KR20210099418A - Shower head manufacturing method and shower head manufactured by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 높일 수 있음은 물론 가격 경쟁력을 확보할 수 있는, 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility and a shower head manufactured according to the manufacturing method, and more specifically, to a method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility, and more specifically, to significantly reduce the amount of material used and processing time compared to the prior art, thereby increasing productivity as well as price It relates to a method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility, which can secure competitiveness, and a shower head manufactured according to the manufacturing method.
반도체소자를 제조하는 공정은 웨이퍼 상에 산화막, 금속막 또는 질화막 등을 형성하는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 공정 및 스퍼터링(Sputtering) 공정 등의 성막(成膜) 공정과, 상기 성막 공정에 의해서 웨이퍼 상에 형성된 박막(薄膜)을 식각하여 패터닝하는 건식식각(Dry etching) 공정을 포함한다.The process of manufacturing a semiconductor device includes a chemical vapor deposition process for forming an oxide film, a metal film, or a nitride film on a wafer, a film formation process such as a sputtering process, and the film formation process. A dry etching process of etching and patterning a thin film formed on a wafer is included.
이와 같은 상기 성막 공정 및 건식식각 공정은 공정 챔버 내부로 공급되는 공정가스를 열, 전기장, 자기장 등으로 활성화시켜 활성화된 공정가스와 웨이퍼가 서로 반응하도록 유도하는 공정이다.The film forming process and the dry etching process are processes in which the process gas supplied into the process chamber is activated with heat, electric field, magnetic field, etc. to induce the activated process gas and the wafer to react with each other.
그리고, 상기 성막 공정 및 건식식각 공정이 진행되는 공정 챔버 내부로 공급되는 공정가스는 공정 챔버 내측의 상부에 설치되는 샤워 헤드(Shower head)를 통해서 공정 챔버 내로 공급된다.In addition, the process gas supplied into the process chamber in which the film formation process and the dry etching process are performed is supplied into the process chamber through a shower head installed on the inner side of the process chamber.
샤워 헤드는 그 형태와 종류가 다양한데, 도 1에 도시된 샤워 헤드(1)를 예로 하여 그 제조방법을 설명한다.The shower head has various shapes and types, and a manufacturing method thereof will be described by taking the
도 1은 종래의 샤워 헤드에 대한 개략적인 사시도이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 샤워 헤드를 제조하기 위한 단계별 공정도이다.1 is a schematic perspective view of a conventional shower head, and FIGS. 2 to 5 are step-by-step process diagrams for manufacturing the shower head of FIG. 1 .
이들 도면을 참조하면, 종래의 샤워 헤드(1)는 샤프트(20)와 상판(30)이 일체로 형성되는 상부 구조체(10)와, 상부 구조체(10)의 상판(30)에 결합하는 하판(40)을 포함한다.Referring to these drawings, the
내부 구조를 도시하지는 않았으나 샤프트(20) 내에는 공정가스가 공급되는 공급홀(hole)이 형성되고, 상판(30)에는 공정가스가 확산되는 확산 공간부(space)가 형성되며, 하판(40)는 복수의 가스 분사용 미세홀(hole)이 형성된다.Although the internal structure is not shown, a supply hole through which the process gas is supplied is formed in the
한편, 이러한 샤워 헤드(1)의 구조가 일반적인데, 이러한 샤워 헤드(1)는 도 2 내지 도 5의 방법으로 제조된다.On the other hand, the structure of such a
우선, 샤프트(20)와 상판(30)이 일체로 형성되는 상부 구조체(10)를 만들기 위해 예컨대, 도 2와 같은 원기둥 형태의 금속 원자재(2)를 준비한다.First, in order to make the
그런 다음, 도 3처럼 원자재(2)를 가공해서 가공 전 상부 구조체(10a)를 만든다. 가공 전 상부 구조체(10a)에도 도 1과 같은 모양은 아니나 가공 전 샤프트(20a)와 가공 전 상판(30a)이 형성된다.Then, by processing the raw material (2) as shown in Figure 3 to make the upper structure (10a) before processing. Although the shape of the
