KR200415573Y1 - A welding type shower head - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 공정에 사용하는 중요 핵심 파트로 기존 분리형 특수 금속 샤워 헤드에서 일체 웰딩(WELDING)형 특수 금속 샤워 헤드로 개선함으로써 공정 문제인 변형(휨)에 의한 리크(LEAK), 파티클(PARTICULAR)을 개선할 수 있도록 한 반도체 장비의 핵심 요소인 일체 웰딩형 샤워 헤드에 관한 것이다. The present invention is an important core part used in the semiconductor process. It is improved from the existing separate type special metal shower head to the integral welding type special metal shower head, thereby reducing the leak and particle due to the process problem (LEAK) and particle (PARTICULAR). It relates to an integrally welded shower head which is a key element of semiconductor equipment that can be improved.
본 고안의 일체 웰딩형 특수금속 샤워 헤드에서는 바디(20)와 커버(11)의 구조를 개선하여 수평바디(16)상부의 공간부(17)에 형성된 리브(12)를 커버(11)의 구멍(10)에 압입 한 후 단면 어셈블리 제품에 개별 웰딩(전자빔 웰딩외)을 함으로써 기존 분리형 특수 금속 샤워 헤드의 문제점인 갭이 형성되지 않아 샤워 헤드에 분포되는 온도 편차로 인한 변형(휨) 및 리크, 파티클에 대한 문제를 최소화할 수 있도록 한 것이다.In the integrated welding type special metal shower head of the present invention, the ribs 12 formed in the space portion 17 of the upper portion of the horizontal body 16 are improved by improving the structures of the body 20 and the cover 11. After press-fitting into (10), individual welding (except electron beam welding) on the cross-section assembly product does not form a gap, which is a problem of the existing detachable special metal shower head, so that deformation (leakage) and leakage due to temperature variation distributed in the shower head, This is to minimize the problem of particles.
반도체 장비, 샤워 헤드, 웰딩형, 변형, 리크, 갭, 파티클 Semiconductor Equipment, Shower Heads, Welding, Strain, Leak, Gap, Particles
Description
도 1은 종래 샤워 헤드의 사시도1 is a perspective view of a conventional shower head
도 2는 종래 샤워 헤드의 단면도2 is a cross-sectional view of a conventional shower head
도 3은 본 고안 일체 웰딩형 샤워 헤드의 사시도3 is a perspective view of the present invention integral welding shower head
도 4는 본 고안 일체 웰딩형 샤워 헤드의 단면도Figure 4 is a cross-sectional view of the present invention integrated welding shower head
도 5는 본 고안 리브의 사시도5 is a perspective view of the subject innovation rib
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10,12A,15:구멍 11:커버10, 12A, 15: Hole 11: Cover
12:리브 20:바디12: Rib 20: Body
본 고안은 반도체 장비의 핵심 요소인 샤워 헤드에 관한 것으로, 특히 반도체 공정에 사용하는 중요 핵심 파트로 기존 분리형 특수 금속 샤워 헤드에서 일체 전자 빔웰딩(WELDING:용접)형 특수 금속 샤워 헤드로 개선함으로써 공정 문제인 변형(휨)에 의한 리크(LEAK), 파티클을 개선할 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to a shower head, which is a key element of semiconductor equipment, and in particular, an important core part used in a semiconductor process. This is to improve the leakage (LEAK) and particles due to deformation (warpage).
일반적으로 빔용접에 있어서, 고밀도로 집속되고 가속된 전자빔(Electron Beam)을 진공 분위기 속에서 용접물에 고속도로 조사시키면, 광속의 약 2/3 속도로 이동한 전자는 용접물에 충돌하여 전자의 운동 에너지를 열 에너지로 변환시키며, 국부적으로 고열을 발생시키는데, 이때 생긴 고에너지를 열원으로 이용, 용접면을 가열, 용융시켜 용접물을 접합시키는 것이 전자빔 용접의 원리이다.In general, in beam welding, when a high-density focused and accelerated electron beam is irradiated to a weldment in a vacuum atmosphere at high speed, electrons traveling at about two-thirds of the speed of light collide with the weldment to absorb the kinetic energy of the electron. It converts into thermal energy and generates high heat locally. The principle of electron beam welding is to join the weld by heating and melting the welding surface using the high energy generated as a heat source.
