KR101981387B1 - 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이고, 구체적으로 적어도 표면의 일부가 산화이트륨을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 된 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이다. 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록은 서로 결합이 되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 서브 블록이 가공되는 단계; 각각의 서브 블록에서 유동 경로를 형성하는 부분의 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 되는 단계; 각각의 서브 블록의 외부 표면이 코팅이 되는 단계; 및 유동 경로 및 외부 표면이 코팅이 된 서브 블록이 결합되는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이고, 구체적으로 적어도 표면의 일부가 산화이트륨을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 된 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이다.
반도체 또는 엘시디의 제조 공정의 증착 공정 과정에서 실리콘과 같은 이물질이 챔버 내부에 축적될 수 있고, 이러한 이물질의 제거를 위하여 챔버의 외부에서 발생된 원격 플라즈마가 챔버 내부로 주입될 수 있다. 이와 같이 공정을 위한 원격 플라즈마는 진공 챔버 또는 공정 챔버로부터 분리된 위치에 설치된 플라즈마 발생 장치에 의하여 생성되어 챔버 내부로 주입될 수 있다. 원격 플라즈마는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 블록에서 발생되어 이동 경로를 통하여 공정 챔버로 유도될 필요가 있고 이와 같은 플라즈마 블록의 제조 방법은 이 분야에 공지되어 있다. 특허등록번호 제10-0999131호 및 특허등록번호 제10-1093742호는 각각 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 방법에 대하여 개시한다.
원격 플라즈마의 발생을 위한 원격 플라즈마 소스 블록은 내부에서 발생되는 플라즈마로 인하여 내부 경로를 비롯한 표면이 손상될 수 있다. 그리고 이러한 표면 손상은 플라즈마의 발생 오류를 만들면서 발생된 플라즈마가 이물질을 포함하는 문제를 발생시킨다. 그러므로 원격 플라즈마 소스 블록의 표면을 보호할 수 있는 적절한 방법이 개발될 필요가 있다. 예를 들어 원격 플라즈마 소스 블록의 표면은 아노다이징(anodizing)에 의하여 보호될 수 있다. 그러나 아노다이징은 표면 보호를 위한 충분한 수단이 되지 못한다. 그러므로 원격 플라즈마 소스 블록의 표면 보호를 위한 다른 적절한 방법이 개발될 필요가 있다. 그러나 상기 선행기술은 이와 같은 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명은 적어도 내부 경로 면이 플라즈마에 대한 부식 저항성을 가지는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 된 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법 및 그에 의한 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록은 서로 결합이 되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 서브 블록이 가공되는 단계; 각각의 서브 블록에서 유동 경로를 형성하는 부분의 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 되는 단계; 각각의 서브 블록의 외부 표면이 코팅이 되는 단계; 및 유동 경로 및 외부 표면이 코팅이 된 서브 블록이 결합되는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 서로 결합되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 원격 플라즈마 서브 블록으로 이루어진 원격 플라즈마 소스 블록에 있어서, 상기 플라즈마 유동 경로의 표면은 1 내지 100 ㎛의 산화이트륨(Y2O3) 코팅 층을 포함하고, 상기 코팅 층의 경도 및 내전압은 각각 1,000 내지 4,000 HV 및 1,000 V 이상이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 코팅 층의 유전율은 20.0 내지 40.0이 되고, 표면 조도가 0.90㎛ 이하가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 코팅 층은 알루미늄 또는 알루미늄 산화물을 포함한다.