다음, 도 3의 가공 전 상부 구조체(10a)를 공작기계로 제대로 가공해서 도 4와 같은 실질적인 가공 후 상부 구조체(10)를 만든 다음, 도 5처럼 미리 만들어진 하판(40)에 결합함으로써 도 1과 같은 형태의 샤워 헤드(1)를 제조할 수 있다.Next, by properly processing the
이러한 방법으로 샤워 헤드(1)를 제조하는 것이 일반적이지만, 이러한 고전적인 방법을 적용해서 샤워 헤드(1)를 제조할 경우, 자재 사용량이 많아질 수밖에 없는데, 자재 사용량이 많음에도 불구하고 가공 후에 버려지는 부분(도 2의 A 부분)이 많아 자재 로스(loss) 발생이 클 수밖에 없고, 이로 인해 가공 시간이 오래 걸릴 수밖에 없어 생산성이 감소하게 되며, 이로 인해 가격 경쟁력이 약해지는 문제점이 있다.Although it is common to manufacture the
본 발명의 목적은, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 높일 수 있음은 물론 가격 경쟁력을 확보할 수 있는, 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is a method for manufacturing a shower head for semiconductor manufacturing equipment and a shower head manufactured according to the manufacturing method, which can increase productivity by remarkably reducing material usage and processing time compared to the existing ones, as well as secure price competitiveness is to provide
상기 목적은, 상하판과 상기 상판에 연결되는 샤프트를 구비하는 샤워 헤드에서 상기 샤프트, 상기 상판 및 상기 하판 각각의 원자재인 샤프트 원자재, 상판 원자재, 하판 원자재를 개별적으로 준비하는 원자재 개별 준비단계; 상기 샤프트 원자재와 상기 상판 원자재를 마찰용접(Rotary Friction Welding)해 일체로 접합해서 중간 단계로 성형된 1차 성형자재를 제조하는 마찰용접에 의한 1차 성형자재 제조단계; 소정의 가공 공정을 이용해서 상기 1차 성형자재를 상기 상판과 상기 샤프트가 일체화된 2차 성형자재로 가공하는 2차 성형자재 가공단계; 상기 가공 공정을 통해 상기 하판 원자재를 가공해서 상기 하판을 가공하는 하판 가공단계; 및 상기 2차 성형자재와 상기 하판을 일체로 접합해서 샤워 헤드를 제조하는 성형자재 및 하판 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드에 의해 달성된다.The object is, in a shower head having an upper and lower plate and a shaft connected to the upper plate, each raw material for the shaft, the upper plate, and the lower plate, each raw material for the shaft, the raw material for the upper plate, the raw material for the lower plate separately preparing raw materials; A primary molding material manufacturing step by friction welding of manufacturing a primary molding material molded in an intermediate step by integrally joining the shaft raw material and the upper plate raw material by friction welding (Rotary Friction Welding); a secondary molding material processing step of processing the primary molding material into a secondary molding material in which the upper plate and the shaft are integrated using a predetermined processing process; a lower plate processing step of processing the lower plate by processing the lower plate raw material through the processing process; and a molding material and a lower plate bonding step for manufacturing a shower head by integrally bonding the secondary molding material and the lower plate to a shower head manufacturing method for semiconductor manufacturing facilities and a shower head manufactured according to the manufacturing method is achieved by
상기 2차 성형자재 가공단계의 진행 전에, 상기 1차 성형자재에 대한 열처리를 진행하는 자재 열처리 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to the progress of the secondary molding material processing step, it may further include a material heat treatment step of performing heat treatment on the primary molding material.
상기 샤프트 원자재, 상기 상판 원자재 및 상기 하판 원자재가 알루미늄 합금일 수 있다.The raw material for the shaft, the raw material for the upper plate, and the raw material for the lower plate may be an aluminum alloy.
