KR200398818Y1 - 샤워헤드의 가스 분사공 재생용 회전툴 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스핀들의 선단에 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부을 구비하고 후단으로 갈수록 점진적으로 소경의 구면압착돌기면부를 회오리 상의 압착부를 원호상으로 형성하고, 이 내부에 요홈부를 형성한 압착 구면을 형성하여, 일정기간 사용하여 손상된 샤워헤드의 가스 분사공을 단 한차례의 회전가공방법으로 분사공을 매립하고 이를 소정의 직경으로 재천공하여 샤워헤드의 재생가공작업을 용이하고 능률적으로 수행할 수 있는 샤워헤드의 가스 분사공 재생용 회전툴에 관한 것이다.

Description

샤워헤드의 가스 분사공 재생용 회전툴{A recovering machine tool for injection hole of shower head}

본 고안은 TFT-LCD 기판제조용 화학적기상증착(CVD: chemical vapor deposition) 장치의 샤워헤드(shower head)의 가스 분사공을 재생하기 회전툴(recovering machine tool)에 관한 것으로, 특히 본 고안은 일정기간 사용하여 손상된 샤워헤드의 가스 분사공을 단 한차례의 회전가공방법으로 분사공을 매립하고 이를 소정의 직경으로 재천공하여 샤워헤드의 재생가공작업을 용이하고 능률적으로 수행할 수 있는 샤워헤드 가스 분사공 재생용 회전툴에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼, TFT-LCD 기판을 제조하기 위한 CVD법의 박막증착공정에 있어서는 대체로 박막성형속도가 빠르다는 장점 때문에 플라즈마 이온증착방법이 널리 이용되고 있으며, 이러한 플라즈마 이온증착방법은 진공상태의 반응챔버내에 샤워헤드를 통하여 반도체 웨이퍼, TFT-LCD기판 위로 반응가스를 균일하게 분사하고, 이러한 반응가스는 플라즈마전극을 통해 방전되는 RF출력에 의하여 플라즈마상태로 되어 반도체웨이퍼, TFT-LCD기판 표면에 이온증착이 이루어지게 하며, 상기와 같은 CVD장치에 적용되는 샤워헤드(100)는 통상 알루미늄소재로 구성되고 직경이 0.4mm의 아주 미세한 가스분사공(101)이 적게는 수백에서 많게는 수천개가 천공되어 배치되는 상태로 형성되며, 샤워헤드(100)의 표면을 아노다이징하여 산화피막을 형성한 알루미늄소재로 구성하고 있다.

이러한 샤워헤드(100)는 플라즈마에 의한 이온증착과정에서 반도체 웨이퍼, TFT-LCD기판 등의 소재(그라스, 세라믹 등등)의 미립자가 샤워헤드(100)의 산화피막층 표면에 증착되는 현상이 나타나 산화피막층의 손상은 물론, 미세한 가스분사공(101)이 변형되는 현상이 나타나게 되고, 이러한 현상에 의하여 플라즈마 이온증착과정에서 반응가스의 분사가 균일하지 못하게 됨으로써 작업이 불량해져 고가의 반도체 웨이퍼나 TFT-LCD 회로기판 등의 불량사례가 발생하는 부담이 나타나고 있다.

따라서, 상기와 같이 샤워헤드(100)의 표면의 산화피막 손상에 의하여 플라즈마 이온증착작업 능률이 저하되어 제품의 불량 발생 사례를 사전에 예방하기 위하여 샤워헤드(100)를 일정 회수 사용한 후, 손상된 샤워헤드(100)의 표면을 재처리하고 가스분사공(101)을 요구하는 직경으로 재가공하여 샤워헤드(100)를 보수하여 재사용하는 작업을 수행하게 되는바, 종래 샤워헤드(100)의 재생작업을 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 직경(Ф₁)이 1.0~3.0mm, 외경(Φ₂)이 4.0~7.0mm의 원주홈(201)을 갖는 대소의 압착부(202)를 형성한 대소의 다양한 크기의 타격 지그(200)를 교체사용하면서, 작업자가 샤워헤드(100)의 보수하기 위한 손상된 가스분사공(201)상에 지그(200)의 압착부(202)를 가스분사공(101) 주변에 위치시켜 준 다음, 타격봉을 사용하여 샤워헤드(100)표면을 수차례 반복하여 타격하면서 가스분사공(101) 주변 표면의 알루미늄 소재를 원주홈(201)내로 융기시켜 주고, 이와 같이 가스분사공(101) 상부로 융기되어 밀폐된 부분을 처리하여 가스분사공(101)을 요구되는 직경(약 0.4mm)으로 재가공하여 샤워헤드(100)를 재생하는 방법을 취하고 있었다.