본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법은 다양한 플라즈마 발생기에 배치되어 원격 플라즈마를 발생시켜 유도하는 원격 플라즈마 소스 블록의 플라즈마에 대한 내식성이 향상되도록 한다. 이로 인하여 플라즈마 발생기의 내구성이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법은 다양한 형태의 블록에 적용되어 각각의 특성에 따라 코팅이 되는 것에 의하여 플라즈마 소스 블록이 플라즈마의 발생 용량에 적합한 표면 특성을 가지도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록에 대한 표면 코팅이 진행되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 생산 방법에 적용된 원격 플라즈마 소소 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록에 대한 표면 코팅이 진행되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 생산 방법에 적용된 원격 플라즈마 소소 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법은 서로 결합이 되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 서브 블록이 가공되는 단계(S11); 각각의 서브 블록에서 유동 경로를 형성하는 부분의 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 되는 단계(S121); 각각의 서브 블록의 외부 표면이 코팅이 되는 단계(S122); 및 유동 경로 및 외부 표면이 코팅이 된 서브 블록이 결합되는 단계(S13)를 포함한다.
서브 블록은 알루미늄과 같은 소재로 만들어질 수 있고, 동일하거나 또는 서로 다른 구조로 만들어지면서 서로 결합 가능한 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 서브 블록에 플라즈마가 이동되는 내부 유동 경로가 형성될 수 있다. 원격 플라즈마 소스 블록의 구조에 따라 적절한 수의 서브 블록이 가공될 수 있고, 다수 개의 서브 블록 각각은 절삭, 밀링, 연마 또는 이와 유사한 머시닝 공정을 통하여 만들어질 수 있다. 각각의 서브 블록이 가공되면(S11), 내부 유동 경로가 코팅이 될 수 있다(S121).
서브 블록은 내부 유동 경로가 형성된 부분, 홈 또는 돌기가 형성된 부분 또는 평면 부분으로 이루어질 수 있다. 그리고 내부 유동 경로, 홈 또는 돌기는 각각 그에 적합한 코팅 기기 또는 코팅 지그에 의하여 코팅이 될 수 있다. 내부 유동 경로는 속이 빈 실린더 형상이 되거나 서로 다른 방향으로 연장된 속이 빈 실린더 형상이 될 수 있다. 홈은 볼록 렌즈 형상 또는 오목 렌즈 형상이 될 수 있고, 돌기는 홈과 유사한 형상으로 만들어질 수 있다. 내부 유동 경로, 홈 또는 블록은 각각 곡면 형상으로 인하여 결정된 조건을 가지도록 코팅이 되는 것이 어렵다. 그러므로 각각의 형상에 적합한 코팅 방법이 요구되고, 내부 유동 경로가 먼저 코팅 기기 또는 코팅 지그에 의하여 코팅이 될 수 있다. 이후 홈 또는 돌기가 코팅이 될 수 있고, 이후 평면 형상을 가지는 외부 표면이 코팅이 될 수 있다(P122).
내부 유동 경로, 홈 또는 돌기는 플라즈마와 직접 접촉되는 부분에 해당하고, 적절한 물리적 조건을 가질 필요가 있다. 이를 위하여 내부 경로는 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 코팅이 될 수 있다. 예를 들어 내부 경로는 나노 사이즈를 가지는 산화이트륨 코팅 조성물에 의하여 1 내지 100 ㎛으로 코팅이 될 수 있다. 그리고 코팅 층의 경도 및 내전압은 각각 1,000 내지 4,000 HV 및 1,000 V 이상이 될 수 있다. 또한 홈 또는 돌기가 이와 유사한 물리적 특성을 가지도록 코팅이 될 수 있다.
