KR100951636B1 - 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 제조 방법이 티타늄 합금(Ti6Al4V) 샘플을 초음파 세척기에 의해 세척하는 세척 단계와, 상기 샘플을 회전가능하도록 챔버 내에 거치하는 거치 단계와, 배기 펌프에 의해 챔버를 배기시키는 배기 단계와, 아르곤이온 빔을 상기 샘플에 부딪히게 함으로써 상기 샘플을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게 하는 제2 클리닝 및 표면 처리 단계와, 색소 발생용 가스를 챔버 내에 주입하는 가스 주입 단계와, 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 전압을 인가함과 동시에 캐소드에 의해 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 자장을 인가하여 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계와, 상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 부딪혀서 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟으로부터 스퍼터링 입자가 방출되어 이 방출된 스퍼터링 입자가 고주파 코일을 통과함으로써 이온화되는 스퍼터링 입자 발생단계, 상기 스퍼터링 입자가 상기 샘플에 부딪혀 상기 샘플을 코팅함과 동시에 상기 코팅 지속 시간에 따라 상기 샘플에 색상을 부여하는 코팅 및 색상 부여 단계로 이루어져서 샘플에 균일하고 정밀한 사용자가 원하는 색상을 부여할 수 있다.
임플란트, 치아, 색상, 칼라, 컬러, 캐소드, 자석, 전위, 전압, 샘플, 타겟, 가스, 배기, 티타늄 합금, Ti6Al4V

Description

칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법 {Color implant manufacturing apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 치아 교정 및 치아보철용에 사용되는 임플란트에 색상을 부여하는 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
구강내의 뼈에 대해서 임플란트로 사용되는 티타늄 합금 (Ti6Al4V){ Ti에 6%의 Al과 4%V(바나듐)금속을 혼합한 합금} 샘플에 다양한 색상을 구현하기 위해서 아노다이징 (anodizing) 방법을 사용한다. 아노다이징은 금속의 표면에 전기분해의 방법으로 산화막을 입혀 다양한 색상을 구현한다.
종래의 방법인 아노다이징은 화학약품을 사용해서 전기분해로 샘플에 산화막을 입힘으로 다양한 색상을 구현하는 습식도금의 일종이다. 따라서 습식도금에 기인한 환경에 유해한 폐기물이 발생하며 물체의 표면에 입혀지는 산화막은 구강 내의 뼈에 친화력이 작은 문제점이 있다.
한편, 도 3에는 종래 기술에 의한 캐소드가 도시되어 있다. 상기 캐소드(72)는 3개의 자석(40, 42, 44)으로 이루어져 있다. 상기 캐소드(72)는 임플란트 제조시 티타 늄 합금 샘플을 코팅할 경우, 상기 샘플에 코팅되는 티타늄 합금 타겟(10)을 스퍼트링시키는 역할을 한다. 그런데 종래의 캐소드는 도 3에 도시된 바와 같이 자기력선(74)이 티타늄 합금 타겟(10) 위에 2개 형성되어 티타늄 합금 타겟(10) 표면에 불균일한 자기장이 형성됨으로써, 티타늄 합금 타겟(10) 표면 위에 균일하게 플라즈마가 형성되기 어려워서 티타늄 합금 타겟(10) 표면으로부터 균일하게 스퍼터링 입자가 방출되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 건식공정인 진공에서 코팅공정을 이용함으로써 화학약품을 사용하지 않는 클린(clean) 공정에 의해 Ti6Al4V 메탈인 샘플에 다양한 코팅을 한 후에 유해한 폐기물을 발생시키지 않는 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 티타늄 합금 타깃 위에 균일한 자기장을 형성할 수 있는 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 장치는 티타늄 합금(Ti6Al4V) 샘플을 1차 세척하는 제1 세척 수단과, 상기 샘플을 회전가능하도록 챔버 내에 거치하는 거치 수단과, 챔버를 배기시키는 배기 수단과, 아르곤이온 빔을 상기 샘플에 부딪히게 함으로써 상기 샘플을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게하는 제2 클리닝 및 표면 처리 수단과, 색소 발생용 가스를 챔버 내에 주입하는 가스 주입 수단과, 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 전압을 인가함과 동시에 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 자장을 인가하여 