전자빔용접의 원리를 더욱 자세하게 알아보면, 먼저 전자빔 용접을 하기 위해서는 전자빔을 형성하기 위한 전자들을 만들어야 하는데, 전자의 생성은 전자총(Electron Beam Gun)에서 이루어지게 된다.To examine the principle of electron beam welding in more detail, first, in order to perform electron beam welding, electrons for forming an electron beam must be produced. The generation of electrons is performed in an electron beam gun.
상기 전자총의 필라멘트에 전류를 흘려 필라멘트를 가열시키면, 필라멘트의 온도는 약 2700℃의 고온으로 상승되며, 필라멘트에서는 많은 수의 자유 전자를 방출하게 되어 자유 전자에 의해 전자빔이 형성되며, 이때 전자의 생성량은 필라멘트의 온도에 의해 결정되고, 고온일수록 많이 생성된다. When the filament is heated by applying a current to the filament of the electron gun, the temperature of the filament is raised to a high temperature of about 2700 ℃, the filament emits a large number of free electrons, the electron beam is formed by the free electrons, the amount of electrons generated Is determined by the temperature of the filament, the higher the temperature is produced.
그러므로 필라멘트의 온도 설정은 일반적으로 고온을 선호하게 되는데, 온도를 너무 높이면 필라멘트가 용융되거나 내구성이 짧아지므로 온도를 높이는 것도 한계가 있으며 온도의 한계는 각 필라멘트의 재질에 의해 결정된다. Therefore, the temperature setting of the filament is generally preferred to high temperature. If the temperature is too high, the filament melts or the durability is short, so there is a limit to increase the temperature and the temperature limit is determined by the material of each filament.
따라서, 전자빔 용접기의 설계시 필라멘트의 온도 설정은 필라멘트의 수명과 자유 전자의 방출량과의 관계를 경제적인 측면에서 고려하여 결정한다.Therefore, the temperature setting of the filament in the design of the electron beam welder is determined in consideration of the relationship between the life of the filament and the emission amount of free electrons from an economical point of view.
또한, 필라멘트에 의해 만들어진 자유 전자들은 그리드에 의해 자유 전자의 양(빔전류량)이 조절되면서 용접물에 조사되며, 조사되는 자유 전자의 속도는 애노드에 걸린 전위차에 의해 결정되고, 전위차가 커지면 고속이 되며 작아지면 상대적으로 속도가 낮아진다. In addition, the free electrons produced by the filament are irradiated to the weldment while the amount of free electrons (beam current amount) is controlled by the grid, and the speed of the irradiated free electrons is determined by the potential difference applied to the anode. Smaller speeds are relatively slower.
이때, 전위차의 크기에 따라 일반적으로 저전압 타입과 고전압 타입의 전자빔 용접기로 나뉘어지게 된다. 애노드에 의해 고속도로 가속된 자유 전자들(전자빔)은 각종 마그네틱 렌즈에 의해 방향과 밀도가 조정되면서 용접물에 충돌된다. At this time, according to the magnitude of the potential difference is generally divided into a low voltage type and a high voltage type electron beam welding machine. Free electrons accelerated by the anode (electron beams) are impinged on the weldment while their direction and density are adjusted by various magnetic lenses.