평면 형상이 되는 외부 표면은 플라즈마와 직접 접촉이 되지 않지만 간접적으로, 작동 과정에서 플라즈마에 노출이 될 수 있다. 그러므로 적절한 수준의 내구성을 가지도록 만들어질 필요가 있다. 평면 외부 표면은 아노다이징이 되거나, PEO 코팅 또는 산화이트륨 코팅이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
필요한 부분에 대한 코팅 공정 및 그에 따라 후처리 공정이 완료되면, 다수 개의 서브 블록이 서로 결합이 되어 원격 플라즈마 소스 블록이 될 수 있다. 완성된 원격 플라즈마 소스 블록은 플라즈마 발생기에 배치되어 플라즈마 세척 공정에 적용될 수 있다. 원격 플라즈마 소스 블록은 다양한 용량을 가지도록 만들어질 수 있고, 그에 적합한 구조로 만들어질 수 있다. 또한 코팅은 원격 플라즈마 소스 블록이 구조에 따라 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록에 대한 표면 코팅이 진행되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 각각의 서브 블록의 형상에 적합하도록 코팅 조건이 설정될 수 있고(P21), 코팅 조건은 코팅 두께, 접착 수준, 표면 조도, 표면 경도, 절연 저항, 유전 상수 또는 내전압과 같은 것이 될 수 있다. 예를 들어 내부 유동 경로는 아래와 같은 물리적 조건을 가질 수 있다.
코팅 두께: 1 내지 100 ㎛
접착 강도: 50 Mpa 이상(500 ℃ 이상의 고온 조건에서 박리 또는 들뜸이 개시)
유전 상수: 20 내지 40
표면 경도: 1,000 HV 이상
내전압: 1,000 V 이상
표면 조도: 0.90 ㎛ 이하의 Ra 값
각각의 서브 블록에 대한 코팅 조건이 결정될 수 있고, 서로 다른 기하학적 형상에 대하여 서로 다른 코팅 조건이 설정될 수 있다. 또한 플라즈마의 접촉 상태에 따른 서로 다른 코팅 조건을 가질 수 있다. 각각의 서브 블록의 서로 다른 부위에 대한 코팅 조건이 결정되면, 코팅 조건에 따른 서브 블록의 환경이 결정될 수 있다. 산화이트륨에 의한 내부 유동 경로의 코팅은 예를 들어 플라즈마 분무 코팅(Plasma Sprayed Coating), 전자 빔 물리 진공 증착(ED-PVD) 방식으로 또는 전해 코팅 방식으로 이루어질 수 있다. 적용되는 코팅 방식에 따라 서브 블록 환경이 결정될 수 있고, 서브 블록 환경은 예를 들어 서브 블록에 전계를 형성하거나, 서브 블록의 유동 경로를 고온 상태가 되도록 하거나, 서브 블록을 진공 상태로 만들 수 있다. 서브 블록에 대한 코팅 환경이 설정되면(P22), 서브 블록의 코팅을 위한 코팅 장치가 배치되거나(P231), 서브 블록에 코팅 지그가 배치될 수 있다(P232). 코팅 장치는 예를 들어 용융 상태의 산화이트륨을 유동 경로를 따라 흐르도록 할 수 있다. 또는 예를 들어 1 내지 300 ㎚의 평균 직경을 가지는 산화이트륨 분말이 유동 경로를 따라 흐르도록 할 수 있다. 코팅 지그는 예를 들어 산화이트륨 또는 산화알루미늄(Al2O3) 용액이 내부 유동 경로를 따라 흐르도록 하면서 플라즈마 블록에 전계가 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 코팅 장치 또는 코팅 지그에 의하여 내부 유동 경로의 코팅이 완료되면, 서브 블록의 다른 부분이 산화이트륨 코팅, 아노다이징, PEO 코팅 또는 이와 유사한 방법으로 코팅이 되어 서브 블록의 코팅이 완료될 수 있다(P24).
서브 블록의 코팅은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 생산 방법에 적용된 원격 플라즈마 소소 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 원격 플라즈마 소스 블록은 내부에 선형으로 연장되는 유동 경로(113)가 형성된 한 쌍의 브리지 모듈(11a, 11b); 한 쌍의 브리지 모듈(11a, 11b)의 각각의 유동 경로(113)의 한쪽 부분과 연결되는 연결 유동 경로(122a, 122b)와 연결 유동 경로(122a, 122b)를 연결시키는 유동 공간이 형성된 연결 블록(12); 연결 블록(12)의 유동 공간과 결합되는 결합 유동 공간(132)이 형성된 유도 블록(13); 각각의 유동 경로(113)의 다른 부분과 연결되는 발생 유동 경로(142a, 142b)와 발생 유동 경로(142a, 142b)를 연결시키는 발생 공간(143)이 형성된 노즐 블록(14); 및 발생 공간(143)과 결합되는 결합 발생 공간(152)이 형성된 발생 블록(15)을 포함할 수 있다.