그러나 상기와 같은 종래의 샤워헤드(100)의 재생을 위한 가스분사공(101)의 보수작업에 있어서는 손상된 가스분사공(101)을 일일이 작업자가 인위적인 수작업에 의하여 보수하게 됨으로써 작업시간이 길어져 보수작업이 비능률적일 뿐만 아니라, 보수작업에 많은 인력과 노고는 물론 숙련된 작업자를 필요로 하는 등 샤워헤드(100)의 보수작업에 고비용이 요구되는 단점과 작업자의 개개의 보수작업능률 차이로 인하여 보수작업을 효과적이고 균등하게 수행할 수 없는 결과도 초래되어 샤워헤드의 보수상태가 불완전하고 이에 따라 작업 불량으로 인한 제품의 불량발생의 위험을 배제할 수 없는 등의 여러 불안 요소도 내재되어 있음으로써 고가의 샤워헤드의 사용횟수가 제한되고, 그대로 교체 폐기되는 등의 사례도 발생하여 경제적인 부담도 가중되는 등의 여러 가지 문제점을 나타내고 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 본 고안은 공작기계에 의한 단 한차례의 회전툴의 회전작동에 의하여 샤워헤드의 가스분사공을 균일한 상태로 복개, 밀폐시켜 줄 수 있게 하여 샤워헤드의 재생을 효과적이며 양질의 우수한 초기상태로 재생시켜 고가 장비인 샤워헤드의 사용횟수를 현저히 연장시켜 설비에 대한 부담을 줄여 줄 수 있는 경제적인 CVD장치의 샤워헤드의 가스분사공 재생용 회전툴을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 고안은 기구적인 회전작동에 의하여 샤워헤드의 가스분사공을 균일한 상태로 보수하여 재생할 수 있게 됨으로써 종래 숙련된 기능의 작업자에 의한 수가공에 비하여 저비용으로 경제적이며 능률적으로 샤워헤드를 보수하여 재생할 수 있는 TFT-LCD 기판제조용 CVD장치의 샤워헤드의 가스분사공 재생용 회전툴을 제공함에 다른 목적이 있는 것이다.

또한, 본 고안은 고가의 샤워헤드의 가스분사공의 보수 및 재생작업을 일률적으로 균일하고 초기와 같은 양호한 상태로 보수하여 재생시킬 수 있게 함으로서 플라즈마 진공증착작업을 균일하고 우수한 품격의 상태로 수행하게 되어 고품격의 반도체 웨이퍼나 TFT-LCD 회로기판을 제조할 수 있는 우수한 재생 샤워헤드를 제공하는 TFT-LCD 기판제조용 CVD장치의 샤워헤드의 가스분사공 재생용 회전툴을 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 스핀들의 선단에 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부을 구비하고 후단으로 갈수록 점진적으로 소경의 구면압착돌기면부를 회오리 상의 압착부를 원호 상으로 형성하고, 이 내부에 요홈부를 형성한 압착구면을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 요부 확대상태를 보인 사시도이고, 도 2 내지 도 4도는 본 고안의 가스 분사공 보수 과정의 작동상태를 나타낸 단면도로서, 도 2는 본 고안의 재생용 회전툴과 샤워헤드의 접촉 전 상태의 작업개시상태의 단면도이고, 도 3은 동 샤워헤드의 가스 분사공 보수작업상태의 단면도이며, 도 4는 동 작업완료 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 가스 분사공 재생용 회전툴(T)은 회전공작기기(도시없음)의 척(chuck)에 척킹하기 위한 스핀들(1)을 구비하고, 스핀들(1)의 선단에서부터 후육상태로 대경의 구면압착돌기부면(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 소경의 구면압착돌기면부(2b)의 형상을 지니는 회오리 상의 압착부(2)를 원호 상으로 형성하고, 이 내부에 요홈부(3)를 형성한 압착구면(4)을 형성하여서 되는 것이다.

본 고안의 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 작아지는 소경의 구면압착돌기면부(2b)를 구비한 압착부(2)는 대경의 구면압착돌기면부(2a)와 소경의 구면압착돌기면부(2b) 양단이 미세한 틈을 두고 서로 이격된 회오리 상으로 선단 접촉부(P)가 구면 상으로 라운드 되게 형성되고, 그 내측부에는 약 2mm정도의 폭(W)으로 공간을 두어 요홈부(3)가 형성되게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 고안을 도 2 내지 도 4에 의하여 그 작동상태를 설명한다.

도 2는 본 고안의 재생용 회전툴(T)과 샤워헤드(100)의 가스분사공(101)과의 접촉전 상태의 작업개시상태의 단면도로서, 표면의 산화피막을 제거하고 보수를 위한 전처리과정을 거친 샤워헤드(100)의 가스분사공(102)상에 수직으로 동심상으로 회전툴(T)을 위치시키고, 도 3과 같이 회전툴(T)을 회전공작기기(도시 없음)의 척에 척킹한 스핀들(1)에 의하여 회전시키면서 가스분사공(101)의 주변의 샤워헤드(100)의 표면을 압착시키면 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 작아지는 소경의 구면압착돌기면부(2b)를 구비한 압착부(2)에 강력한 회오리 상의 회전력에 의하여 가스분사공(101) 주변의 샤워헤드(100)의 표면이 철취,압착되면서 압착부(2)의 내측 요홈부(3)측의 공간으로 동심원상으로 몰입되면서 가스분사공(101)상부로 몰입, 융기되어 가스분사공(101)의 개공측을 복개하는 융기부(102)가 형성되게 하여 준 다음, 도 4와 같이 재생용 회전툴(T)을 수직 분리시킨 후 다음의 보수하기 위한 가스분사공(101)에 상기와 같이 위치시켜 같은 작업과정으로 가스분사공(101)을 보수하게 되며, 이와 같이 가스분사공(101)의 개공측을 복개하고 있는 융기부(102)를 후처리하여 표면과 레벨링작업을 거친 후 소정의 직경으로 가스분사공(101)을 재천공하고, 아노다이징 공정 등을 수행하여 샤워헤드(100)의 재생작업을 종료하게 되는 것이다.

본 고안은 후육상태로 대경의 구면압착돌기부면(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 작아지는 소경의 구면압착돌기면(2b)를 구비한 압착부(2)에 강력한 회오리상의 회전력에 의하여 가스분사공(101) 주변의 샤워헤드(100)의 표면이 약 0.2mm 의 미세한 깊이(D)의 표면부의 알루미늄소재를 철취, 압착되면서 가스분사공(101)의 개공측을 복개하는 융기부(102)를 형성하게 함으로써 샤워헤드(100) 재생시 표면의 레벨유지에 별다른 지장없이 작업을 진행할 수 있으며, 실제 플라즈마 진공증착과정에서 사용시에도 가스분사공(101)의 위치에 별다른 문제점이 없어 플라즈마 진공증착작업을 신규의 샤워헤드를 사용한 것과 같은 동일한 효과와 작업환경을 유지시켜 양질의 작업을 수행할 수 있게 된다.

이와 같이 본 고안은 회전공작기기에 척킹된 스핀들의 선단에 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부 구비하고 후단으로 갈수록 점진적으로 소경의 구면압착돌기면부를 구비한 회오리 상의 압착부를 원호 상으로 형성하고, 이 내부에 요홈부를 형성한 압착구면을 가진 회전툴에 의하여 샤워헤드의 가스분사공의 개공부를 폐쇄하여 재가공할 수 있게 하여 줌으로써, 종래 숙련된 기능의 작업자에 의한 수가공에 비하여 저비용으로 경제적이며 능률적으로 샤워헤드를 보수하여 샤워헤드의 재생을 효과적이며 양질의 우수한 초기상태로 재생시켜 샤워헤드의 사용횟수를 현저히 연장시켜 설비에 대한 부담을 줄여 줄 수 있으며, 고가의 샤워헤드의 가스분사공의 보수 및 재생작업을 일률적으로 균일하고 초기와 같은 양호한 상태로 보수하여 재생시킬 수 있게 함으로서 플라스마 진공증착작업을 균일하고 우수한 품격의 상태로 수행하게 되어 고품격의 반도체 웨이퍼나 TFT-LCD 회로기판을 제조할 수 있는 우수한 재생 샤워헤드를 재생시켜 줄 수 있는 등의 여러 가지 작업성과 경제적인 이점을 지닌 유용한 고안인 것이다.

도 1은 본 고안의 요부 확대상태를 보인 사시도이고,

도 2 내지 도 4도는 본 고안의 가스분사공 보수 과정의 작동상태를 나타낸 단면도로서,

도 2는 본 고안의 재생용 회전툴과 샤워헤드의 접촉 전 상태의 작업개시상태의 단면도이고,

도 3은 동 샤워헤드의 가스 분사공 보수작업상태의 단면도이며,

도 4는 동 작업완료 상태도이고,

도 5는 종래 샤워헤드 재생용 수공 지그의 단면 예시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

T: 재생용 회전툴 1:스핀들

2: 회오리상의 압착부 2a: 대경의 구면압착돌기면부

2b:소경의 구면압착돌기면부 3: 요홈부

4: 압착구면 100: 샤워헤드

101: 가스분사공 102: 융기부

Claims (2)

1. 가스분사공 재생용 회전툴(T)을 구성함에 있어서, 회전공작기기의 척에 척킹하기 위한 스핀들(1)과; 스핀들(1)의 선단에서부터 후육상태로 대경의 구면압착돌기면부(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 소경의 구면압착돌기면부(2b)의 형상을 지니는 회오리상의 압착부(2)를 원호상으로 형성하고, 이 내부에 요홈부(3)를 형성한 압착구면(4)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 샤워헤드의 가스분사공 재생용 회전툴.
2. 제 1 항에 있어서,

   후육상태로 대경의 구면압착돌기면부(2a)를 시작으로 후단으로 갈수록 점진적으로 작아지는 소경의 구면압착돌기면부(2b)를 구비한 압착부(2)는 대경의 구면압착돌기면(2a)와 소경의 구면압착돌기면(2b) 양단이 미세한 틈을 두고 서로 이격된 회오리상으로 선단 접촉부(P)가 구면상으로 라운드되게 형성되게 한 것을 특징으로 하는 샤워헤드의 가스분사공 재생용 회전툴.