필라멘트로부터 용접물로 전자가 이동하는 경로를 관찰해보면, 다른 일반 용접과 비교해 볼 때 매우 다른 전자빔 용접 고유의 특이한 행태를 보여주게 된다. 이동하는 전자는 무게가 매우 가벼워서 만일 대기 중에서 이동하면 공기 분자와 충돌하여 산란된다. Observing the path of electrons traveling from the filament to the weldment shows a unique behavior inherent to very different electron beam welding compared to other conventional welding. Moving electrons are so light that if they move in the atmosphere, they collide and scatter with air molecules.
따라서, 이동 경로는 진공 분위기가 유지되어야 하며, 이러한 진공 분위기가 전자빔의 산란을 방지하며, 전자빔 용접의 특수한 용접 환경인 진공 분위기는 고청정 분위기로써, 용접시 발생되는 산화 및 기타 부정적인 요인을 차단하므로 다른 일반 용접 방법에서 볼 수 없는 매우 뛰어난 용접 환경을 제공하게 된다. Therefore, the moving path should be maintained in a vacuum atmosphere, and this vacuum atmosphere prevents scattering of the electron beam, and the vacuum atmosphere, which is a special welding environment for electron beam welding, is a high clean atmosphere, and blocks oxidation and other negative factors generated during welding. It provides a very good welding environment not found in other common welding methods.
진공분위기에서 이동하여 용접물에 충돌한 전자는 전술한 바와 같이 용접부를 용융시키게 되는데, 용접부의 용융부 역시 다른 일반 용접에서 볼 수 없는 특이한 용융부가 형성된다. The electrons traveling in the vacuum atmosphere and colliding with the weld melt the weld as described above. The melt of the weld is also formed with a unique melt which is not seen in other general welding.
이러한 전자빔 용접의 용융부 형상은 일반 용접에 비해 매우 좁고 기다란 쐐기 모양의 형태를 띠게 되는데, 이러한 용융부로 인해 다른 일반 용접에 비해 정밀도나 변형 등에서 매우 뛰어난 용접 성능과 품질을 보여주게 된다. The shape of the melt portion of the electron beam welding is very narrow and long wedge shape compared to the normal welding, this melt portion shows a very superior welding performance and quality in precision or deformation than other welding.
이 전자빔 용접의 특이한 용융부 형상의 형성 과정을 설명하면 다음과 같다. The formation process of the unique molten part shape of this electron beam welding is as follows.
즉, 필라멘트를 떠난 전자가 애노드에 의해 고속도로 가속되어 용접물에 충돌하면, 용접부 금속 표면 직하 부분에서는 전자의 운동 에너지가 열 에너지로 변환된다. 이때, 변환된 열 에너지는 고밀도의 에너지로서 용접부에 국지적인 고열을 발생시키며, 발생하는 고열이 순간적으로 용접부 금속을 용융, 금속의 증발 온도 이상으로 용접부를 가열시키게 된다. That is, when electrons leaving the filament are accelerated by the anode and collided with the weldment, the kinetic energy of the electrons is converted into thermal energy in the portion directly under the weld metal surface. At this time, the converted thermal energy is a high-density energy to generate a local high heat, and the generated high heat instantly melts the weld metal and heats the weld above the evaporation temperature of the metal.
증발 온도 이상으로 가열된 금속은 용융부 중앙에 증기압을 발생시키고, 이 증기압에 의해 금속 상부는 열리며, 증기부 주위는 금속 용융층에 둘러싸이게 되는데, 다음에 도착한 전자는 저항없이 증기부를 통과하여 바닥 용융부의 금속표면에 충돌하면 전술한 과정이 반복되며 또 다른 증기부와 용융부를 만들며 보다 깊은 용접부를 형성하게 된다. The metal heated above the evaporation temperature generates a vapor pressure in the center of the melting part, which opens the upper part of the metal and surrounds the metal melting layer around the vapor part. The next arriving electron passes through the vapor part without resistance. Impinging on the metal surface of the bottom melt will repeat the above process, creating another vapor and melt and forming a deeper weld.