플라즈마 블록 모듈(plasma block module)은 플라즈마의 생성을 위한 플라즈마 발생 장치의 프레임 구조를 형성할 수 있고, 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 블록 모듈, 철심 코어, 트랜스포머 또는 전극과 같은 것을 포함할 수 있다. 플라즈마의 발생을 위하여 플라즈마 블록 모듈의 내부로 불화질소(NF3) 또는 아르곤과 같은 불활성 기체로 이루어진 세정 기체가 플라즈마 블록 모듈로 투입될 수 있다. 세정 기체는 플라즈마 블록 모듈에 배치되는 점화 유닛 및 유도 고전압에 의하여 플라즈마로 생성될 수 있다. 플라즈마는 예를 들어 F, F2, N, N2 또는 Ar을 포함할 수 있고 플라즈마 블록 모듈의 내부에 형성된 내부 경로를 통하여 배출되어 진공 챔버 또는 공정 챔버로 유도될 수 있다. 그리고 발생된 플라즈마는 세척 공정을 위하여 사용될 수 있다. 플라즈마 블록은 구조에 따라 서로 다른 용량의 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 예를 들어 2 내지 30 L/h의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
한 쌍의 브리지 모듈(11a, 11b)은 서로 동일 또는 유사한 구조로 만들어질 수 있고, 전체적으로 선형으로 연장되는 생성 몸체(111); 생성 몸체(111)의 길이 방향을 따라 내부에 원통 형상으로 연장되는 유동 경로(113); 및 생성 몸체(111)의 양쪽 끝 부분에 형성되는 결합 유닛(112a, 112b)을 포함할 수 있다. 생성 몸체(111)는 트랜스포머가 결합되면서 생성된 플라즈마가 유동될 수 있는 길이로 연장될 수 있다. 유동 경로(113)는 균일한 지름을 가지는 관통 홀 형상이 될 수 있고, 결합 유닛(112a, 112b)은 생성 몸체(111)와 일체로 형성되면서 생성 몸체(111)에 비하여 큰 단면적을 가질 수 있다. 그리고 각각의 결합 유닛(112a, 112b)에 연결 블록(12) 및 노즐 블록(14)이 결합될 수 있다.
1 결합 유닛(112a)에 결합되는 연결 블록(12)은 일정한 두께를 가진 판 형상으로 만들어질 수 있다. 연결 블록(12)은 연결 몸체(121); 연결 몸체(121)의 한쪽 면에 형성되어 두 개의 유동 경로(113)와 각각 연결되는 연결 유동 경로(122a, 122b); 및 연결 몸체(121)의 다른 쪽 면에 형성된 유동 공간을 포함할 수 있다. 연결 블록(12)에 형성된 연결 유동 경로(122a, 122b)는 유동 공간에 유체 이동이 가능하도록 연결될 수 있다. 연결 블록(12)에 유동 공간 및 유동 공간과 결합되는 결합 유동 공간(132)을 기준으로 유도 블록(13)이 결합될 수 있다.
유도 블록(13)은 유도 몸체(131); 유도 몸체(131)의 한쪽에 형성된 결합 유동 공간(132); 및 유도 몸체(131)의 다른 쪽에 형성된 유도 홀을 포함할 수 있다. 유도 홀은 결합 유동 공간(132)과 유체 이동이 가능하도록 연결될 수 있다. 유도 홀에 예를 들어 발생된 플라즈마를 외부로 이동시키는 유동 도관이 결합될 수 있다.