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 상기 주입된 색소 발생용 가스에 의해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과, 상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 부딪혀서 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟으로부터 방출된 스퍼터링 입자에 고주파(RF) 전위를 인가하여 상기 스퍼터링 입자를 이온화시켜, 스퍼터링 입자를 상기 샘플에 부딪히게 하여 상기 샘플을 코팅시킴과 동시에 상기 코팅 지속 시간에 대응하도록 상기 샘플에 색상을 부여하는 스퍼터링 입자 이온화 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 방법은 티타늄 합금(Ti6Al4V) 샘플을 초음파 세척기에 의해 세척하는 세척 단계와, 상기 샘플을 회전가능하도록 챔버 내에 거치하는 거치 단계와, 배기 펌프에 의해 챔버를 배기시키는 배기 단계와, 아르곤이온 빔을 상기 샘플에 부딪히게 함으로써 상기 샘플을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게 하는 제2 클리닝 및 표면 처리 단계와, 색소 발생용 가스를 챔버 내에 주입하는 가스 주입 단계와, 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 전압을 인가함과 동시에 캐소드에 의해 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 자장을 인가하여 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계와, 상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟에 부딪혀서 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟으로부터 스퍼터링 입자가 방출되어 이 방출된 스퍼터링 입자가 고주파 코일을 통과함으로써 이온화된 스퍼터링 입자 발생 및 이온화 단계와, 상기 스퍼터링 입자가 상기 샘플에 부딪혀 상기 샘플을 코팅함과 동시에 상기 코팅 지속 시간에 따라 상기 샘플에 색상을 부여하는 코팅 및 색상 부여 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 샘플의 색상은 박막의 두께, 굴절률에 의해 결정되며, 박막의 굴절률은 공정의 가스(O2, N2, NO2 등)의 가스 조성, 전력 등과 박막의 두께에 의해서 결정된다. 박막의 두께는 공정 시간에 의해 결정된다.
한편, 본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 장치에서 상기 제2 클리닝 및 표면 처리 수단은 100~800 ℃의 챔버 내부 온도, 10-2 torr ~ 10-4 Torr Ar 가스압력의 챔버 내부 압력 하에 50 ~ 1,200 V의 아르곤(Ar) 이온빔 전위를 발생시키도록 상기 챔버의 일측벽에 설치된 이온 빔 발생기이다.
또한, 상기 가스 주입 수단은 상기 색소 발생용 가스를 Ar과 NO2 가스의 혼합, Ar과 N2의 혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar, NO2, 및 C2H2 가스의 혼합, Ar과 O2의 혼합, Ar, N2 및 NO2 가스의 혼합 중 하나의 구성에 의해 구성하도록, 아르곤(Ar) 가스를 주입하는 아르곤 가스 주입관, 산소(O2) 가스를 주입하는 산소 가스 주입관, 질소(N2) 가스를 주입하는 질소 가스 주입관 및 NO2 및 C2H2를 포함하는 기타 가스를 주입하는 기타 가스 주입관으로 이루어진다.
한편, 상기 플라즈마 발생 수단의 캐소드는 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 4개의 자기력선 꼭지점을 형성시키도록, 3개의 자석과 상기 3개의 자석보다 낮은 높이를 가지면서 상기 3개의 자석 사이에 배치된 2개의 자석으로 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 방법 중 상기 제2 클리닝 및 표면 처리 단계에서, 상기 챔버의 내부 온도는 100~800 ℃, 상기 챔버의 내부 압력은 10-2~ 10-4Torr인 Ar 가스 압력이고, 아르곤(Ar) 이온빔이 50 ~ 1,200 V의 전위를 가진다.
또한, 상기 가스 주입 단계에서 상기 색소 발생용 가스는 Ar과 NO2 가스의 혼합, Ar과 N2의 혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar, NO2, 및 C2H2 가스의 혼합, Ar과 O2 의 혼합, Ar, N2 및 NO2 가스의 혼합 중 하나의 구성에 의해 구성된다.
그리고, 상기 색소 발생용 가스를 구성하는 각각의 가스는 상기 챔버에 설치된 가스관을 통해 상기 챔버 내부로 유입되어 챔부 내부에서 가스와 가스가 혼합되어 색소 발생용 가스를 구성한다.
