KR102435161B1

KR102435161B1 - 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102435161B1
Application number: KR1020200137460A
Authority: KR
Inventors: 성화 주; 싱지안 첸; 투치앙 니
Original assignee: 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2022-08-24
Also published as: CN112713072B; KR20210049686A; TW202116426A; CN112713072A; TWI797487B

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 및 이의 제조 방법을 개시하며 상기 제조 방법에는 아래와 같은 단계가 포함된다: 알루미늄 함유 기판을 제공하며, 상기 알루미늄 함유 기판의 표면에 알루미늄 함유 기판 두께의 방향을 따라 순차적으로 양극 산화층, 열가소성 고분자 코팅을 형성하며, 열가소성 고분자 코팅을 코팅한 후 상기 부품을 가열 처리하여, 열가소성 고분자 코팅이 상기 양극 산화층 내의 균열을 충전하도록 하며; 가열 처리 완료 후, 열가소성 고분자 코팅 위에 제1 플라즈마 내식 코팅을 한 층 더 코팅하며, 상기 제1 플라즈마 내식 코팅은 이트리아를 포함한다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 과정에 사용되는 열가소성 고분자 코팅 실링 방법은 부품의 모양 및 구조의 제한을 받지 않으며, 공정이 간단하고, 실행이 용이하며, 생산 비용이 저렴하다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품을 사용하여 플라즈마 내식 뿐만 아니라 염소 가스 내식 성능도 향상시킨다.

Description

플라즈마 처리 챔버 내부 부품 및 이의 제조 방법{PLASMA PROCESSING CHAMBER INTERNAL COMPONENTS AND METHOD OF MANTUFACTURING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내부에서의 플라즈마 및 화학적 부식에 대한 내성 영역에 관련되며, 구체적으로는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 및 이의 제조 방법을 다룬다.

알루미늄 재료는 전도성이 뛰어나 제조가 용이하고 합리적인 가격에 구할 수 있는 특징이 있어 플라즈마 처리장치의 관련 부품의 제조 재료로 널리 사용된다. 그러나 알루미늄은 염소 가스 등의 부식성 가스와 쉽게 반응해 부품 자체의 부식을 일으키고 반응 챔버의 입자 오염원이 된다.

부식성 가스에 의한 알루미늄 소재의 부식을 방지하기 위하여 현재는 알루미늄 재질의 표면에 양극 산화층을 코팅하는 보호 방법을 사용하여 알루미늄 소재에 대한 염소 가스 등의 부식성 가스의 부식 문제를 해결하려고 시도한다. 알루미늄 양극 산화란 전형적인 전해 산화 과정으로, 즉 알루미늄 소재를 양극으로 하여 이를 전해액에 넣어 통전 처리하고 전해 작용을 이용하여 그 표면에 다공성 양극 산화알루미늄을 코팅을 형성한다.

이 밖에 플라즈마 처리 장치에서 양극 산화 처리를 거친 알루미늄 소재로 가공된 일부 핵심 부품은 플라즈마에 노출되고 플라즈마의 반응성 구성 요소에 의해 충격을 받으며, 충격을 받은 상기 핵심 부품에 침식 손상을 입혀 플라즈마 처리 장치의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 플라즈마 처리 장치의 처리 품질, 안정성 및 제어 가능성을 떨어뜨린다. 기존 기술은 플라즈마 처리 장치 내부의 핵심 부품을 보호하기 위해 상기 핵심 부품의 양극 산화층 표면에 항 플라즈마 침식 보호층을 추가로 형성한다. 예를 들어 가스 스프레이 헤드의 실장 베이스는 산화 처리를 거친 알루미늄 소재로 가공되며 가스 스프레이 헤드의 실장 베이스와 가스 스프레이 헤드의 뒷면이 접촉하는 표면은 플라즈마 침식을 겪기 때문에 현재 일반적으로 가스 스프레이 헤드의 실장 베이스 표면에 이트리아(Y₂O₃)를 코팅하여 상기 플라즈마 침식 문제를 해결한다.