각각의 유동 경로(113)의 다른 끝 또는 2 결합 유닛(112b)에 노즐 블록(14)이 결합될 수 있다. 노즐 블록(14)은 노즐 몸체(141); 노즐 몸체(141)의 한쪽 면에 형성되어 각각의 유동 경로(113)와 결합되는 발생 유동 경로(142a, 142b); 노즐 몸체(141)의 다른 쪽 면에 형성되어 두 개의 발생 유동 경로(142a, 142b)와 연결되는 발생 공간(143)을 포함한다.
노즐 몸체(141)는 연결 몸체(121)와 전체적으로 유사한 구조로 만들어질 수 있고, 한쪽 면에 형성된 두 개의 발생 유동 경로(142a, 142b)에 의하여 브리지 모듈(11a, 11b)과 플라즈마와 같은 유체의 이동이 가능하도록 연결될 수 있다. 발생 공간(143)은 유동 공간과 유사한 구조 또는 형상으로 만들어질 수 있고, 두 개의 유동 경로(142a, 142b)로 플라즈마의 발생을 위한 기체를 균일하게 이송시키는 기능을 가질 수 있다. 그리고 발생 공간(143)은 발생 블록(15)의 한쪽 면에 형성된 결합 발생 공간(152)과 결합되어 예를 들어 속이 빈 볼링 핀과 유사한 형상을 만들 수 있다. 노즐 몸체(141)는 전체적으로 두께를 가지는 직사각 판형이 될 수 있고, 긴 변을 형성하는 한 쪽 두께 면에 연결 홀(145)이 형성될 수 있다. 연결 홀(145)에 플라즈마 생성을 위한 기체가 주입되는 타워 블록(17)이 결합될 수 있다. 연결 홀(145)은 발생 공간(143)과 연결될 수 있고, 타워 블록(17)이 결합될 수 있는 다양한 위치에 형성될 수 있다.
노즐 블록(14)의 위쪽에 발생 블록(15)이 결합될 수 있고, 발생 블록(15)은 발생 몸체(151); 발생 몸체(151)의 한쪽 면에 형성되어 발생 공간(143)과 결합되는 결합 발생 공간(152); 및 발생 몸체(151)의 다른 쪽 면에 형성된 작동 홀(153)을 포함할 수 있다. 발생 공간(143)과 결합 발생 공간(152)은 서로 결합되어 유동 공간과 결합 유동 공간(132)이 결합된 형상과 유사한 형상을 만들 수 있다.
작동 홀(153)에 점화 수단(16)이 결합될 수 있고, 점화 수단(16)은 환형의 체결 몸체(161); 체결 몸체(161)의 한쪽 면의 중앙 부분으로부터 아래쪽으로 연장되도록 형성된 실린더 형상의 돌출 실린더(162); 및 돌출 실린더(162)와 내부 공간이 연결되면서 위쪽으로 연장되도록 형성된 가압 실린더(163)로 이루어질 수 있다. 가압 실린더(163)의 길이 방향으로 돌출 실린더(162)에 이르는 유입 홀이 형성될 수 있다. 유입 홀은 가압 실린더(163)의 위쪽 면에서 개방되고, 돌출 실린더(162)의 아래쪽 면에서 폐쇄된 구조가 될 수 있다.
연결 홀(145)을 통하여 노즐 블록(14)에 결합되는 타워 블록(17)은 일정한 두께를 가지면서 중앙 부분에 주입 홀이 형성된 타워 몸체(171); 타워 몸체(171)의 주입 홀과 연결되는 내부 경로가 형성된 연장 도관(172); 및 작동 홀(153)이 형성된 부분에 결합되면서 작동 홀(153)과 연장 도관(172)의 내부 경로가 유체의 유동이 가능하도록 연결시키는 체결 유닛(173)으로 이루어질 수 있다. 타워 블록(17)은 플라즈마의 생성을 위한 기체의 주입에 적합한 다양한 구조로 만들어질 수 있다.