또한, 상기 플라즈마 발생단계는 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 4개의 자기력선 꼭지점을 형성시키도록 3개의 자석 사이에 높이가 낮은 2개의 자석을 배치하여 구성된 상기 캐소드에 의해 실행된다.
본 발명에 따른 칼라 임플란트 제조 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 간단한 장치의 구성에 의해 다양한 색상의 임플란트를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 티타늄 합금 타겟을 가열하기 위한 캐소드의 구성을 3개의 자석 사이에 낮은 높이를 가진 2개의 자석을 배치함으로서 티타늄 합금 타겟에 대한 가열을 균일하게 할 수 있다. 그리고, 다수의 꼭지점을 가진 자기력선을 상기 티타늄 합금 타겟 위에 형성시킴으로써 티타늄 합금 타겟 상부에 균등한 플라즈마가 형성되어, 타겟의 사용효율을 높여 재료비를 절감할 수 있으며 성막속도를 빠르게 할 수 있다. 또한 챔버 내부에 파티클 및 아킹을 저감시킬 수 있다. 파티클은 불필요한 입자를 발생시카는 것을 의미하고, 아킹은 불필요한 방전으로 인해 코팅 부위에 손상이 가는 것을 의미한다
이온빔 발생기에 의해 아르곤 이온을 발생시키고 이 아르곤 이온을 샘플에 부딪혀 샘플을 클리닝함으로써 샘플의 클리닝 효율을 향상시키고 샘플의 표면 거칠기를 향상하여 코팅 효율 및 색상을 입히는 작업의 효율을 향상할 수 있다.
이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 챔버의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 세척 수단(도시 생략)은 티타늄 합금(Ti6Al4V) 샘플(3)을 1차 세척하도록 챔버(2) 외측에 위치한 초음파세척기이다.
거치 수단은 상기 샘플을 회전가능하도록 지지하도록 챔버(2)에 회전가능하게 매달려 있는 선반(4)이다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 선반(4)은 샘플(3)을 2층으로 지지(support) 및 거치(hang)하며, 1층 혹은 3층 이상의 다층으로 지지 및 거치할 수도 있다. 거치 수단인 상기 선반(4)에는 상기 샘플(3)에 -700 ~ -50 V의 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원(38)이 접속되어 있다.
배기 수단은 챔버(2)를 배기시키도록 상기 챔버(2)의 일측벽의 아래쪽에 설치된 배기구(6)와, 상기 배기구(6)에 연결되어 상기 챔버(2) 내부를 제1 설정 기압(예, 0.2 Torr)까지 배기시키는 제1 배기 펌프(예, 로터리 펌프, 도시 생략)와, 상기 배기구(6)에 상기 로터리 펌프와 병렬로 연결되어 상기 챔버(2) 내부를 제2 설정 기압(예, 10-6 Torr)까지 배기시키는 제2 배기 펌프{예, 터보 모레큘러 펌프(TMP) 혹은 클라이오(Cryo) 펌프, 도시 생략}로 이루어져 있다.
제2 클리닝 및 표면 처리 수단은 아르곤 이온 빔을 상기 샘플(3)에 부딪히게 함으 로써 상기 샘플(3)을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게 하도록 아르곤 이온 빔을 발생시키는 이온빔 발생기(8)이다. 도시되지 않은 히터에 의해 상기 진공 챔버(2) 내의 온도를 100 ~ 800 ℃로 한 상태에서, 상기 50 ~ 1,200 V의 아르곤(Ar) 이온빔에 의해 상기 샘플(2)을 클리닝하고, 상기 샘플(3)에 후술하는 티타늄 합금 타겟(10)의 입자가 스퍼터링에 의해 코팅될 경우 상기 티타늄 합금 타겟(10) 입자를 상기 샘플(3) 방향으로 두드려 상기 샘플(3)과 상기 티타늄 합금 타겟(10)의 입자의 접착력을 강화시키도록, 상기 챔버(2)의 일측에는 상기 이온빔 발생기(8)가 설치되어 있다. 상기 이온빔 발생기(8)에는 50 ~ 1,200 V의 직류 전압을 인가하는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 도 1에서 화살표(9)는 아르곤 이온 빔의 진행 방향을 나타낸다.
가스 주입 수단은 샘플(3)에 색소를 부여하기 위한 가스를 챔버(2) 내에 주입하도록, 아르곤(Ar) 가스를 주입하는 아르곤 가스 주입관(14), 산소(O2) 가스를 주입하는 산소 가스 주입관(16), 질소(N2) 가스를 주입하는 질소 가스 주입관(18) 및 NO2 (혹은 NO 혹은 N2O)및 C2H2를 포함하는 기타 가스를 주입하는 기타 가스 주입관(20)으로 이루어져 있다. 상기 가스 주입관들(14, 16, 18, 20)에 의해 주입되어 챔버(2) 내에서 혼합되는 반응성 가스는 Ar과 NO2 가스의 혼합, Ar과 N2의 혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar, NO2 (혹은 NO 혹은 N2O) 및 C2H2 가스의 혼합, Ar과 O2의 혼합, Ar, N2 및 NO2 (혹은 NO 혹은 N2O)가스의 혼합 중 하나이다. 상기 다수 의 반응성 가스 중 하나를 사용자가 선택하도록 상기 가스 주입관(14, 16, 18, 20)들은 상기 챔버(2)의 일측벽에 설치되어 있다.
티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟(10)에 전압을 인가함과 동시에 상기 티타늄 합금 타겟(10)에 자장을 인가하여 상기 티타늄 합금 타겟(10) 위에 상기 주입된 반응성 가스에 의해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단은 후술하는 캐소드의 위치를 지지함과 동시에 자기장의 통로를 형성하는 철판(22)과, 티타늄 합금 타겟(10) 위에 상기 가스 주입관(14, 16, 18, 20)들을 통해 주입되어 혼합된 반응성 가스에 의한 플라즈마를 형성하도록 자기장을 발생시키는 캐소드(24)와, 상기 캐소드(24) 위 방향에 티타늄 합금 타겟(10)이 위치하도록 상기 티타늄 합금 타겟(10)과 본딩 접착되어 상기 티타늄 합금 타겟(10)을 지지하는 백킹 플레이트(26)와, 상기 백킹 플레이트(26) 위에 놓여져서 상기 플라즈마에 의해 충격을 받아 스퍼터링 입자를 방출하는 티타늄 합금 타겟(10)으로 이루어져 있다.
스퍼터링 입자 이온화 수단은 상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금 타겟(10)에 부딪혀서 상기 티타늄 합금 타겟(10)으로부터 방출된 스퍼터링 입자에 고주파(RF) 전위를 인가하여 상기 스퍼터링 입자를 이온화시키도록, 고주파(RF, Radio Frequency) 전원(27)에 접속된 고주파 코일(28)이다. 상기 고주파 코일(28)은 상기 티타늄 합금 타겟(10)으로부터 방출된 스퍼터링 입자에 고주파(RF) 전위를 인가하도록 상기 티타늄 합금 타겟(10)과 유사한 크기의 지름을 가지고 다수 회 간격을 두고 감겨진 원형 코일 형상으로 상기 챔버(2) 내에 설치되어 있다. 도 1에서 화살표(30)는 스퍼터링 입자의 진행 방향을 나타낸다.
전위차 발생 수단은 상기 고주파 코일(28)을 통과한 양의 스퍼터링 입자가 샘플방향으로 향하게 하는 전위(예를 들면, 100 ~ 500 V 의 양의 직류 전압)를 인가하도록 전원 공급 단자(36)를 통해 100 ~ 500 V를 출력하는 양(PosiTi6Al4Vve)의 직류 전원(도시 생략)에 접속됨과 동시에, 상기 고주파 코일(28) 및 상기 샘플(3) 사이에 배치된 상부 전극(32) 및 하부 전극(34)으로 이루어져 있다.
상기 샘플(3)에 상기 티타늄 합금 타겟(10) 입자를 스퍼터링에 의해 코팅하는 시간에 비례하여 상기 샘플(3)에 코팅되는 막의 두께가 증가하도록 상기 샘플(3)은 상기 챔버(2)의 중앙에 배치되어 있다. 상기 코팅 막의 두께가 증가함에 따라 빛의 굴절률이 변화되어 상기 샘플(3)의 색상을 변화시키기 위해, 상기 샘플(3)에는 -700 ~ -50 V의 직류전압을 인가하는 직류 전원(38)이 접속되어 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 발생 수단의 캐소드(24)는 상기 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 형성되는 자기력선(49)을 평탄화시키기 위해 자기력선(49)이 4개의 꼭지점을 형성하도록, 3개의 자석(40, 42, 44)과 상기 3개의 자석(40, 42, 44)보다 낮은 높이를 가지면서 상기 3개의 자석 사이에 배치된 2개의 자석(46, 48)으로 이루어져 있다.
도 1에서 (50, 52, 54, 56, 58)는 전선들과 상기 챔버(2) 사이를 절연하는 절연체이다.
이하 본 발명의 일실시예에 의한 칼라 임플란트 제조 방법을 설명한다.
먼저, 세척 단계에서는 티타늄 합금(Ti6Al4V) 금속으로 이루어진 샘플(3)을 초음파 세척기(도시 생략)에 의해 상기 챔버(2) 밖에서 세척한다. 상기 샘플(3)의 크기는 치아에 심어질 임플란트의 크기이다. 가로 세로 높이 모두 1 ~ 12 mm 범위이다.
다음에 챔버(2) 내부의 선반(4)에 상기 다수의 샘플(3)을 배치한다.
이어서 로터리 펌프(도시 생략)에 의해 상기 챔버(2)를 제1 설정 기압(예, 0.2 Torr)까지 배기시킨다. 다음에 터보 모레큘러 펌프(TMP) 혹은 클라이오(Cryo) 펌프(도시 생략)에 의해 상기 챔버(2)를 다시 제2 설정 기압(예, 10-6 Torr)까지 배기시킨다.
이어서, 도시되지 않은 히터에 의해 상기 진공 챔버(2) 내의 온도를 100~800 ℃까지 상승시킨 다음, 상기 이온 빔 발생기(8)에 제1 방전 전압{예, 50 ~ 1,200 V(직류 전압), 좀더 바람직하기로는 100 ~ 800 V(직류 전압)}을 인가하여 상기 이온 빔 발생기(8)로부터 상기 샘플(3)을 향하여 아르곤 이온 빔을 발생시킨다. 그러면 상기 이온 빔 발생기(8)로부터 방사된 아르곤 이온 빔이 상기 샘플(3)에 부딪힘으로써 상기 샘플(3)에 묻어 있던 불순물들이 상기 샘플(3)로부터 분리되어 하측으로 떨어짐으로써 상기 샘플(3)들이 클리닝된다. 동시에 상기 샘플(3)의 표면이 코팅되기에 알맞게 거칠어지면서 연하게되는 표면 처리가 이루어진다.
다음에 상기 아르곤 가스 주입관(14), 산소 가스 주입관(16), 질소 가스 주입관(18) 및 기타 가스 주입관(20)을 통하여 상기 챔버(2) 안으로 사용자가 선택한 가스들을 주입한다. 주입된 가스들이 챔버(2) 내에서 혼합된다. 이 혼합된 가스는 색소 발생을 위한 반응성 가스가 되며, 상기 반응성 가스는 Ar과 NO2 가스의 10 ~ 90: 10 ~ 90의 부피%, Ar과 N2의 10 ~ 90: 10 ~ 90의 Volume(부피)%혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 10 ~ 90: 10 ~ 90: 10 ~ 90 Volume%혼합, Ar, NO2, 및 C2H2 가스의 10 ~ 90: 10 ~ 90: 10 ~ 90 Volume%혼합, Ar과 O2의 10 ~ 90: 10 ~ 90의 Volume%혼합, Ar, N2 및 NO2 가스의 10 ~ 90: 10 ~ 90: 10 ~ 90 Volume%혼합 중에서 사용자가 필요로 하는 특성에 따라 선택한다.
하나의 예로서, O2 (산소), N2 (질소)를 주입하는 것보다는 N2O 혹은 NO 를 주입함으로 타겟에 고전력을 인가할 때 아킹 발생이 낮게 된다. 이는 산소는 표면을 산화시켜 플라즈마 내의 전자가 타겟에 차지업(charge up)되어 아킹 발생될 확률이 높아 지게 된다. 반면에 N2O 혹은 NO는 표면산화도가 낮아 타겟에 인가되는 고전력에 의한 아킹발생을 줄일 수 있는 장점이 있다.
다음에 전원 공급 단자(29)를 통하여 상기 티타늄 합금 타겟(10)에 100 ~ 800 V의 직류 전압을 인가한다. 상기 티타늄 합금 타겟(10)이 가열됨과 동시에, 상기 캐소드(24)에 의해 티타늄 합금 타겟(10)에 자기장이 인가되어 티타늄 합금(Ti6Al4V) 타겟 위에 도 2에 도시된 바와 같이 4개의 볼록면(꼭지점)을 갖는 자기력선(49)이 형성된다. 그러면 상기 챔버(2) 내에 충만되어 있던 반응성 가스로 인해 상기 티타늄 합금 타겟(10) 위에 플라즈마가 형성되고 상기 플라즈마의 입자들은 상기 티타늄 합금 타겟(10)의 표면에 충돌하여 상기 티타늄 합금 타겟(10) 표면의 입자들을 여기시켜 티타늄 합금 타겟(10) 표면으로부터 티타늄 합금 입자들을 스퍼터링 입자로서 방출시킨다. 방출된 스퍼터링 입자들은 상기 고주파 코일(28) 내부를 통과하 면서 고주파 전원을 인가받아 스퍼터링 입자들 중 10% ~ 90% 이온화된다. 그러면 상기 스퍼터링 입자들은, 마이너스 전위가 인가된 상기 샘플(3)에 강하게 부착될 근거가 되는 양(PosiTi6Al4Vve)의 전위를 가지게 된다
다음에 상기 스퍼터링 입자들은 상기 전위차 발생 수단의 상부 전극(32)과 하부 전극(34) 사이를 통과하면서 100~500V 의 양의 직류전위를 추가로 인가받아 이온화된 스퍼트링입자들이 샘플방향으로 운동하게 된다. 다음에 상기 스퍼터링 입자가 상기 샘플(3)에 부딪혀 상기 샘플(3)을 코팅함과 동시에 상기 코팅 지속 시간에 따라 상기 샘플에 색상을 부여한다. 상기 스퍼터링 입자가 상기 샘플(3)에 부딪히는 힘에 의해 상기 샘플을 지지하는 선반이 회전하며, 상기 선반의 회전에 따라 상기 샘플(3)의 앞면과 뒷면이 균일하게 코팅되고, 샘플에 코팅되는 막의 두께에 따라 샘플(3)에 색상이 부여된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 챔버의 구성도.
도 2는 도1 에 도시된 캐소드의 확대 단면도,
도 3은 종래 기술에 의한 캐소드의 확대 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2: 챔버 3: 샘플
4: 선반 6: 배기구
8: 배기구 10: 티타늄 합금 타겟
14: 아르곤 가스 주입관 16: 산소 가스 주입관
18: 질소 가스 주입관 20: 기타 가스 주입관
24: 캐소드 26: 백킹 플레이트
28: 고주파 코일 32: 상부 전극
34: 하부 전극 40, 42, 44, 46, 48: 자석

Claims (9)

  1. 티타늄 합금샘플을 1차 세척하는 제1 세척 수단과,
    상기 샘플을 회전가능하도록 챔버 내에 거치하는 거치 수단과,
    챔버를 배기시키는 배기 수단과,
    아르곤이온 빔을 상기 샘플에 부딪히게 함으로써 상기 샘플을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게하는 제2 클리닝 및 표면 처리 수단과,
    색소 발생용 가스를 챔버 내에 주입하는 가스 주입 수단과,
    티타늄 합금 타겟에 전압을 인가함과 동시에 상기 티타늄 합금 타겟에 자장을 인가하여 상기 티타늄 합금 타겟 위에 상기 주입된 색소 발생용 가스에 의해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,
    고주파 전원과 고주파 코일을 통해 상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금 타겟에 부딪혀서 상기 티타늄 합금 타겟으로부터 방출된 스퍼터링 입자에 고주파(RF) 전위를 인가하여 상기 스퍼터링 입자를 이온화시키는 스퍼터링 입자 이온화 수단과,
    직류 전원과 상기 고주파 코일 및 상기 샘플 사이에 배치된 상부 전극 및 하부 전극을 통해 상기 스퍼터링 입자 이온화 수단을 통과한 양의 스퍼터링 입자가 샘플 방향으로 향하게 하는 전위를 인가하여 스퍼터링 입자를 음의 전위로 인가된 샘플에 부딪히게 하여 상기 샘플을 코팅시킴과 동시에 코팅 지속 시간에 대응하도록 상기 샘플에 색상을 부여하는 전위차 발생 수단을 포함하는 칼라 임플란트 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 클리닝 및 표면 처리 수단은 100~800 ℃의 챔버 내부 온도, 10-2 ~ 10-4 Torr Ar 가스압력의 챔버 내부 압력 하에 50 ~ 1,200 V의 아르곤(Ar) 이온빔 전위, -700 ~ -50V 샘플에 인가전위 를 