상기 알루미늄 합금이 알루미늄/실리콘(Al/Si), 알루미늄/망간(Al/Mn), 알루미늄/마그네슘(Al/Mg), 알루미늄 다이캐스트용 합금 중에서 선택될 수 있다.The aluminum alloy may be selected from aluminum/silicon (Al/Si), aluminum/manganese (Al/Mn), aluminum/magnesium (Al/Mg), and an alloy for aluminum die casting.
상기 자재 열처리 단계가 T6 열처리 단계일 수 있다.The material heat treatment step may be a T6 heat treatment step.
본 발명에 따르면, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 높일 수 있음은 물론 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to increase productivity by remarkably reducing the amount of material used and processing time compared to the prior art, as well as to secure price competitiveness.
도 1은 종래의 샤워 헤드에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 샤워 헤드를 제조하기 위한 단계별 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법의 순서도이다.
도 7은 도 6의 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드의 사시도이다.
도 8 내지 도 15는 도 7의 샤워 헤드를 제조하기 위한 단계별 공정도이다.1 is a schematic perspective view of a conventional shower head.
2 to 5 are step-by-step process diagrams for manufacturing the shower head of FIG. 1 .
6 is a flowchart of a method of manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a shower head manufactured according to the method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility of FIG. 6 .
8 to 15 are step-by-step process diagrams for manufacturing the shower head of FIG. 7 .
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있어서 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.For example, the embodiment is capable of various changes and may have various forms, so it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.In addition, the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, so the scope of the present invention should not be construed as being limited thereby.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. And the invention is only defined by the scope of the claims.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described to avoid obscuring the present invention.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention is not limited to the dictionary meaning, and should be understood as follows.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, “between” and “immediately between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, etc., should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood as including the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the specified feature, number, step, action, component, part or these It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다.All terms used herein have the same meanings as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined.
일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.Terms defined in general used in the dictionary should be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 같은 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여하도록 하며, 때에 따라 같은 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components, and descriptions of the same reference numerals will be omitted in some cases.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법의 순서도, 도 7은 도 6의 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법에 따라 제조된 샤워 헤드의 사시도, 그리고, 도 8 내지 도 15는 도 7의 샤워 헤드를 제조하기 위한 단계별 공정도이다.6 is a flowchart of a method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of a shower head manufactured according to the method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility of FIG. 6, and FIGS. 8 to 15 is a step-by-step process diagram for manufacturing the shower head of FIG. 7 .