한 쌍의 브리지 모듈(11a, 11b)은 유동 경로 코팅 부위(FP)에 해당하고, 연결 블록(12)와 노즐 블록(14)은 각각 곡면 부분(CP1, CP2)에 해당할 수 있다. 그리고 한 쌍의 브리지 모듈(11a, 11b), 연결 블록(12) 또는 노즐 블록(14)이 외부에 평면 부분이 형성될 수 있다. 그리고 유동 경로 코팅 부위(FP)는 위에서 설명된 코팅 장치 또는 코팅 지그에 의하여 코팅이 될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 서브 블록(SB)에 형성된 내부 경로의 코팅을 위한 코팅 지그는 두 개의 연결 홀(CH1, CH2)을 밀폐시키면서 유동 경로를 따라 산화이트륨 또는 산화알루미늄을 포함하는 유체가 흐르도록 하는 1, 2 유동 조절 블록(211, 212) 및 유동 조절 블록(211, 212)을 관통하도록 배치되는 전극 유닛(231, 232)을 포함한다.
서브 블록(SB)에 플라즈마의 이동 경로가 되는 두 개의 연결 홀(CH1, CH2)이 형성될 수 있고, 플라즈마의 생성을 위한 기체의 주입을 위한 입구(IN)가 형성될 수 있다. 입구(IN)는 또한 생성된 플라즈마의 배출을 위한 출구 기능을 할 수 있다. 서브 블록(SB)의 내부에 유동 경로(TP)가 형성될 수 있고, 유동 경로(TP)와 두 개의 연결 홀(CH1, CH2)은 서로 연결될 수 있고, 또한 입구(IN)가 유동 경로(TP)의 한쪽 끝과 연결될 수 있다. 그리고 연결 홀(CH1, CH2) 및 입구(IN)는 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)에 의하여 밀폐될 수 있고, 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)은 플라즈마에 대한 저항성을 가진 소재로 만들어질 수 있다. 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)은 유체의 유입이 차단되는 방식으로 연결 홀(CH1, CH2)을 차단할 수 있고, 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)에 내부 관로가 형성된 전극 유닛(231, 232)이 배치될 수 있다. 전극 유닛(231, 232)은 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)을 관통하는 형태로 배치될 수 있고, 예를 들어 스테인리스 스틸과 같은 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
입구(IN)가 차단 블록(24)에 의하여 차단될 수 있고, 차단 블록(24)의 앞쪽에 일부가 입구 내부로 삽입되는 주입 유닛(251)이 배치될 수 있다. 차단 블록(24)을 관통하는 형태로 관로 형상의 주입 조절 전극(233)이 배치될 수 있고, 주입 조절 전극(233)은 전극 유닛(231, 232)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 전극 유닛(231, 232)과 주입 조절 전극(233)은 연결 도체(CM)에 의하여 전기적으로 서로 연결될 수 있고 이에 의하여 동일한 극성을 가질 수 있다. 예를 들어 전극 유닛(231, 232)과 주입 조절 전극(233)은 음극(cathode)이 될 수 있고, 서브 블록(SB)의 표면은 양극(anode)이 될 수 있다. 서브 블록(SB)의 아래쪽에 전계 형성 블록(221, 222)이 배치되어 서브 블록(SB)이 일정한 전압 상태로 유지되도록 할 수 있고, 예를 들어 100 내지 300 V의 전압이 유지되도록 할 수 있다. 1, 2 유동 조절 블록(211, 212)과 차단 블록(24)이 서브 블록(SB)에 결합된 상태에서 주입 조절 전극(233)을 통하여 산화이트륨 분말 또는 산화알루미늄 분말이 산소와 함께 주입될 수 있다. 산화이트륨 분말 또는 산화알루미늄 분말은 예를 들어 공급 조절 튜브(26)를 통하여 공급될 수 있고, 산소와 같은 기체는 기체 공급 튜브(27)를 통하여 유동 경로(TP)로 주입될 수 있다.