이러한 과정이 순간적으로 반복되면서 용접부는 전자빔 용접 특유의 키홀(Key Hole)을 형성하게 되며, 고품질의 용접이 가능케 되는 것으로, 상기 전자빔 용접의 장점으로는 첫째, 고밀도로 집속된 전자빔을 고속도로 용접물에 조사할 경우, 일반 아크 용접에서 얻을 수 있는 에너지 밀도의 수백 배에서 수천 배 이상의 고밀도 에너지를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 용접을 실행할 수 있다.As this process is instantaneously repeated, the welding part forms a key hole unique to electron beam welding, and high quality welding is possible. Advantages of the electron beam welding include, first, irradiating a high-density focused electron beam onto a highway weldment. In this case, it is possible to obtain high-density energy of several hundred times to thousands of times more than the energy density obtained by general arc welding, and the welding can be performed using this.
둘째, 고에너지 밀도의 용접이 가능하기 때문에 총 입열 에너지의 양은 일반 용접보다 상대적으로 매우 작으며, 이러한 점은 용접 제품에 최소의 용접 수축과 변형이 가능토록 하여 주고, 일반 아크 용접에 비해 매우 작은 열영향 부위를 만들며, 인접 재질에도 매우 적은 열 충격을 준다.Secondly, because of the high energy density of welding, the total amount of heat input energy is relatively smaller than that of general welding, which allows the minimum welding shrinkage and deformation of the welded product, which is much smaller than that of general arc welding. Creates heat affected zones and gives very little thermal shock to adjacent materials.
셋째, 아크 용접으로는 다중 용접에 의해서만 가능한 후판 용접을 전자빔 용접에서는 단일 패스(Pass)의 용접으로 좁고 깊은 용접부를 구현한다.Third, thick plate welding, which is possible only by multiple welding with arc welding, and narrow and deep welds are realized by single pass welding in electron beam welding.
넷째, 진공분위기에서의 용접으로 활성 금속의 용접이 가능하며, 산화 등 대기 가 스로 인한 오염을 최소화시킨다.Fourth, welding in an active atmosphere enables welding of active metals and minimizes contamination due to atmospheric gases such as oxidation.
다섯째, 고밀도 에너지의 용접이 가능함으로 열전도가 높은 금속이나 고융점 금속의 용접이 가능하며 일반 용접으로는 불가능한 융점 및 열전도가 상이한 이종금속의 용접이 가능하다.Fifth, welding of high-density energy or high melting point metal is possible because of high density energy welding, and welding of dissimilar metals with different melting point and thermal conductivity that is impossible with general welding is possible.
여섯째, 고진공 분위기에서의 용접으로 제품의 진공 밀폐가 가능하다.Sixth, vacuum sealing of the product is possible by welding in a high vacuum atmosphere.
일곱째, 단일 용접기를 가지고 박판에서부터 후판까지의 넓은 범위의 용접이 가능하다.Seventh, a wide range of welding from thin plate to thick plate is possible with a single welder.