발생시키도록 상기 챔버의 일측벽에 설치된 이온 빔 발생기인 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 가스 주입 수단은 상기 색소 발생용 가스를 Ar과 NO2 가스의 혼합, Ar과 N2의 혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar, NO2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar과 O2의 혼합, Ar, N2 및 NO2가스의 혼합 중 하나의 구성에 의해 구성하도록, 아르곤(Ar) 가스를 주입하는 아르곤 가스 주입관, 산소(O2) 가스를 주입하는 산소 가스 주입관, 질소(N2) 가스를 주입하는 질소 가스 주입관 및 NO2및 C2H2를 포함하는 기타 가스를 주입하는 기타 가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 발생 수단의 캐소드는 상기 티타늄 합금 타겟 위에 4개의 자기력선 꼭지점을 형성시키도록, 3개의 자석과 상기 3개의 자석보다 낮은 높이를 가지면서 상기 3개의 자석 사이에 배치된 2개의 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 장치.
  5. 티타늄 합금 샘플을 초음파 세척기에 의해 세척하는 세척 단계와,
    상기 샘플을 회전가능하도록 챔버 내에 거치하는 거치 단계와,
    배기 펌프에 의해 챔버를 배기시키는 배기 단계와,
    아르곤이온 빔을 상기 샘플에 부딪히게 함으로써 상기 샘플을 클리닝함과 동시에 표면을 거칠게 하는 제2 클리닝 및 표면 처리 단계와,
    색소 발생용 가스를 챔버 내에 주입하는 가스 주입 단계와,
    티타늄 합금 타겟에 전압을 인가함과 동시에 캐소드에 의해 티타늄 합금 타겟에 자장을 인가하여 티타늄 합금 타겟 위에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계와,
    상기 플라즈마가 상기 티타늄 합금 타겟에 부딪혀서 상기 티타늄 합금 타겟으로부터 스퍼터링 입자가 방출되어 이 방출된 스퍼터링 입자가 고주파 코일을 통과함으로써 이온화되는 스퍼터링 입자 발생 및 이온화 단계와,
    이온화된 스퍼터링 입자가 전위차 발생 수단의 상부 전극과 하부 전극 사이를 통과하면서 양의 직류 전위를 추가로 인가받아 샘플 방향으로 운동하게 하는 직류 전위 인가 단계와,
    상기 스퍼터링 입자가 상기 샘플에 부딪혀 상기 샘플을 코팅함과 동시에 코팅 지속 시간에 따라 상기 샘플에 색상을 부여하는 코팅 및 색상 부여 단계를 포함하는 칼라 임플란트 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 클리닝 및 표면 처리 단계에서 상기 챔버의 내부 온도는 100~800 ℃, 상기 챔버의 내부 압력은 10-2~ 10-4Torr인 Ar 가스 압력이고, 아르곤(Ar) 이온빔이 50 ~ 1,200 V의 전위를 가지는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 방법.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 가스 주입 단계에서 상기 색소 발생용 가스는 Ar과 NO2 가스의 혼합, Ar과 N2의 혼합, Ar, N2 및 C2H2 가스의 혼합, Ar, NO2, 및 C2H2 가스의 혼합, Ar과 O2의 혼합, Ar, N2 및 NO2 가스의 혼합 중 하나의 구성에 의해 구성하는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 색소 발생용 가스를 구성하는 각각의 가스는 상기 챔버에 설치된 가스관을 통해 상기 챔버 내부로 유입되어 챔부 내부에서 가스와 가스가 혼합되어 색소 발생용 가스를 구성하는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 방법.
  9. 제5 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생단계는 티타늄 합금 타겟 위에 4개의 자기력선 꼭지점을 형성시키도록 3개의 자석 사이에 높이가 낮은 2개의 자석을 배치하여 구성된 상기 캐소드에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 칼라 임플란트 제조 방법.
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