그러나 실제 적용 과정에서 상술한 바와 같이 처리된 가스 스프레이 헤드의 실장 베이스에서도 염소 가스 등의 부식성 가스에 의해 부식되는 문제가 발견되었다. 원인은 양극 산화층이 생산 과정에서 균열과 공극이 생기는 것을 피할 수 없고 특히 일정 온도를 띠는 지역에 사용되면 양극 산화층에 균열이 확산되고 나아가 새로운 균열이 생기기 때문이다. 또한 이트리아 코팅 자체에 일정한 공극과 균열이 포함되어 있기 때문에 염소 가스 등이 이트리아 구멍과 균열을 따라 양극 산화층으로 파고들고, 양극 산화층에도 균열이 포함되어 염소 가스가 결국 알루미늄 베이스를 부식시킬 수 있다. 보호성 양극 산화층이 실효되면 반응 챔버 내부에 과다한 입자가 생성되어, 유효하지 않은 알루미늄 부품을 교체하고 반응 챔버 내부의 입자를 세척하기 위한 추가적인 가동 중지 시간이 필요하다.

본 발명의 목적은 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 및 이의 제조 방법을 제공하여 플라즈마 침식에 대한 내성을 실현하고 염소 가스 등의 부식 가스로 인한 화학적 부식에 대한 내성을 향상시키는 것이다.

상술한 목적을 구현하기 위해, 본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법을 제공하며, 아래와 같은 단계를 포함한다: 알루미늄 함유 기판을 제공하며, 상기 알루미늄 함유 기판 표면에 알루미늄 함유 기판의 두께 방향을 따라 양극 산화층, 열가소성 고분자 코팅을 순차적으로 형성하며, 열가소성 고분자 코팅을 코팅한 후 상기 부품에 가열 처리를 진행하여 열가소성 고분자 코팅이 상기 양극 산화층 내의 균열을 충전하게 한다. 가열 처리 완료 후 열가소성 고분자 코팅 위에 이어서 제1 내 프라즈마 부식 코팅을 하고 상기 제1 프라즈마 내식 코팅에는 이트리아가 포함된다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에서, 가열 처리 후, 먼저 양극 산화층 표면의 열가소성 고분자 코팅을 제거하고, 이어서 양극 산화층 표면에 제1 플라즈마 내식 코팅을 제조한다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서, 열가소성 고분자 코팅의 제거 방법은 물리적 연마이다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서, 먼저 상기 양극 산화층 표면에 제2 플라즈마 내식 코팅을 제조하고 이어서 상기 제2 플라즈마 내식 코팅 표면에 열가소성 고분자 코팅을 코팅하며 상기 제2 플라즈마 내식 코팅에는 이트리아가 포함된다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서, 가열 처리 후 먼저 제2 플라즈마 내식 코팅 표면의 열가소성 고분자 코팅을 제거한 후, 이어서 제2 플라즈마 내식 코팅 표면에 제1 플라즈마 내식 코팅을 제조한다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서, 가열 온도는 50℃ 내지 180℃이다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서, 코팅된 열가소성 고분자 코팅은 열가소성 아크릴 수지 코팅이다.

본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내부 부품을 제공하며, 알루미늄 함유 기판; 알루미늄 함유 기판의 두께 방향을 따라 순차적으로 구비되는 양극 산화층 및 제1 플라즈마 내식 코팅; 상기 양극 산화층에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조;를 포함한다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 에 있어서, 상기 양극 산화층 및 상기 제1 플라즈마 내식 코팅 사이에는 열가소성 고분자 코팅이 더 구비된다.

본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내부 부품을 제공하며, 알루미늄 함유 기판; 알루미늄 함유 기판의 두께를 따라 순차적으로 구비되는 양극 산화층, 제2 플라즈마 내식 코팅 및 제1 플라즈마 내식 코팅; 상기 제2 플라즈마 내식 코팅에 형성된 미세 균열 내에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조;를 포함한다.

상술한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품에 있어서, 상기 제2 플라즈마 내식 코팅 및 상기 제1 플라즈마 내식 코팅 사이에는 열가소성 고분자 코팅이 더 구비된다.

본 발명은 기존 기술에 비해 다음과 같은 유익한 효과를 가진다.