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법을 통해 샤워 헤드(100)를 제조할 경우, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 높일 수 있음은 물론 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.Referring to these drawings, when the
샤워 헤드(100)의 구조에 대해 도 7 및 도 13을 참조해서 먼저 살펴본다. 앞서 기술한 것처럼 샤워 헤드(100)는 반도체 제조의 여러 공정 중에, 특히 성막 공정 및 건식식각 공정이 진행되는 공정 중, 공정 챔버 내로 공급하는 역할을 한다.The structure of the
이러한 샤워 헤드(100)는 상하판(130,140)과 상판(130)에 연결되는 샤프트(120)를 구비하는 구조로 이루어진다.The
샤프트(120) 내에는 공정가스가 공급되는 공급홀(121, hole)이 형성되고, 상판(130)에는 공정가스가 확산되는 확산 공간부(131, space)가 형성되며, 하판(140)은 복수의 가스 분사용 미세홀(141, hole)이 형성된다.A
이에, 공정 챔버에 본 실시예의 샤워 헤드(100)를 배치한 후, 공정을 진행하면 공정가스가 샤프트(120) 내의 공급홀(121)을 통해 상판(130)의 확산 공간부(131)로 확산된 후, 하판(140)의 가스 분사용 미세홀(141)을 통해 웨이퍼 쪽으로 분사될 수 있다.Accordingly, after disposing the
한편, 이와 같은 샤워 헤드(100)를 제조하기 위한 본 실시예에 따른 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법은 원자재 개별 준비단계(S11), 마찰용접에 의한 1차 성형자재 제조단계(S12), 자재 열처리 단계(S13), 2차 성형자재 가공단계(S14), 하판 가공단계(S15) 및 성형자재 및 하판 접합단계(S16)를 포함하며, 이들 단계를 거침으로써 종래와 다른 샤워 헤드(100)를 제공할 수 있다.On the other hand, the shower head manufacturing method for a semiconductor manufacturing facility according to this embodiment for manufacturing such a
원자재 개별 준비단계(S11)는 도 8처럼 상하판(130,140)과 상판(130)에 연결되는 샤프트(120)를 구비하는 샤워 헤드(100)에서 샤프트(120), 상판(130) 및 하판(140) 각각의 원자재인 샤프트 원자재(111), 상판 원자재(112), 하판 원자재(113)를 개별적으로 준비하는 공정이다.The raw material individual preparation step (S11) is a
본 실시예에서는 종래와 달리 한 덩어리에서 만들지 않고, 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 개별적으로 준비한다. 따라서, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.In this embodiment, the shaft
본 실시예에서 샤프트 원자재(111), 상판 원자재(112), 하판 원자재(113)는 알루미늄 합금으로 적용된다. 즉 알루미늄/실리콘(Al/Si), 알루미늄/망간(Al/Mn), 알루미늄/마그네슘(Al/Mg), 알루미늄 다이캐스트용 합금 중에서 선택될 수 있다.In this embodiment, the raw material for the
물론, 통상의 상품명, 즉 알코아(alcoa)라는 상품명으로 사용하는 알루미늄 합금 중에서 선택해서 재료로 활용해도 무방하다.Of course, it may be used as a material by selecting from aluminum alloys used under a common brand name, that is, a brand name of alcoa.
마찰용접에 의한 1차 성형자재 제조단계(S12)는 도 9 및 도 10처럼 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 마찰용접(Rotary Friction Welding)해 일체로 접합해서 중간 단계로 성형된 1차 성형자재(110a)를 제조하는 공정이다.The primary molding material manufacturing step (S12) by friction welding is 1 formed in an intermediate stage by integrally joining the shaft
마찰용접(Rotary Friction Welding)에 대해 부연 설명한다. 본 실시예처럼 두 모재, 즉 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)에 압력을 가하면서 표면을 서로 마찰하면 마찰열이 발생하는데, 이때 발생하는 마찰열을 이용해 두 모재인 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 접합하는 공법이 마찰용접이다.Rotary Friction Welding will be explained further. As in this embodiment, when the surfaces rub against each other while applying pressure to the two base materials, that is, the raw shaft
먼저 용접하고자 하는 두 모재인 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 마찰용접기에 물린 뒤, 한쪽은 고정하고 다른 한쪽을 고속으로 회전시켜 두 모재인 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 마찰시키면 그 마찰면에 1,200℃ 내외의 마찰열이 발생한다.First, the two base materials to be welded, the shaft
이러한 마찰열로 인해 마찰면이 녹게 되는데, 이때, 순간적으로 회전을 급정지하면서 강력한 기계 힘으로 눌러서 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 접합시킬 수 있다.Due to this frictional heat, the friction surface is melted. At this time, the shaft
이러한 마찰용접의 가장 큰 장점은 서로 다른 성질의 이종 금속 접합이 가능하다는 점이다. 특히, 본 실시예처럼 일반용접에서 불가능한 비철금속들의 접합도 가능하다.The biggest advantage of such friction welding is that it is possible to join dissimilar metals with different properties. In particular, bonding of non-ferrous metals, which is not possible in general welding, is possible as in this embodiment.