서브 블록(SB)의 내부에 형성된 유동 경로(TP)로 산화이트륨 또는 산화알루미늄을 포함하는 유동 기체가 주입될 수 있고, 유동 기체의 공급 속력이 적절하게 조절될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 플라즈마 블록은 내부에 유동 경로가 형성되면서 플라즈마를 발생시키는 생성 몸체(31); 생성 몸체(31)의 양쪽 끝에 각각 배치된 1, 2 유도 몸체(32, 33)로 이루어질 수 있다. 그리고 1, 2 유도 몸체(32, 33)에 베이스 유닛(321) 및 유동 유도 유닛(322)이 배치되어 플라즈마 생성 기체가 유입되거나, 생성된 플라즈마가 외부로 유도될 수 있다. 그리고 생성 몸체(31) 또는 1, 2 유도 몸체(32, 33)는 위에서 설명된 방법에 따라 코팅이 될 수 있다.
위에서 설명된 내부 유동 경로의 코팅은 아래와 같은 조건에서 이루어질 수 있다.
내부 유동 경로의 표면 전압: 100 내지 300V
산화이트륨 분말의 평균 입자 크기 및 입자 유동 속력: 1 내지 300 ㎚ 및 1 내지 10 ㎝/min
산화이트륨 분말과 산소의 질량 비율: 70 내지 95 wt% 산화이트륨 및 5 내지 30 wt% 산소
서브 블록의 온도: 400 내지 500 ℃
산화이트륨 분말의 온도: 600 내지 1,000 ℃
부착 수준의 향상을 위하여 산화이트륨 분말에 알루미늄 또는 산화알루미늄 분말이 혼합될 수 있다. 산화알루미늄이 혼합되는 경우 알루미늄 또는 산화알루미늄은 산화이트륨 분말과 동일 유사한 직경의 분말 형태가 될 수 있고, 산화이트륨 분말 중량 100에 대하여 20 내지 60 중량 비율로 혼합될 수 있다.
이와 같은 조건 또는 이와 유사한 조건으로 코팅이 된 내부 경로 또는 서브 블록의 다른 부분은 아래와 같은 물성을 가질 수 있다.
코팅 두께: 1 내지 100 ㎛
내전압: 1,000 내지 4,000 V
표면 경도: 1,000 내지 4,000 HV
표면 조도: 1.0㎛ 또는 0.5 내지 1.0 ㎛의 Ra 값
유전 상수: 20 내지 40
코팅 층의 물성은 기하학적 구조에 따라 다양한 물리적 특성을 가질 수 있고, 코팅 두께가 적절하게 설정될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법은 다양한 플라즈마 발생기에 배치되어 원격 플라즈마를 발생시켜 유도하는 원격 플라즈마 소스 블록의 플라즈마에 대한 내식성이 향상되도록 한다. 이로 인하여 플라즈마 발생기의 내구성이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 생산 방법은 다양한 형태의 블록에 적용되어 각각의 특성에 따라 코팅이 되는 것에 의하여 플라즈마 소스 블록이 플라즈마의 발생 용량에 적합한 표면 특성을 가지도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11a, 11b: 브리지 모듈 12: 연결 블록
13: 유도 블록 14: 노즐 블록
15: 발생 블록 16: 점화 수단
17: 타워 블록 24: 차단 블록
26: 공급 조절 튜브 27: 기체 공급 튜브
31: 생성 몸체 32, 33: 1, 2 유도 몸체
111: 생성 몸체 112a, 112b: 1, 2 결합 유닛
113: 유동 경로 121: 연결 몸체
122a, 122b: 연결 유동 경로 131: 유도 몸체
132: 결합 유동 공간 141: 노즐 몸체
142a, 142b: 발생 유동 경로 143: 발생 공간
145: 연결 홀 151: 발생 몸체
152: 결합 발생 공간 153: 작동 홀
161: 체결 몸체 162: 돌출 실린더
163: 가압 실린더 171: 타워 몸체