종래 상술한 바와 같은, 전자빔을 사용하여 제작하는 특수금속 샤워 헤드는 도 1의 사시도와 도 2의 단면도에 도시된 바와 같이, 분리형으로 구성되어 가공, 조립성 및 세정은 양호하나 분리형 샤워 헤드의 단점인 볼트(BOLT)(1) 체결부위의 커버(COVER)(2)와 바디(BODY)(3)의 조립부에 갭(GAP)이 형성되며, 챔버(CHAMBER) 내부의 히터 온도에 따른 샤워 헤드 표면 온도 편차(중심부와 외곽부 사이)가 발생하여 변형(휨)으로 리크, 파티클 요소가 발생되는 결점이 있다.As described above, the special metal shower head manufactured using the electron beam has a detachable type, as shown in the perspective view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. A gap is formed in the assembly portion of the
즉, 종래에는 바디(3)와 커버(2)를 단지 볼트(1)에 의존하여 체결하므로 조립시에 갭이 필연적으로 발생되는 결점이 있었으며, 일정한 스펙 관리가 어려운 결점이 있었다.That is, in the related art, since the
또한, 상술한 바와 같이 바디(3)와 커버(2)가 볼트(1)에 의해 체결되므로 제품의 바디(3)와 커버(2)의 면접촉시 완전히 평면도와 평탄도가 일정한 값에 의해 유지된다고 볼 수 없으며, 제품 사용시에 고온의 사용환경에 의해 제품의 휨이나 뒤틀림이 발생되기 쉬운 결점이 있었다.In addition, as described above, since the
본 고안은 상기와 같은 종래 특수금속 분리형 샤워 헤드의 결점을 해결하기 위한 것으로, 일체 웰딩형 특수금속 샤워 헤드를 제안하여 종래의 문제점인 변형(휨)에 의한 리크, 파티클을 최소화할 수 있는 일체 웰딩형 샤워 헤드를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the shortcomings of the conventional special metal separation type shower head as described above, and proposes an integrated welding type special metal shower head to minimize leaks and particles due to deformation (bending), which is a conventional problem. It is to provide a ding-type shower head.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 반도체 공정에 사용되는 사워 헤드에 있어서, 다수의 구멍이 형성된 원형의 커버와, 상기 커버의 구멍에 삽입가능한 리브가 형성된 바디를 마련하여 상기 바디의 리브를 상기 구멍에 삽입하고 개별적으로 웰딩하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is provided in the sour head used in the semiconductor process, a circular cover having a plurality of holes and a body formed with a rib that can be inserted into the hole of the cover to provide a rib of the body to the hole It is characterized in that it is inserted into and welded individually.
본 고안은 웰딩부분(a)과 리브 길이(b)를 1이하의 (a/b〈1)비율로 형성함을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the welding portion (a) and the rib length (b) is formed at a ratio of (a / b <1) of 1 or less.
이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention in detail as follows.
도 3과 도 4는 본 고안의 사시도 및 단면도를 나타낸 것으로, 원형테두리에 형성되는 수직바디(13)와 하부의 수평바디(16)가 일체형으로 형성되어 하나의 바디(20)를 형성하며, 상기 수평바디(16)상부의 공간부(17)에 관통되는 구멍(12A)을 가진 다수의 리브(12)가 형성되며, 상기 수직바디(13)의 상부에 안착되며 다수의 구멍(10)(15)을 가진 커버(11)를 마련하여 상기 리브(12)를 상기 커버(11)의 구멍(10)에 압입한 상태에서 개별적으로 웰딩하도록 구성한 것이다.3 and 4 are a perspective view and a cross-sectional view of the subject innovation, the
단, 상기 리브(12)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부는 원통으로 형성되고 하부는 다각기둥 형상으로 형성된다.However, as shown in FIG. 5, the
이와 같이 구성된 본 고안은 원형의 바디(20)가 수직바디(13)와 하부의 수평바디(16)로 이루어지고 내부에는 공간부(17)를 가지게 된다.According to the present invention configured as described above, the
또한, 수평바디(16)의 상면에 구멍(12A)을 가진 다수의 리브(12)가 형성되어 있다.In addition, a plurality of
그리고 원형의 커버(11)에는 다수의 구멍(10)(15)이 형성되어 있어 상기 커버(11)를 수직바디(13)의 내측단부에 안착시키면 수평바디(16)에 형성된 다수의 리브(12)가 커버(11)의 구멍(10)에 각각 압입된다.In addition, a plurality of
이때, 상기 리브(12)에는 관통되는 구멍(12A)이 형성되어 있어 상기 구멍(12A)을 통해 가스가 통할 수 있게 된다.At this time, the
또한, 상기 리브(12)가 구멍(10)에 압입된 상태에서 개별적으로 구멍(10)의 테두리에 웰딩을 하면 전체적으로 바디(20)에 커버(11)가 결합되는 것으로, 상기 커버(11)의 구멍(15)으로 통하는 가스와, 상기 구멍(12A)으로 통하는 가스를 달리하여 통하게 할 수 있다.In addition, when the
따라서, 본 고안에 의하면 기존과 같이 볼트를 사용하여 체결하지 않으므로 커버(11)와 수직바디(13)사이에 갭이 발생되지 않게 된다.Therefore, according to the present invention, there is no gap between the
또한, 제품 사용시 챔버 내부의 고온의 사용환경에 따른 샤워 표면의 온도편차가 발생하지 않아 제품의 휨이나 뒤틀림이 발생되지 않게 된다.In addition, since the temperature difference of the shower surface according to the use environment of the high temperature inside the chamber does not occur, the warpage or distortion of the product does not occur.
그리고 커버(11)와 수직바디(13) 사이의 면과 면이 완전히 밀착 접촉되므로 평면도와 평탄도가 일정한 값으로 유지된다.Since the surface and the surface between the
여기서, 상기 웰딩부분("a"라 함)과 리브 길이("b"라 함)를 1이하의 (a/b〈1)비율 로 형성하는 것이 바람직하다Here, it is preferable to form the welding portion (referred to as "a") and the rib length (referred to as "b") at a ratio of 1 or less (a / b < 1).
즉, 본 고안은 기존의 분리형 특수 금속 샤워 헤드를 일체 웰딩형 특수 금속 샤워 헤드로 개선함으로써 기존 분리형의 문제점인 볼트 체결을 통한 바디와 커버사이의 갭 형성에 따른 변형(휨)발생으로 인한 파티클, 리크 발생 요소를 최소화 할 수 있는 것으로, 일체 웰딩형 특수금속 샤워 헤드에서는 바디(20)와 커버(11)의 구조를 수평바디(16)의 리브(12)를 커버(11)에 압입 한 후 단면 어셈블리 제품에 개별 웰딩(전자빔 웰딩 외)을 함으로써 기존 분리형 특수 금속 샤워 헤드의 문제점인 갭이 형성되지 않아 샤워 헤드에 분포되는 온도 편차로 인한 변형(휨) 및 리크, 파티클에 대한 문제를 최소화할 수 있다.That is, the present invention improves the existing detachable special metal shower head into an integral welding type special metal shower head, and generates particles due to deformation (bending) due to gap formation between the body and the cover through bolting, which is a problem of the conventional detachable type. In the integrated welding type special metal shower head, the structure of the
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 고안은 바디의 리브를 커버에 압입한 후 단면 어셈블리 제품에 개별적으로 웰딩을 수행함으로써 종래 볼트를 체결함으로써 발생되었던 반도체 공정의 문제점인 리크, 파티클을 개선할 수 있어 공정불량 및 생산성 저하에 따른 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The present invention, as described in detail above, presses the rib of the body into the cover and welds the cross-sectional assembly separately, thereby improving leaks and particles, which are problems of the semiconductor process caused by fastening bolts in the past, resulting in poor process. And it has the effect of minimizing the loss due to productivity degradation.
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| KR2020060004241U KR200415573Y1 (en) | 2006-02-15 | 2006-02-15 | A welding type shower head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020060004241U KR200415573Y1 (en) | 2006-02-15 | 2006-02-15 | A welding type shower head |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060014560A Division KR100735728B1 (en) | 2006-02-15 | 2006-02-15 | A welding type shower head |
Publications (1)
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Family
ID=41765056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR2020060004241U KR200415573Y1 (en) | 2006-02-15 | 2006-02-15 | A welding type shower head |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR200415573Y1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2006
- 2006-02-15 KR KR2020060004241U patent/KR200415573Y1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100831198B1 (en) * | 2006-05-19 | 2008-05-21 | 주식회사 아이피에스 | Welding type showerhead |
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