또한, 기존의 용융용접은 용접을 하는 과정에 가스가 발생하고, 그 가스가 섞여 들어가며 용접부에 기포가 생기는 결함이 있을 수 있는데, 마찰용접은 마찰열과 압력만으로 용접하므로 이러한 결함이 전혀 생기지 않는다.In addition, the existing melt welding may have a defect in which gas is generated in the welding process, the gas is mixed, and bubbles are generated in the welded part.
자재 열처리 단계(S13)는 도 11처럼 1차 성형자재(110a)에 대한 열처리를 진행하는 공정이다. 이때는 T6 열처리 단계를 진행할 수 있다.The material heat treatment step (S13) is a process of performing heat treatment for the
T6 열처리는 T4 열처리와 함께 사용하는 알루미늄(또는 그 합금) 열처리 중 하나이다. T4 열처리는 500~525℃에서 약 40분~7시간 용체화처리 후, 수랭 처리(W/Q)를 한 것을 일컫는다.The T6 heat treatment is one of the aluminum (or its alloys) heat treatments used together with the T4 heat treatment. T4 heat treatment refers to water cooling treatment (W/Q) after solution heat treatment at 500~525℃ for about 40 minutes~7 hours.
이에 반해, T6 열처리는 T4 열처리가 끝난 후, 150~180℃ 사이에서 약 3~5시간 동안 인공시효를 실시한 것을 가리킨다.On the other hand, the T6 heat treatment indicates that after the T4 heat treatment is finished, artificial aging is performed at 150 to 180° C. for about 3 to 5 hours.
인공시효는 상온보다도 높은 온도로 행하는 시효로서, 인공시효를 진행하면 조직이 더욱 안정적으로 되어 강도가 세질 수 있다. 즉 내구성이 현저하게 강화된다.Artificial aging is aging performed at a temperature higher than room temperature, and when artificial aging is performed, the tissue becomes more stable and strength can be increased. That is, durability is remarkably strengthened.
2차 성형자재 가공단계(S14)는 도 12처럼 소정의 가공 공정, 예컨대 MCT(Machining Center Tooling System) 가공 공정을 이용해서 1차 성형자재(110a)를 실질적인 상판(130)과 샤프트(120)가 일체화된 2차 성형자재(110b)로 가공하는 공정이다. 도 13은 도 12의 하판(140)에 대한 평면도 및 배면도이다.The secondary molding material processing step (S14) is a predetermined processing process, for example, a Machining Center Tooling System (MCT) processing process as shown in FIG. It is a process of processing the integrated secondary molding material (110b). 13 is a plan view and a rear view of the
참고로, MCT(Machining Center Tooling System)는 X축, Y축, Z축의 3축 가공이 가능한 CNC 밀링의 일 버전이다.For reference, the Machining Center Tooling System (MCT) is a version of CNC milling capable of 3-axis machining of the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
소재를 가공하는 툴(공구)의 자동교환장치시스템이 접목된 머신을 일컬어 MCT라 부르기도 하는데, 이 머신을 사용하여 제품을 가공하는 것을 통틀어 MCT 가공이라고 한다.A machine to which the automatic changer system of the tool (tool) that processes the material is grafted is also called MCT.
단순가공은 물론 곡면가공에 탁월하며 대표적으로는 금형가공에 많이 사용되고 있으며 주로 금속과 알루미늄 가공에 많이 활용된다. 따라서, 본 실시예에서도 이러한 MCT 가공을 적용하고 있는 것이다.It is excellent not only for simple processing but also for curved surface processing. Therefore, this MCT processing is also applied in this embodiment.
하판 가공단계(S15)는 도 12처럼 MCT 가공을 통해 하판 원자재(113)를 가공해서 하판(140)을 가공하는 공정이다.The lower plate processing step (S15) is a process of processing the
그리고, 성형자재 및 하판 접합단계(S16)는 도 14처럼 2차 성형자재(110b)와 하판(140)을 일체로 접합해서 샤워 헤드(100)를 제조하는 공정이다. 참고로, 도 15는 도 14의 평면도이다.In addition, the molding material and the lower plate bonding step (S16) is a process of manufacturing the
이때의 접합 공정은 소정의 마찰교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)일 수 있으나 이 외에도 티그 용접, 전자 빔 용접 및 브레이징 등이 적용될 수 있는데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속하다고 하여야 할 것이다.At this time, the bonding process may be a predetermined friction stir welding (FSW), but in addition to this, TIG welding, electron beam welding, and brazing may be applied, all of which should be said to be within the scope of the present invention. will be.
마찰교반 용접(FSW)에 대해 부연 설명한다. 마찰교반 용접(FSW)은 마찰열을 이용하여 재료 내의 역성 유동에 의해 용접하는 고상 접합이므로 아크 용접, 레이저 용접, 전자 빔 용접 등의 용융 용접보다 블로홀이나 갈라짐이 발생하지 않고 용접에 따른 변형이 작다. 현재 철도 차량, 함정, 항공기, 자동차 따위에 널리 응용되고 있다.Friction stir welding (FSW) will be further described. Friction stir welding (FSW) is a solid-state joint that is welded by reverse flow in the material using frictional heat, so it does not cause blowholes or cracks compared to melting welding such as arc welding, laser welding, and electron beam welding, and deformation due to welding is small. Currently, it is widely applied to railway vehicles, ships, aircraft, automobiles, and the like.
마찰교반 용접(FSW)은 본 실시예처럼 알루미늄 합금인 2차 성형자재(110b)와 하판(140)의 용접에 적용할 수 있는데, 특히, 금속을 녹이지 않고 서로 섞이도록 하여 용접하므로 유해가스가 발생하지 않는 친환경적 기술이다. 따라서, 환경적으로 여러 유익한 효과를 제공할 수 있다.Friction stir welding (FSW) can be applied to the welding of the
종래의 아크용접 후에 반드시 수행했던 용접변형 교정작업을 생략할 수 있다. 또한, 기존의 리벳이음방식 등은 자동화하기 어려운 결점이 있었으나 마찰교반용접(FSW)은 자동화가 가능해서 획기적 비용 절감과 용접 결함방지를 동시에 이룰 수 있다.It is possible to omit the welding deformation correction work that must be performed after conventional arc welding. In addition, the existing rivet joint method had a drawback that it was difficult to automate, but friction stir welding (FSW) can be automated so that it can achieve epoch-making cost reduction and prevention of welding defects at the same time.
이하, 샤워 헤드(100)를 제조하는 과정을 일련적으로 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing the
우선, 도 8처럼 샤워 헤드(100)의 샤프트(120), 상판(130) 및 하판(140) 각각의 원자재인 샤프트 원자재(111), 상판 원자재(112), 하판 원자재(113)를 개별적으로 준비한다.First, as shown in FIG. 8, the
다음, 도 9 및 도 10처럼 샤프트 원자재(111)와 상판 원자재(112)를 마찰용접(Rotary Friction Welding)해 일체로 접합해서 중간 단계로 성형된 1차 성형자재(110a)를 제조한다.Next, as shown in FIGS. 9 and 10 , the raw shaft
다음, 도 11처럼 1차 성형자재(110a)에 대해 T6 열처리를 진행한다. 그런 다음, 도 12처럼 MCT 가공을 이용해서 1차 성형자재(110a)를 실질적인 상판(130)과 샤프트(120)가 일체화된 2차 성형자재(110b)로 가공한다.Next, T6 heat treatment is performed on the
다음, 도 12처럼 MCT 가공을 통해 하판 원자재(113)를 가공해서 하판(140)을 가공한다.Next, as shown in FIG. 12 , the
그런 다음, 도 14처럼 2차 성형자재(110b)와 하판(140)을 마찰교반용접(FSW)으로 일체로 접합해서 도 7과 같은 형태의 샤워 헤드(100)를 제조할 수 있다.Then, as shown in FIG. 14 , the
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 기존 대비 자재 사용량과 가공 시간을 획기적으로 줄여 생산성을 높일 수 있음은 물론 가격 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.According to this embodiment, which operates in the structure as described above, it is possible to increase productivity by remarkably reducing the amount of material used and processing time compared to the prior art, as well as to secure price competitiveness.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.
100 : 샤워 헤드 110a : 1차 성형자재
110b : 2차 성형자재 111 : 샤프트 원자재
112 : 상판 원자재 113 : 하판 원자재
120 : 샤프트 121 : 공급홀
130 : 상판 131 : 확산 공간부
140 : 하판 141 : 가스 분사용 미세홀100:
110b: secondary molding material 111: shaft raw material
112: upper plate raw material 113: lower plate raw material
120: shaft 121: supply hole
130: upper plate 131: diffusion space part
140: lower plate 141: fine hole for gas injection
Claims (6)
상기 샤프트 원자재와 상기 상판 원자재를 마찰용접(Rotary Friction Welding)해 일체로 접합해서 중간 단계로 성형된 1차 성형자재를 제조하는 마찰용접에 의한 1차 성형자재 제조단계;
소정의 가공 공정을 이용해서 상기 1차 성형자재를 상기 상판과 상기 샤프트가 일체화된 2차 성형자재로 가공하는 2차 성형자재 가공단계;
상기 가공 공정을 통해 상기 하판 원자재를 가공해서 상기 하판을 가공하는 하판 가공단계; 및
상기 2차 성형자재와 상기 하판을 일체로 접합해서 샤워 헤드를 제조하는 성형자재 및 하판 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법.
In a shower head having an upper and lower plate and a shaft connected to the upper plate, an individual raw material preparation step of individually preparing the shaft raw material, the upper plate raw material, and the lower plate raw material, which are raw materials of the shaft, the upper plate, and the lower plate;
A primary molding material manufacturing step by friction welding of manufacturing a primary molding material molded in an intermediate step by integrally joining the shaft raw material and the upper plate raw material by friction welding (Rotary Friction Welding);
a secondary molding material processing step of processing the primary molding material into a secondary molding material in which the upper plate and the shaft are integrated using a predetermined processing process;
a lower plate processing step of processing the lower plate by processing the lower plate raw material through the processing process; and
A method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility, comprising: a molding material for manufacturing a shower head by integrally bonding the secondary molding material and the lower plate; and a lower plate bonding step.
상기 2차 성형자재 가공단계의 진행 전에,
상기 1차 성형자재에 대한 열처리를 진행하는 자재 열처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법.
According to claim 1,
Before proceeding with the secondary molding material processing step,
A method for manufacturing a shower head for semiconductor manufacturing equipment, characterized in that it further comprises a material heat treatment step of performing heat treatment on the primary molding material.
상기 샤프트 원자재, 상기 상판 원자재 및 상기 하판 원자재가 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법.
3. The method of claim 2,
The method of manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility, characterized in that the shaft raw material, the upper plate raw material, and the lower plate raw material are aluminum alloy.
상기 알루미늄 합금이 알루미늄/실리콘(Al/Si), 알루미늄/망간(Al/Mn), 알루미늄/마그네슘(Al/Mg), 알루미늄 다이캐스트용 합금 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법.
4. The method of claim 3,
The aluminum alloy is aluminum/silicon (Al/Si), aluminum/manganese (Al/Mn), aluminum/magnesium (Al/Mg), and a shower head manufacturing for a semiconductor manufacturing facility, characterized in that it is selected from an alloy for aluminum die-casting method.
상기 자재 열처리 단계가 T6 열처리 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 샤워 헤드 제조방법.
4. The method of claim 3,
The method for manufacturing a shower head for a semiconductor manufacturing facility, characterized in that the material heat treatment step is a T6 heat treatment step.
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