172: 연장 도관 173: 체결 유닛
211, 212: 1, 2 유동 조절 블록 221, 222: 전계 형성 블록
231, 232: 전극 유닛 233: 주입 조절 전극
251: 주입 유닛 321: 베이스 유닛
322: 유동 유도 유닛 CH1, CH2: 연결 홀
CM: 연결 도체 CP1, CP2: 곡면 부분
FP: 유동 경로 코팅 부위 IN: 입구
SB: 서브 블록 TP: 유동 경로
13: 유도 블록 14: 노즐 블록
15: 발생 블록 16: 점화 수단
17: 타워 블록 24: 차단 블록
26: 공급 조절 튜브 27: 기체 공급 튜브
31: 생성 몸체 32, 33: 1, 2 유도 몸체
111: 생성 몸체 112a, 112b: 1, 2 결합 유닛
113: 유동 경로 121: 연결 몸체
122a, 122b: 연결 유동 경로 131: 유도 몸체
132: 결합 유동 공간 141: 노즐 몸체
142a, 142b: 발생 유동 경로 143: 발생 공간
145: 연결 홀 151: 발생 몸체
152: 결합 발생 공간 153: 작동 홀
161: 체결 몸체 162: 돌출 실린더
163: 가압 실린더 171: 타워 몸체
172: 연장 도관 173: 체결 유닛
211, 212: 1, 2 유동 조절 블록 221, 222: 전계 형성 블록
231, 232: 전극 유닛 233: 주입 조절 전극
251: 주입 유닛 321: 베이스 유닛
322: 유동 유도 유닛 CH1, CH2: 연결 홀
CM: 연결 도체 CP1, CP2: 곡면 부분
FP: 유동 경로 코팅 부위 IN: 입구
SB: 서브 블록 TP: 유동 경로
Claims (4)
- 서로 결합이 되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 서브 블록이 가공되는 단계;
각각의 서브 블록에서 유동 경로를 형성하는 부분의 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 코팅 조성물에 의하여 코팅이 되는 단계;
각각의 서브 블록의 외부 표면이 코팅이 되는 단계; 및
유동 경로 및 외부 표면이 코팅이 된 서브 블록이 결합되는 단계를 포함하고,
상기 유동 경로를 형성하는 부분의 표면이 코팅이 되는 단계는 내부 유동 경로의 표면 전압이 100 내지 200V, 산화이트륨 분말의 평균 입자 크기 및 입자 유동 속력이 1 내지 300nm 및 1 내지 10cm/min, 산화 이트륨 분말과 산소의 질량 비율이 70 내지 95 wt% 산화이트륨 및 5 내지 30 wt% 산소, 서브 블록의 온도는 400 내지 500℃ 및 산화이트륨 분말의 온도는 600 내지 1,000℃의 조건에서 수행되는 표면 코팅 구조의 원격 플라즈마 소스 블록 생산 방법. - 서로 결합되어 플라즈마 유동 경로를 형성하는 원격 플라즈마 서브 블록으로 이루어진 원격 플라즈마 소스 블록에 있어서,
상기 플라즈마 유동 경로의 표면은 1 내지 100 ㎛의 산화이트륨(Y2O3) 코팅 층을 포함하고,
상기 플라즈마 유동 경로의 표면의 코팅 층의 경도 및 내전압은 각각 1,000 내지 4,000 HV 및 1,000 V 내지 4,000V이 되고, 상기 코팅 층의 유전율은 20.0 내지 40.0이 되고, 표면 조도가 0.90㎛ 이하가 되며 접착 강도는 50Mpa 이상이 되는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 소스 블록. - 삭제
- 청구항 2에 있어서, 상기 코팅 층은 알루미늄 또는 알루미늄 산화물을 더 포함하는 원격 플라즈마 소스 블록.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |