파티클을 발생시키게 된다. 이러한 파티클은 프로세스 유체와 함께 분사되어 웨이퍼 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성되고, 피접합부재(1)들의 계면에 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 제2유체홀(4b)이 형성되므로 각각의 유체홀 내벽에 계면이 존재하지 않을 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 유체홀 내벽의 부식이 심화되는 문제가 감소되고 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 웨이퍼 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 이온주입 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 이온주입공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다.
접합부품(100)이 구비되는 이온주입 장비는 웨이퍼(200)의 표면상에 어떤 전기저항치를 주기 위하여 의식적으로 불순물 원자(바람직하게는 3~5개)를 가압시켜줄 수 있다.
위와 같은 이온주입 장비에 구비되는 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급할 수 있다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재와 같이 내부로 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 웨이퍼상으로 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 혼합된 프로세스 유체가 반응하여 발생하는 화학 작용을 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 마찰교반에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)을 형성하고, 제1유체홀(4a)과 인접하게 제2유체홀(4b)을 형성할 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)이 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 혼합되지 않도록 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제1유체홀(4a)은 용접영역(w)에 형성됨으로서 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 또한 제2유체홀(4b)은 피접합부재(1)들의 계면에 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성됨으로써 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 이로 인해 유체홀 내벽의 용접부 또는 접합부(20)가 프로세스 유체에 노출되어 부식이 발생하는 문제가 방지되게 된다. 유체홀 내벽의 부식은 파티클 발생 문제를 유발할 수 있다. 이 경우, 유체홀을 통과하는 프로세스 유체가 파티클을 동반하여 분사되면서 불량품이 발생할 수 있다. 하지만 본 발명은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 따라서 유체홀 내벽의 부식 발생 위험도가 낮고, 부식으로 인한 파티클 발생 문제가 감소될 수 있다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 스퍼터링 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다.
접합부품(100)이 구비되는 스퍼터링 장비는 금속막을 웨이퍼(200)상에 형성하는 장비이다. 스퍼터링 장비는 스퍼터 형상을 이용하여 웨이퍼(200) 표면에 금속막을 형성할 수 있다.
위와 같은 스퍼터링 장비에 구비되는 접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급할 수 있다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재와 같이 내부로 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 웨이퍼상으로 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 혼합된 프로세스 유체가 반응하여 발생하는 화학 작용을 방지할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)을 형성하고, 제1유체홀(4a)과 인접한 주변에 제2유체홀(4b)을 형성할 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)이 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 혼합되지 않도록 차단할 수 있게 된다.
또한, 접합부품(100)의 제1, 2유체홀(4a, 4b)은 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 따라서, 용접부 또는 접합부(20)가 각각의 유체홀을 통과하는 프로세스 유체에 노출됨으로서 발생하는 부식의 위험도가 낮을 수 있다. 유체홀 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재할 경우, 용접부 또는 접합부(20)가 부식되면서 파티클이 발생하게 된다. 이러한 파티클은 프로세스 유체와 함께 분사되어 웨이퍼 불량의 문제를 유발할 수 있게 된다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 제1유체홀(4a)이 형성되고 피접합부재(1)들의 계면에 형성된 제1중공 채널(201)과 연통되게 제2유체홀(4b)이 형성되므로 각각의 유체홀 내벽에 계면이 존재하지 않을 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 유체홀 내벽의 부식이 심화되는 문제가 감소되고 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 웨이퍼 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비(1000)는 CVD 장비일 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 CVD공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와, 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체로 구성될 수 있다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 제1유체홀(4a)을 통해 제1프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)을 통해 제2프로세스 유체를 공급할 수 있다.
접합부품(100)이 구비된 CVD 장비는 원소로 구성된 반응프로세스 유체를 열플라즈마 방전 포토 등의 에너지로 여기시켜 웨이퍼(200) 기판 표면에 박막하는 전자 또는 기상중에서 일어나는 화학 반응에 의해 박막을 증착할 수 있다. CVD 장비는 상압 CVD 장비, 감압 CVD 장비, 플라즈마 CVD 장비, 광CVD 장비, MO-CVD 장비일 수 있다.
CVD장비에 구비되는 접합부품(100)은 반도체 제조 공정에 이용되는 샤워헤드일 수 있다.
도 6에 도시된 장비가 반도체 제조 공정 장비(1000)의 CVD장비일 경우, 접합부품(100)은 샤워헤드일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1프로세스 유체는 제1유체홀(4a)을 통과하여 서셉터 상면에 설치된 웨이퍼상에 프로세스 유체를 분사시킬 수 있다. 도 7은 도 6의 반도체 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100)의 일부를 확대하여 도시한 도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의해 용접된 피접합부재(1)들로 구성될 수 있다. 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에는 용접영역(w)을 관통하는 제1유체홀(4a)이 구비된다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되어 제2유체홀(4b)이 구비된다. CVD 공정을 수행하는 제1, 2프로세스 유체는 각각의 유체홀을 통과하여 분사될 수 있다.
제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성되므로 내벽에 계면이 존재하지 않는다. 제1유체홀(4a) 주변에는 용접영역(w)이 존재하고 용접영역(w)은 마찰교반용접에 의해 형성된 영역이므로 무계면 영역이 형성되게 된다. 이로 인해 제1유체홀(4a)과 제1중공 채널(201) 사이에 용접영역(w)이 존재하면서 무계면 영역이 존재하는 형태일 수 있다. 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되므로, 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 용접영역(w)이 존재하면서 무계면 영역이 존재하는 형태일 수 있다.
접합부품(100)은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 사이에 무계면 영역이 존재함으로써 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있다. 구체적으로, 접합부품(100)의 제1유체홀(4a)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성되므로 부식의 위험도가 낮고 부식으로 인한 파티클 발생률이 낮다. 또한, 제2유체홀(4b)은 피접합부재(1)들의 계면에 형성되는 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성된다. 제1중공 채널(201)은 피접합부재(1)들이 상호 용접되지 않은 계면에 형성되므로 이와 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)에는 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 도 1에 도시된 용접의 경우, 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에 계면이 존재하므로 부식 발생 위험도가 높을 수 있다. 이 경우, 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽계면의 부식으로 인해 발생한 파티클이 계면을 따라 이동하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 도 1에 도시된 용접의 경우, 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에 계면이 그대로 존재하고, 제1, 2유체홀(4a, 4b) 사이에도 계면이 그대로 존재한다. 따라서, 제1, 2유체홀(4a, 4b) 내벽에서 부식으로 인해 발생하는 파티클 및 각각 다른 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 부정적인 상호 작용을 하게 될 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(0은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 사이의 용접영역(w)으로 인해 제1, 2유체홀(4a, 4b)이 상호 작용하지 않는다. 또한, 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통과하는 프로세스 유체가 혼합되어 화학 반응하는 문제가 방지될 수 있게 된다.
접합부품(100)은 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비될 수 있다. 이 경우, 접합부품(100)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 유체를 공급하여 디스플레이를 이루는 일부 구성을 제조할 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)의 접합부품(100)은 반도체 제조 공정 장비(1000)와 달리 유리기판상에 제1, 2프로세스 유체를 분사할 수 있다. 이 경우, 유리기판은 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 평면디스플레이일 수 있고, PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있다.
디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등을 포함한다. 이는 전술한 반도체 제조 공정 장비(1000)의 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서 전술한 장비들의 설명을 참조하기로 하고 상세한 설명은 생략한다. 다만, 디스플레이 제조 공정 장비(1000)와 반도체 제조 공정 장비(1000)는 제1, 2프로세스 유체를 분사하는 대상(예를 들어, 반도체 제조 공정 장비(1000)의 웨이퍼 및 디스플레이 제조 공정 장비(1000)의 유리기판)이 다르다는 점에서 차이가 있다.
디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 반도체 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 본 발명의 접합부품(100)을 구비하므로 이에 따른 효과는 반도체 제조 공정 장비(1000)에서 언급한 효과와 동일할 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100)은 디퓨져(diffuser)일 수 있다.
위와 같은 접합부품(100)에는 제1실시 예의 접합부품(100) 뿐만 아니라, 제1실시 예의 변형 예에 따른 접합부품(100)이 구비될 수 있으며, 후술하는 제2실시 예의 접합부품(100') 및 제2실시 예의 변형 예들의 접합부품(100')이 구비될 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2실시 예의 접합부품(100')에 대해 설명한다. 제2실시 예의 접합부품(100')은 제1실시 예와 마찰교반용접되어 형성되는 용접영역(w)의 형태, 피접합부재(1)들의 형태 및 그루브(2)의 형태가 다르고 접합부품(100')에 형성되는 제1유체홀(4a)이 용접영역(w)을 관통하지 않는다는 점에서 차이가 있다. 이를 제외한 동일한 구성에 대한 설명은 전술한 설명을 참조하기로 하고 생략한다.
도 8은 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 접합부품(100')의 용접부위를 일부 확대하여 개략적으로 도시한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2실시 예의 접합부품(100')은 제1피접합부재(1a)와, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치하는 제2피접합부재(1b), 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)을 포함하여 구성된다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부는 접촉 부위로서 마찰교반용접에 의해 서로 접합되어 용접영역(w)이 형성되고, 용접영역(w)이 형성되는 접촉 부위를 제외한 적어도 일부는 비접합될 수 있다.
피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 계면에 그루브(2)가 형성될 수 있다. 제2실시 예의 접합부품(100')에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)에 제1그루브(2)가 형성된다. 편의상 그루브(2)와 제1그루브(2)에 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 이러한 제1그루브(2)로 인해 접합부품(100') 내부에 제1중공 채널(201)이 형성되게 된다. 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브(2)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 이 경우, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 일영역은 상호 용접되지 않는다. 한편, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 타영역의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 용접된다. 이로 인해, 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
한편, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역 중 용접영역(w)이 형성되지 않은 위치에 제1유체홀(4a)이 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 형성될 수 있다. 이러한 제1유체홀(4a)에는 제1프로세스 유체가 통과한다. 제1유체홀(4a)은 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역이면서 용접영역(w)이 형성되지 않은 위치에 형성되되, 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이에 용접영역(w)이 형성되는 형태를 구성할 수 있도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이로 인해 제1중공 채널(201)에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 형성되면 용접영역(w)이 제1, 2유체홀(4a, 4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하여 각각의 프로세스 유체가 계면을 따라 이동하여 내부에서 화학 반응하는 문제를 방지할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들은 끼움결합 가능한 형태로 형성되어 마찰교반용접에 의해 접합되기 전에 1차적으로 끼움결합될 수 있다. 끼움결합 가능한 형태의 피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 피접합부재(1)의 계면에는 그루브(2)와 같은 오목부가 형성되고, 나머지 어느 한 피접합부재(1)의 계면에는 돌기부가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)의 계면에 제1그루브(2)가 형성되고, 제2피접합부재(1b)의 계면에 제1돌기부(5)가 형성되어 기움결합된 것으로 도시한다. 하지만 피접합부재(1)들의 형상은 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 피접합부재(1)들은 끼움결합되는 형상이 아닌 제1실시 예와 같이 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 제1그루브(2) 및 제1돌기부(5)가 상광하협의 형태로 형성된 것으로 도시하였지만, 제1그루브(2)를 포함하는 그루브(2) 및 제1돌기부(5)를 포함하는 돌기부의 형상은 이에 한정되지 않는다. 이하에서는 피접합부재(1)들이 끼움결합 가능한 형태로 형성되어 접합부품(100')을 구성하는 것으로 도시하여 설명한다.
제1피접합부재(1a)의 계면에는 제1그루브(2)가 형성되는 제1그루브 영역과 제1그루브(2)가 형성되지 않는 제1그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 한편, 제2피접합부재(1b)의 계면에는 제1돌기부(5)가 형성되는 제1돌기부 영역과 제1돌기부(5)가 형성되지 않는 제1돌기부 비영역(5')이 구비될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역은 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역이 상호 대향될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 계면에 형성되는 제1그루브(2)는 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)가 끼움결합되었을 때 제1돌기부(5)의 하면과 제1그루브(2)의 하면이 접촉되지 않도록 제1돌기부(5)보다 깊은 깊이로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)와 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5) 사이에 제1중공 채널(201)이 형성될 수 있게 된다. 이러한 제1중공 채널(201)에는 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 연통되게 형성된다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성된다. 이로 인해 접합부품(100')은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다.
피접합부재(1)들이 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되고 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)에 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)가 끼움결합될 수 있다. 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 하면은 제1피접합부재(1a)의 제1돌기부(5)의 하면과 접촉되지 않고, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭방향으로 좌, 우 외측이 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 폭방향으로 좌, 우 내측의 적어도 일부와 접촉되어 끼움결합될 수 있다. 이로 인해 제1그루브(2)와 제1돌기부 사이의 수평 계면에 접촉 부위가 형성되게 된다. 제2실시 예에서는 하나의 예로서 피접합부재(1)들이 끼움결합되는 형태로 형성되어 마찰교반용접에 의해 용접된다. 그러므로 이하에서 언급하는 접촉 부위는 제1그루브(2)와 제1돌기부(5) 사이의 계면을 의미할 수 있다. 또한, 접촉 부위에는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성되므로, 용접영역(w)의 범위에는 피접합부재(1)들의 수평 계면의 적어도 일부가 포함될 수 있다.
제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 폭방향으로 좌, 우 내측의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭방향으로 좌, 우 외측이 접촉되면서 형성되는 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되고 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 8(a)의 도면상 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 폭방향으로 좌측의 내측과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭방향을 좌측의 외측이 접촉되면서 제1그루브(2)와 제1돌기부(5) 사이의 수평 계면에 접촉 부위가 형성된다. 이와 같은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 또한, 도 8(a)의 도면상 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 폭방향으로 우측의 내측과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭방향으로 우측의 외측이 접촉되면서 접촉 부위가 형성된다. 이와 같은 우측 접촉 부위의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 접합되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
끼움결합된 피접합부재(1)들은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부와 우측 접촉 부위의 적어도 일부 각각이 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성된다. 따라서 제2실시 예의 접합부품(100')은 적어도 일부에 다수의 용접영역(w)이 형성된 형태일 수 있다.
제2실시 예의 접합부품(100')에서는 하나의 예로서 용접영역(w)이 위와 같은 좌측 접촉 부위, 우측 접촉 부위의 적어도 일부에 각각 형성되는 것으로 도시하여 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 용접영역(w)은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부, 우측 접촉 부위의 적어도 일부를 하나의 용접영역(w) 범위 내에 포함하여 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭보다 넓고, 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면보다 아래이면서 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 높이를 포과하지 않는 깊이로 형성될 수 있다.
접합부품(100')의 제1중공 채널(201)은 위와 같이 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성됨으로써 접합부품(100')의 내부를 관통하는 형태로 형성될 수 있게 된다. 이는 제1중공 채널(201)과 인접한 부위에 용접영역(w)에 의해 피접합부재(1)들의 계면이 제거되어 형성될 수 있게 된다. 이로 인해 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)의 제2프로세스 유체가 제1유체홀(4a)로 이동하는 것이 차단될 수 있게 된다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')의 적어도 일부에는 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다.
구체적으로 제1피접합부재(1a)의 계면에는 복수개의 제1그루브(2)가 이격되게 형성되어 제1그루브 영역과 제1그루브 비영역(2')이 교차하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2피접합부재(1b)의 계면에는 복수개의 제1돌기부(5)가 이격되게 형성되어 제1돌기부 영역과 제1돌기부 비영역(5')이 교차하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')이 상호 대향된다. 위와 같은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)들은 1차적으로 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성되고, 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 다수의 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
이러한 용접영역(w)과 용접영역(w) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 형성된다. 제1유체홀(4a)은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성될 수 있다. 제1유체홀(4a)은 3mm이상 15mm 이하의 이격거리로 적정간격을 유지하여 형성됨으로써 제2유체홀(4b)의 구비를 용이하게 하고, 제1프로세스 유체의 공급량 대비 분사 효율이 낮아지는 문제가 방지될 수 있다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100')에는 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 복수개의 제1유체홀(4a)이 구비되고, 제1유체홀(4a)과 제1유체홀(4a) 사이에 제1중공 채널(201)이 구비될 수 있다. 이러한 접합부품(100')에서 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 제1중공 채널(201)은 제2유체홀(4b)이 연통되게 형성될 수 있다. 따라서, 용접영역(w)은 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 이로 인해, 제1유체홀(4a)을 통과하는 제1프로세스 유체와 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체가 수평 계면을 따라 이동하여 혼합되어 접합부품(100') 내부에서 화학 반응이 일어나는 문제가 방지될 수 있다.
본 발명의 접합부품(100')은 접합부품(100')의 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a)가 피접합부재(1)들이 용접되지 않는 부위에 형성되므로 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않는다. 또한, 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성됨으로써 제2유체홀(4b)과 연통되는 제1중공 채널(201)가 접합부품(100')의 내부를 관통하는 형태로 형성된다. 이러한 형태는 제1중공 채널(201)과 인접한 부위에 용접영역(w)에 의해 피접합부재(1)들의 계면이 제거되면서 형성될 수 있게 된다. 이러한 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되는 제2유체홀(4b)은 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않게 된다.
위와 같은 제1, 2유체홀(4a, 4b)은 내벽에 용접부 또는 접합부(20)가 존재하지 않으므로 각각의 유체홀을 통과하는 프로세스 유체에 의해 용접부 또는 접합부(20)가 노출되어 부식됨으로써 파티클이 발생하는 문제가 방지될 수 있게 된다.
제2유체홀(4b)은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 적정간격을 유지하여 형성됨으로써 제2프로세스 유체 공급량 대비 분사 효율이 저하되지 않고 적정 수준의 분사효율이 유지될 수 있다.
도 9(a)는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 접합부품(100')을 사시도로 도시한 도이고, 도 9(b)는 도 9(a)의 A-A'를 따라 절단된 단면을 도시한 도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 접합부품(100')은 제1, 2피접합부재(1a, 1b), 제1, 2유체홀(4a, 4b), 제1중공 채널(201)을 포함하여 구성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 마찰교반에 의한 용접영역(w)은 제1중공 채널(201)을 따라 형성되며 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)과 연통되어 형성되므로 용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)간의 화학적 작용이 차단될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 접합부품(100')의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
먼저 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역(2')이 구비되고, 제2피접합부재(1b)에는 제1돌기부 영역 및 제1돌기부 비영역(5')이 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되고, 끼움결합되면서 형성되는 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접이 수행되어 용접영역(w)이 형성된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역은 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역보다 깊은 깊이로 형성되어 접합부품(100') 내부에 제1중공 채널(201)이 형성되게 할 수 있다.
그런 다음 마찰교반용접에 의해 용접된 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 10(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성된다. 이로 인해 도 10(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다.
한편, 제2유체홀(4b)은 평탄 가공이 수행되기 전에 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성될 수 있다. 또는 전술한 바와 같이, 제1유체홀(4a)이 형성되고 난 다음 형성되어도 무방하다. 다시 말해, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 이후의 순서라면 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
또는 평탄 가공은 도 10(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래가지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성된다. 이로 인해 도 10(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다.
한편, 제2유체홀(4b)은 평탄 가공이 수행되기 전에 형성되어도 무방하다. 다시 말해, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 이후의 순서라면 어느 순서에 형성되어 무방하다.
도 10(d-1)에서는 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재한다. 반면, 도 10(d-2)의 구조에서, 도 10(d-1)과는 다르게 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 프로세스 유체의 이동 및 혼합이 방지될 수 있다. 또한, 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 유입의 문제가 미연에 방지될 수 있다.
위와 같은 제2실시 예의 접합부품(100')은 제1, 2유체홀(4a, 4b)이 각각 구비되는 구조로 인하여 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다. 이로 인해 종래의 유체 투과 부재에 혼합된 프로세스 유체가 주입되어 프로세스 유체가 분사되기 전에 유체 투과 부재 내부에서 화학 반응하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 제2실시 예의 제1변형 예에 따른 접합부품(100')에 대해 설명한다.
제1변형 예의 접합부품(100')은 제2실시 예와 제1유체홀(4a)이 형성되는 위치가 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 중첩부(7)라는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 동일하므로 동일한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 제1변형 예에 따른 접합부품(100')의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
제1변형 예의 접합부품(100')은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접되고, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 적어도 일부가 중첩된 중첩부(7)를 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)과, 제1중공 채널(201)과 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)을 포함하여 구성된다. 이 경우, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 상의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
먼저 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역(2')이 구비되고, 제2피접합부재(1b)에는 제1돌기부 영역 및 제1돌기부 비영역(5')이 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 용접영역(w)은 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 게면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이 경우, 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 용접영역(w)은 그 깊이가 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수 있다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 계면 중 용접되지 않는 적어도 일부의 비용접 부위를 통해 용접영역(w)의 파티클이 제1중공 채널(201)로 유입되어 제2유체홀(4b)을 통과하는 제2프로세스 유체와 함께 분사되는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 도 11(b)의 도면상 제1피접합부재(1a)의 제1그루브의 좌측 내측의 적어도 일부와, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 좌측 외측이 접촉되면서 형성되는 좌측 접촉 부위 및 도 11(b)의 도면상 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2) 우측 내측의 적어도 일부와, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 좌측 외측이 접촉되면서 형성되는 우측 접촉 부위를 용접영역(w)의 범위내에 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 제1중공 채널(201) 및 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다. 본 발명의 도 11(b)에서는 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성되는 제2유체홀(4b)이 아직 형성되지 않은 것으로 도시하였다. 하지만 도 11(d-1) 또는 도 11(d-2)와 같이, 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성되면 도 11(b)의 용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
접합부품(100')에서 용접영역(w)이 위와 같은 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위의 적어도 일부와 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 모두 포함하여 형성될 경우, 도 11(b)의 도면상으로 가장 좌측에 형성된 제1용접영역의 주변으로 인접한 제2용접영역이 제1용접영역의 적어도 일부와 중첩되면서 중첩부(7)가 형성되게 된다. 용접영역(w)은 너겟존, 열-기계적 영향존 및 열영향존으로 구성된다. 따라서 중첩부(7)는 용접영역(w)을 구성하는 존들의 적어도 일부가 중첩되어 형성될 수 있다.
중첩부(7)는 접합부품(100')의 내부에 형성되는 제1중공 채널(201)의 간격이 상대적으로 좁을 경우에 형성되는 부위일 수 있다. 또는 중공 채널의 간격은 상대적으로 크나 마찰교반용접을 수행하는 용접툴(10)의 숄더(10a) 및 툴(10b)의 삽입 깊이로 인해 형성되는 부위일 수 있다.
피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성되면 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 11(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 평탄 가공이 수행될 수 있다.
그런 다음 중첩부(7)를 상, 하로 관통하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성된다. 이로 인해 도 11(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다. 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
용접영역(w)은 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거함으로써 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)간의 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있다. 구체적으로, 용접영역(w)은, 피접합부재(1)들의 수평 계면을 따라 제1유체홀(4a)의 제1프로세스 유체가 이동하거나 제2유체홀(4b)의 프로세스 유체가 이동하는 것을 차단할 수 있다. 이로 인해 제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체가 분사되기 전에 접합부품(100') 내부에서 혼합되어 화학 반응하는 문제가 방지될 수 있다.
또는 평탄 가공은 도 11(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 평탄 가공이 수행될 수 있다. 평탄 가공하는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다.
그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 제1유체홀(4a) 및 제1중공 채널(201)과 연통하는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성될 수 있다. 이로 인해 도 11(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다. 접합부품(100')은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있게 된다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
도 11(d-1)에서는 제1유체홀(4a) 주변으로 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 11(d-2)의 구조에서는 도11(d-1)과 다르게, 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 프로세스 유체의 이동 및 혼합이 방지될 수 있다. 또한, 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 유입의 문제가 미연에 방지될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2실시 예의 제2변형 예에 따른 접합부품(100')의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제2변형 예의 접합부품(100')은 제2실시 예에 비해 복수개의 제1중공 채널(201)간의 이격거리가 상대적으로 커서 중첩부(7)가 형성되지 않고, 복수개의 제1중공 채널(201) 사이에 제1유체홀(4a)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
먼저 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)의 상부면에는 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 위와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이 경우, 도 12(b)에는 도시되지 않았으나 제1중공 채널(201)에는 도 12(d-1) 또는 도 12(d-2)와 같이 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 따라서, 용접영역(w)은 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
용접영역(w)의 폭은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 그 깊이가 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면보다 아래가지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)의 파티클이 피접합부재(1)들의 계면 중 용접되지 않는 적어도 일부의 비용접 부위를 통해 제1중공 채널(201)로 유입되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위를 용접영역(w)의 범위 내에 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
한편, 도 12(b)에는 도시되지 않았지만, 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(4b)이 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다. 이로 인해 수평 계면을 따라 제1유체홀(4a)의 제1프로세스 유체가 이동하거나, 제2유체홀(4b)의 제2프로세스 유체가 이동하여 분사되기 전에 접합부품(100') 내부에서 화학 반응하는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
도 12의 제2변형 예의 접합부품(100')은 제1중공 채널(201)의 이격거리가 상대적으로 넓게 형성되어 중첩부(7)가 형성되지 않고, 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 제1유체홀(4a)이 형성되는 것으로 도시하였다. 하지만 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역의 제1그루브(2) 깊이가 깊고, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역의 제1돌기부(5)의 높이가 높아 접촉 부위의 깊이가 깊을 경우, 마찰교반용접을 수행하는 용접툴(10)이 깊게 삽입되어 중첩부(7)가 형성될 수도 있다.
피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성되면 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 12(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 평탄 가공이 수행될 수 있다.
그런 다음 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이로 인해 도 12(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
또는 평탄 가공은 도 12(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들이 수평 계면보다 아래까지 수행되되 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계며놉다 아래까지 평탄 가공이 수행될 수 있다. 평탄 가공하는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다.
그런 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하여 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이로 인해 도 12(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
도 12(d-1)에서는 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 12(d-2)의 구조에서는 도 12(d-1)과 다르게 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 프로세스 유체의 이동 및 혼합이 방지될 수 있다. 또한, 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 유입의 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이로 인해 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b)의 프로세스 유체가 수평 계면을 이동하여 반응함으로써 발생하는 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2실시 예의 제3변형 예에 따른 접합부품(100')의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제3변형 예의 접합부품(100')은 제2실시 예와 중첩부(7)가 형성되지 않고, 복수개의 제1중공 채널(201) 사이에 적어도 2개의 제1유체홀(4a)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
제3변형 예의 접합부품(100')은 내부에 복수개의 제1중공 채널(201)이 형성될 수 있다. 이러한 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에는 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a)이 형성되고, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)이 형성된다.
먼저 도 13(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)의 상부면에는 제1돌기부 영역 및 제1돌기부 비영역(5')이 구비된 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 비영역(5')이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 위와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다.
용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 그 깊이가 제1중공 채널(201)과 제1유체홀(4a) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수 있다. 이로 인해 비용접 부위를 통해 용접영역(w)의 파티클이 제1중공 채널(201)로 유입되는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 용접영역(w)의 범위 내에 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉부위를 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 제1유체홀(4a) 및 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
마찰교반용접에 의해 용접된 피접합부재(1)들은 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 평탄 가공에 의해 용접영역(w)의 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 13(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 게면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 평탄 가공은 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 수행될 수 있다.
그런 다음 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 적어도 2개의 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 후 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
또는 평탄 가공은 도 13(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 평탄 가공은 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행될 수 있다. 평탄 가공되는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다. 그런 다음 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 적어도 2개의 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이로 인해 도 13(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100')이 형성될 수 있다. 위와 같은 구조 제조된 접합부품(100')은 제1, 2유체홀(4a, 4b)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있다.
도 13(d-1)에서는 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 13(d-2)의 구조에서는 도 13(d-1)과 다르게 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 프로세스 유체의 이동 및 혼합이 방지될 수 있다. 또한, 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 유입의 문제가 미연에 방지될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2실시 예의 제4변형 예에 따른 접합부품(100')의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제4변형 예의 접합부품(100')은 제2실시 예와 피접합부재(1)들의 개수 및 피접합부재(1)들 중 일부의 형상이 다르고, 접합부품(100') 내부에 제1, 2중공 채널(201, 202)이 구비된다는 점에서 차이가 있다.
제4변형 예는 제2실시 예와 동일하게 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 적층된다. 다만 제3피접합부재(1c)가 제2피접합부재(1b)의 상부면에 적층된다. 제3피접합부재(1c)에는 제2돌기부(6)가 형성되는 제2돌기부 영역 및 제2돌기부(6)가 형성되지 않는 제2돌기부 비영역(6')이 구비될 수 있다. 이 경우, 피접합부재(1)들의 형상 및 피접합부재(1)들이 적층되는 형태는 예시적으로 도시된 것이므로 이에 한정되지 않는다.
제4변형 예의 접합부품(100')은 제1피접합부재(1a), 제2피접합부재(1b) 및 제3피접합부재(1c)를 포함하여 구성된다. 또한, 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(4a) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(4b)이 구비될 수 있다. 또한, 제2유체홀(4b)과 연통되는 제1중공 채널(201) 및 온도 조절 수단이 구비되는 제2중공 채널(202)이 구비될 수 있다.
제4변형 예의 접합부품(100')과 같이 적어도 3개 이상의 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 경우, 2개의 피접합부재(예를 들어, 제1피접합부재(1a), 제2피접합부재(1b))를 먼저 마찰교반용접할 수 있다. 그런 다음 나머지 1개의 피접합부재(예를 들어, 제3피접합부재(1c))를 먼저 마찰교반용접에 의해 용접한 2개의 피접합부재(1a, 1b)들에 용접할 수 있다. 이 경우, 먼저 마찰교반용접되는 적어도 2개의 피접합부재(1a, 1b)는 전술한 설명에 한정되지 않는다. 다시 말해, 3개 이상의 피접합부재(1)들 중 적어도 2개의 피접합부재가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고 나머지 하나의 피접합부재가 먼저 마찰교반용접된 피접합부재들에 용접될 수 있다. 이하에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)에 제3피접합부재(1c)가 마찰교반용접되는 것으로 설명한다.
먼저 도 14(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합된다. 이로 인해 접촉 부위가 형성된다. 접촉 부위에는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 이 경우, 제4변형 예의 접합부품(100')은, 복수개의 제1중공 채널(201)간의 이격거리가 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)이 중첩되는 중첩부(7)가 형성될 수 있다. 제4변형 예의 접합부품(100')은 하나의 예로서 도시된 것이므로 중첩부(7)는 형성되지 않을 수도 있다.
제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접된다. 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 그런 다음 도 14(a)에 도시된 점선과 같은 위치에 평탄 가공이 수행될 수 있다. 다시 말해 점선은 평탄 가공되는 평탄 가공면의 위치를 의미할 수 있다.
평탄 가공은 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 수행될 수 있다. 또는 도 14(a)에 도시된 바와 같이 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행될 수 있다. 이로 인해 마찰교반용접에 의해 용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 도 14(b)에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있다.
도 14(b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)들은 계면이 제거되고, 접촉 부위의 적어도 일부에 용접영역(w)이 존재하는 형태로 형성될 수 있다.
마찰교반용접에 의해 용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 평탄 가공에 의해 용접영역(w)의 적어도 일부가 평탄 가공될 수 있다. 이로 인해 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 수평 계면이 제거될 수 있다. 평탄 가공된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는, 도 14(b)에 도시된 바와 같이 제1피접합부재(1a)에 적어도 일부의 용접영역(w)과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(5)의 적어도 일부가 존재하는 형태일 수 있다. 또한, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 끼움결합으로 인해 형성되는 제1중공 채널(201)이 존재하는 형태일 수 있다.
제1중공 채널(201)은 용접영역(w)에 의해 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 계면을 따라 이동하는 파티클의 유입이 차단될 수 있다. 이로 인해 제1중공 채널(201)과 연통되되, 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)로 파티클이 유입되는 것이 차단될 수 있다.
그런 다음, 도 14(c)에 도시된 바와 같이 평탄 가공된 용접영역(w)의 적어도 일부에 제2그루브(3)가 형성될 수 있다. 제2그루브(3)는 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되되 용접영역(w)의 범위 내에 형성될 수 있다. 제2그루브(3)가 형성되지 않은 영역에는 제2그루브 비영역(3')이 형성될 수 있다. 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되는 제2그루브(3)는 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
그런 다음, 도 14(c)에 도시된 바와 같이 제3피접합부재(1c)가 끼움결합될 수 있다. 구체적으로 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6)가 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되는 제2그루브(3)에 끼움결합될 수 있다. 이로 인해 제2중공 채널(202)이 형성될 수 있다.
용접영역(w)의 범위 내에 형성되는 제2그루브(3)로 인해 형성되는 제2중공 채널(202)은, 적어도 일부의 용접영역(w)이 주변을 둘러싸고 있는 형태일 수 있다. 이러한 제2중공 채널(202)에는 온도 조절 수단이 구비될 수 있다. 제2중공 채널(202)은 용접영역(w)에 의해 피접합부재(1a, 1b)의 계면을 따라 이동하는 파티클의 유입이 차단될 수 있다. 그 결과 파티클 유입됨으로써 온도 조절 수단의 기능적 오류를 유발하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
그런 다음 도 14(d)에 도시된 바와 같이, 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6)가 제2그루브(3)에 끼움결합되면서 형성되는 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다. 이 경우, 도 14(d)에서는 좌측 접촉 부위(도면상) 및 우측 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 마찰교반용접이 각각 수행되어 좌, 우측 접촉 부위 각각의 적어도 일부에 용접영역(w)이 형성된 것으로 도시하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 용접영역(w)은 좌, 우측 접촉 부위를 하나의 용접영역(w)의 범위 내에 포함하여 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6) 및 제2그루브(3)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
도 14(d)에 도시된 바와 같이, 용접영역(w)은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부 및 우측 접촉 부위의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)의 제2그루브(3)의 좌, 우측 내측 계면과 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6)의 좌, 우측 외측 계면 사이에 비용접 부위가 형성되게 된다. 이러한 비용접 부위로 인해 제2중공 채널(202)에 구비되는 온도 조절 수단은 제2중공 채널(202) 내에서 이동할 수 있는 면적이 넓어지게 된다. 이로 인해 접합부품(100')의 온도 조절 효과는 더욱 향상될 수 있게 된다. 비용적 부위는 용접영역(w)의 하부에 형성되는 형태이다. 따라서, 용접영역(w)에 의해 마찰교반용접에 의한 파티클 및 부정적인 파티클이 유입되는 문제가 차단될 수 있다.
도 14(d)에 도시된 바와 같이, 제2그루브(3)에 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(6)가 끼움결합되어 마찰교반용접에 의해 용접된 후, 제2차 평탄 가공이 수행될 수 있다.
도 14(b)에 도시된 것을 제1차 평탄 가공이라고 할 경우, 도 14(d)와 같이 제2차 평탄 가공이 수행된다. 제1차 평탄 가공된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)에 제3피접합부재(1c)가 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 이로 인해 형성된 용접영역(w)이 제2차 평탄 가공된다. 제2차 평탄 가공은 도 14(d)에 도시된 점선과 같은 위치에 수행될 수 있다. 여기서 점선은 평탄 가공되는 평탄 가공면의 위치를 의미할 수 있다. 평탄 가공의 경우, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 수행될 수 있다. 또는 도 14(d)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행될 수 있다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)와 제3피접합부재(1c)의 계면이 제거될 수 있다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제가 사전에 방지될 수 있다.
그런 다음 도 14(e)에 도시된 바와 같이, 제1중공 채널(201)과 제1중공 채널(201) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 제1유체홀(4a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1중공 채널(201)과 연통되되 제1피접합부재(1a)의 하부를 관통하는 제2유체홀(4b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2유체홀(4b)은 제1중공 채널(201)이 형성되고 난 이후라면 어느 순서에 형성되어도 무방하다.
위와 같은 구조로 제조된 제4변형 예의 접합부품(100')은 제1, 2유체홀(4a, 4b)로 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 또한, 온도 조절 수단이 구비되어 제품 자체의 온도의 균일성을 확보할 수 있게 된다.
도 15은 본 발명의 제2실시 예가 구비된 반도체 제조 공정 장비(1000) 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 도시한 도이다. 도 15에서는 반도체 제조 공정 장비(1000) 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100')을 제2실시 예의 접합부품(100')으로 도시하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 제1 내지 제4변형 예의 접합부품(100')이 구비될 수 있다. 또한, 전술한 제1실시 예 및 제1실시 예의 변형 예에 따른 접합부품(100)이 구비될 수 있다.
반도체 제조 공정 장비(1000)는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등을 포함한다.
또한, 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등을 포함한다.
도 15에 도시된 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 제2실시 예의 접합부품(100')을 구비할 수 있다. 또는 제2실시 예의 제1 내지 제4변형 예에 따른 접합부품(100')을 구비할 수 있다. 이러한 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 도 6을 참조하여 전술한 제1실시 예의 접합부품(100)을 구비한 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 이에 따른 효과도 동일할 수 있다. 따라서, 도 6을 참조하여 전술한 설명을 참조하기로 하고 자세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예들 및 변형 예들에 따른 접합부품(100, 100')은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 제1유체홀(4a)과 제2유체홀(4b) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 이러한 용접영역(w)은 제1, 2유체홀(4a, 4b) 각각을 통과하는 각각의 프로세스 유체가 수평 계면을 따라 이동하는 것을 차단할 수 있다. 이로 인해 각각의 프로세스 유체가 분사되기 전에 접합부품(100) 내부에서 반응하는 문제를 방지할 수 있다. 본 발명의 접합부품(100, 100')은 용접영역(w)에 의해 각각의 유체홀의 부정적인 상호 작용이 발생하지 않으므로 더욱 효과적으로 프로세스 유체를 분사할 수 있다. 또한, 본 발명의 접합부품(100, 100')은 각각의 유체홀 내벽에 계면이 존재하지 않는다. 따라서, 유체홀 내벽의 부식의 위험도가 낮을 수 있다. 또한, 부식으로 인한 파티클 발생의 위험도가 감소될 수 있다. 그 결과 파티클을 동반한 프로세스 유체가 분사됨으로써 발생하는 불량품의 발생률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1: 피접합부재
1a: 제1피접합부재 1b: 제2피접합부재
1c: 제3피접합부재
2: 그루브, 제1그루브 2': 그루브 비영역, 제1그루브 비영역
3: 제2그루브 3': 제2그루브 비영역
4a: 제1유체홀 4b: 제2유체홀
5: 제1돌기부 5': 제1돌기부 비영역
6: 제2돌기부 6': 제2돌기부 비영역
7: 중첩부
10: 용접툴
10a: 숄더 10b: 툴
20: 용접부 또는 접합부
100, 100': 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 접합부품
201: 제1중공 채널 202: 제2중공 채널
1000: 반도체 제조 공정 장비, 디스플레이 제조 공정 장비

Claims (7)

  1. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및
    상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하고,
    상기 제1유체홀에는 상기 제1프로세스 유체가 유입되고, 상기 제2유체홀에는 상기 제2프로세스 유체가 유입되어 상기 제1유체홀 및 제2유체홀이 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  2. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 상, 하로 관통하여 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및
    상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하고,
    상기 제1유체홀에는 상기 제1프로세스 유체가 유입되고, 상기 제2유체홀에는 상기 제2프로세스 유체가 유입되어 상기 제1유체홀 및 제2유체홀이 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  3. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 상기 피접합부재들을 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및
    상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 제2중공 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도조절수단은 유체 또는 열선인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  6. 제1항 내지 제3항 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합부품은 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비에 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  7. 제1항 내지 제3항 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유체홀은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되고, 상기 제2유체홀은 각각 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
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