본 발명은 열가소성 고분자 코팅을 양극 산화층 또는 플라즈마 내식 코팅 표면에 코팅함으로써 가열된 작용에 의해, 열가소성 고분자 코팅 자체의 특성을 이용하여 고분자를 유리 상태에서 고무 상태로 변화시키며, 양극 산화층 또는 플라즈마 내식 코팅의 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 함으로써 자체 복구를 실현한다. 본 발명은 플라즈마 내식 코팅에 의해 플라즈마 내식 성능의 요구를 만족시키며, 또한 고분자 실링 방법에 의해 양극 산화층 또는 플라즈마 내식 코팅의 공극 및 균열을 막아 염소 가스가 침투하지 않도록 함으로써 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 염소 가스 등의 부식성 가스에 대한 내식 성능을 향상시킨다.

본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 과정에 사용되는 열가소성 고분자 코팅 실링 방법은 부품의 모양 및 구조에 대한 제한이 없으며 공정이 간단하고, 실행이 용이하며, 생산 비용이 저렴하다. 본 발명의 열가소성 고분자 코팅은 50-160℃ 고온 작업 환경에서 플라즈마 내식 코팅 또는 양극 산화층 균열에 대한 동적 충전을 실현할 뿐만 아니라 열가소성 고분자 코팅의 균열 구역에서의 자가 복구를 가능하게 하여, 사용 과정에서 염소 가스 등의 부식성 가스의 침투를 철저히 차단한다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버의 내부 부품은 플라즈마 내식은 물론 염소 가스 내식 성능도 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 제조 방법의 첫 번째 실시예의 개략 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 제조 방법의 제2 실시예의 개략 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 열가소성 고분자 코팅으로 양극 산화층의 균열 및 틈새의 동적 충전을 실현하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법의 제 3 실시예의 개략 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품 제조 방법의 제 4 실시예의 개략 흐름도이다.

이하 도면과 결합하여 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 추가적으로 설명하며, 이러한 실시예는 본 발명에 대해 설명할 뿐 본 발명의 보호범위에 대한 제한은 아니다.

기존 플라즈마 처리 챔버에서 할로겐계 부식 가스에 노출되는 문제점, 또는 이의 플라즈마 부품이 부식성 가스의 화학적 부식 및 플라즈마의 부식에 대한 내부식성을 동시에 충족하지 못하는 문제점 대하여, 도 1과 같이, 본 발명에 제공되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법의 비교적 바람직한 실시예에는 다음의 단계가 포함된다:

1 단계: 알루미늄 함유 기판(1)을 제공하며, 상기 알루미늄 함유 기판(1) 표면에 양극 산화층(2)을 제조한다.

알루미늄 함유 기판(1)은 플라즈마 처리 장치 중 부품 제조에서 일반적으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료이다. 알루미늄 함유 기판(1)에 대한 부식성 가스의 부식을 줄이기 위하여, 본 실시예는 알루미늄 함유 기판(1)의 표면에 양극 산화층(2)을 우선 제조하는 방법을 선택하였다. 양극 산화층(2)을 제조하기 전에 알루미늄 함유 기판(1)의 표면 상황에 따라 충분히 매끄럽고 스크래치 및 기타 결함이 없는 알루미늄 함유 기판(1)을 얻을 수 있는 적절한 전처리 단계를 선택해야 한다. 일부 바람직한 실시예에서, 처리 단계는 주로 두 단계를 포함한다: (1) 알루미늄 함유 기판(1)의 표면을 알칼리 에칭시켜, 표면의 불순물을 세척하고; (2) 알칼리 에칭 후의 알루미늄 함유 기판(1)의 표면을 화학 연마하여 표면의 스크래치 및 기타 결함을 제거한다.

상술한 전처리에 의해 충분히 매끄럽고, 스크래치 및 기타 결함이 없는 알루미늄 함유 기판(1)을 얻은 후 다음 단계인 양극 산화 처리를 하여 알루미늄 함유 기판(1) 표면에 균일한 양극 산화층(2)을 형성한다. 일반적으로 알루미늄 함유 기판(1)을 양극으로 사용하여 전해액에 침지하여 양극 산화 처리한다. 전해액은 보통 저온 황산을 활용하거나 옥살릭산을 첨가하는 혼산법을 사용하여 직류 전류 또는 펄스 전류를 인가된다.

2 단계: 상기 양극 산화층(2) 표면에 열가소성 고분자 코팅(3)을 코팅한 후 가열 처리한다.

여기서 가열 처리 온도는 양극 산화층(2) 구조의 실제 작업 환경에 근거하여 설정하거나 설계한다. 보통 가열 처리 온도는 양극 산화층(2) 구조의 실제 작업환경 온도와 같거나 약간 높을 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 50-180℃를 가열 처리의 온도 선택 범위로 한다.

본 발명은 고분자 코팅에 열가소성이 있을 것을 요구하는데, 이는 50-180℃의 고온 작업 환경에서 양극 산화층(2)에 새로운 균열이 충분히 발생할 수 있고, 고분자 코팅은 열가소성이 있어야 이러한 고온 환경에서 양극 산화층(2)의 틈새에 들어가 균열을 막고 염소 가스 등의 부식성 가스가 침투하지 않도록 하여 양극 산화층(2)의 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 실현할 수 있으며; 또한, 고분자 코팅은 일부에 긁힘 등의 손상이 있을 경우, 이와 같은 고온 환경에서 고분자 코팅은 유리상태에서 고무 상태로 변경되어 자동적으로 자체 복구의 목적을 실현할 수 있기 때문이다.

열가소성 고분자 코팅(3)을 코팅할 경우, 원료는 용액 상태로 부품의 모양, 구조, 특히 기공 내벽 (>Φ 2mm)에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어 가스 스프레이 헤드의 실장 기판을 제조할 때, 실장 기판의 기공에 직접 주입한 후, 용액을 부어 버릴 수 있으며, 기공 내벽에 부착한 용액은 최종적으로 50-180℃ 고온에서 경화되어 형성된다. 더 바람직한 실시예로서 열가소성 고분자 코팅(3)의 원료는 열가소성 아크릴 수지를 선택할 수 있다. 열가소성 아크릴 수지는 아크릴산, 메타크릴산 및 그 유도체(예를 들어 에스테르류, 니트릴류, 아마이드류)의 중합하여 만들어진 열가소성 수지이다.

3 단계: 열가소성 고분자 코팅(3) 표면에 제1 이트리아 코팅(4)을 제조한다.

2 단계 처리를 거쳐 염소 가스 등의 부식 가스에 견디는 내식 기능을 획득한 부품에 대해 추가로 플라즈마 내성을 실현하기 위하여 본 실시예는 추가로 열가소성 고분자 코팅(3)의 표면에 제1 이트리아 코팅(4)을 제조한다. 본 실시예는 열가소성 고분자 코팅(3)에 추가로 상기 제1 이트리아 코팅(4)을 코팅함으로써 금속 부품의 플라즈마 내식 성능을 향상시켜 금속 부품의 사용 수명을 연장하고, 나아가 플라즈마 처리 설비의 처리 효율을 향상시킨다.

이트리아 코팅은 구체적으로 다음과 같은 공정 중 하나 이상을 통해 형성할 수 있는데, 해당 공정에는 플라즈마 강화 물리 기상 증착(PEPVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 스프레이（plasma spray，PS） 또는 졸-겔법（sol-gel）등이 포함된다. 여기서, 새로 제조되는 코팅의 공극률을 줄이기 위해 바람직하게는 플라즈마 스프레이 방법을 선택한다. 실제 적용에 있어서, 스프레이 공정은 구체적인 상황에 따라 적절한 스프레이 설비를 선택하고 사용하는 스프레이 설비에 따라 가스 플로우, 스프레이 거리 및 전류 등의 공정 파라미터를 설정할 수 있다. 여기서, 제1 이트리아 코팅(4)은 기타 플라즈마 내식 코팅일 수 있으며, 예를 들어 이트리아와 플루오르화이트륨(YF₃)의 혼합물과 같이 플라즈마 내식성이 있는 세라믹 재료라면 모두 본 발명에 응용할 수 있다.

본 실시예의 1 단계 내지 3 단계에 따라 제조되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 구체적인 구조는: 알루미늄 함유 기판(1); 상기 알루미늄 함유 기판(1)의 표면을 덮는 양극 산화층(2); 상기 양극 산화층(2)에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조; 상기 양극 산화층(2) 표면을 덮는 열가소성 고분자 코팅(3); 상기 열가소성 고분자 코팅(3) 표면을 덮는 제1 이트리아 코팅(4)을 포함한다. 본 실시예에 따라 제조된 플라즈마 처리 챔버 내부 부품은 구체적으로 가스 스프레이 헤드, 가스 스프레이 헤드의 실장 기판, 가스 분배판, 플라즈마 제한 링, 초점 링, 정전 척 또는 플라즈마 처리 장치 반응 챔버의 내벽일 수 있다. 본 실시예는 이트리아 코팅으로 플라즈마 내식 성능을 만족시키면서 동시에 고분자 실링 방법에 의해 양극 산화층(2)의 공극과 균열을 막아 염소 가스 침투가 알루미늄 함유 기판(1)에 미치는 화학적 부식을 방지한다. 본 실시예에 제공된 플라즈마 처리 챔버의 내부 부품은 플라즈마 내식을 실현했을 뿐만 아니라 염소 가스 부식 방지 성능도 향상시킨다.

도 2에 나타낸 바와 같이 다른 바람직한 실시예에서 제공되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에는 다음과 같은 단계가 포함된다:

3 단계: 가열 처리 후, 양극 산화층(2) 표면의 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거한다.

4 단계: 양극 산화층(2) 표면에 제1 이트리아 코팅(4)을 제조한다.

본 실시예의 1 단계 내지 4 단계에 따라 제조되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 구체적인 구조는: 알루미늄 함유 기판(1); 상기 알루미늄 함유 기판(1) 표면을 덮는 양극 산화층(2); 상기 양극 산화층(2)에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조; 상기 양극 산화층(2) 표면을 덮는 제1 이트리아 코팅(4)을 포함한다.

본 실시예와 첫 번째 실시예의 차이는: 제1 이트리아 코팅(4)을 제조하기 전에 우선 가열 처리 후의 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거하는 것에 있다. 표면 코팅 두께에 엄격한 요구가 있는 금속 부품의 경우, 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거하여 금속 부품 표면의 코팅 두께를 제어할 수 있다. 코팅 제거 방법은 바람직하게는 물리연마의 방법을 채용하여, 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거한 후의 양극 산화층(2) 표면에 스크래치나 기타 결함이 없도록 실현하며, 나아가 제1 이트리아 코팅(4)의 코팅효과에 유리하다.

본 실시예의 2 단계에서 열가소성 고분자 코팅(3)이 형성된 후의 금속 부품에 대해 추가로 가열 처리하여, 양극 산화층(2)의 미세 균열이 충분히 사전에 형성되게 한다. 열가소성 고분자 코팅(3)은 유리 상태에서 고무 상태로 변경되어, 양극 산화층(2) 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 실현한다. 이렇게 함으로써 양극 산화층 표면의 열가소성 고분자 코팅(3)은 제거되지만, 미세한 균열에 충전되는 열가소성 고분자 재료층은 양극 산화층 내부에 그대로 남는다. 후속적인 실제 고온 작업 환경에서 양극 산화층(2) 내에는 새로운 균열이 더 이상 나타나지 않거나 극소수의 새로운 미세한 균열이 형성되며, 매우 경미하고 무시해도 되는 부식이 발생하며, 새로운 균열이 발생하더라도 기존 균열에 충전된 열가소성 고분자가 고온에서 유동하여 새로운 균열을 덮을 수 있어, 전체 부품에 매우 긴 라이프사이클 동안 균열이 생기지 않고, 부식성 가스가 균열을 따라 알루미늄 재료 층에 도달하여 부품을 부식하는 것을 방지한다. 양극 산화층 표면의 열가소성 고분자층을 제거하였기 때문에, 플라즈마에 직접 노출되는 플라즈마 내식 코팅(예를 들어 제1 이트리아 코팅)이 아래쪽 양극 산화층(Al₂O₃)에 직접 코팅되어, 양자의 열팽창계수가 근접하게 되며, 두 재료가 서로 결합되는 강도를 높이고 추가적인 균열 이탈을 방지한다.

도 3에 나타난 바와 같이 도면에서 첫 번째 열은 양극 산화층(2)을 코팅한 후 스캔한 전자현미경 사진이고, 두 번째 열은 열가소성 고분자 코팅(3)을 코팅한 후 스캔한 전자현미경 사진이며, 세 번째 열은 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거한 후 스캔한 전자현미경 사진으로, 각 열의 상하 2폭의 사진은 각각 저배율과 고배율로 스캔한 전자현미경 사진이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 열가소성 고분자 코팅(3)은 양극 산화층(2) 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 실현하여 염소 가스 등의 부식성 가스의 침투를 방지한다.

본 실시예는 이트리아 코팅으로 플라즈마 내식 성능을 만족시키면서 동시에 고분자 실링 방법에 의해 양극 산화층(2)의 공극과 균열을 막아 염소 가스 침투가 알루미늄 함유 기판(1)에 미치는 화학적 부식을 방지한다. 본 실시예에 제공되는 플라즈마 처리 챔버의 내부 부품은 플라즈마 내식을 실현했을 뿐만 아니라 염소 가스 부식 방지 성능도 향상시킨다.

도 4에 나타낸 바와 같이 다른 바람직한 실시예에서 제공되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에는 다음과 같은 단계가 포함된다:

2 단계: 상기 양극 산화층(2) 표면에 제2 이트리아 코팅(5)을 제조한다.

3 단계: 상기 제2 이트리아 코팅(5) 표면에 열가소성 고분자 코팅(3)을 코팅한 후 가열 처리한다.

4 단계: 열가소성 고분자 코팅(3) 표면에 제1 이트리아 코팅(4)을 제조한다.

본 실시예의 1 단계 내지 4 단계를 거쳐 제조된 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 구체적인 구조는: 알루미늄 함유 기판(1); 상기 알루미늄 함유 기판(1) 표면을 덮는 양극 산화층(2); 상기 양극 산화층(2) 표면을 덮는 제2 이트리아 코팅(5); 상기 제2 이트리아 코팅(5)에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조; 상기 제2 이트리아 코팅(5) 표면을 덮는 열가소성 고분자 코팅(3); 상기 열가소성 고분자 코팅(3) 표면을 덮는 제1 이트리아 코팅(4)을 포함한다.

본 실시예와 첫 번째 실시예의 차이는: 열가소성 고분자 코팅(3)을 코팅하기 전에 먼저 양극 산화층(2) 표면에 제2 이트리아 코팅(5)을 제조한 것에 있다. 여기서 제2 이트리아 코팅(5)은 기타 플라즈마 내식 코팅일 수도 있으며, 예를 들어 이트리아와 플루오르화이트륨(YF₃)의 혼합물과 같이 플라즈마 내식성이 있는 세라믹 재료라면 모두 본 발명에 응용할 수 있다. 본 실시예는 현재 이미 양극 산화층(2) 표면에 이트리아 코팅이 되어 있는 알루미늄 재료의 부식 방지 처리에도 적용될 수 있다. 가열 처리로 제2 이트리아 코팅(5)의 미세 균열이 충분히 사전에 형성되도록 하며, 열가소성 고분자 코팅(3)을 통해 유리상태에서 고무 상태로 변경시켜 제2 이트리아 코팅(5)의 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 실현하여, 염소 가스 등의 부식성 가스가 제2 이트리아 코팅(5)에 침투하지 않도록 하여 금속 부품의 화학적 부식에 대한 내성을 실현한다. 이에 기초하여 열가소성 고분자 코팅(3) 표면에서 재차 플라즈마 스프레이 등의 방식을 통해 제1 이트리아 코팅(4)을 형성하여, 금속 부품의 플라즈마 내식을 실현한다. 본 실시예에서, 열가소성 고분자 코팅(3)은 고온 처리 과정에서 양극 산화층(2)의 균열 및 틈새에 대해 동적 충전할 수 있음은 물론, 이트리아 코팅의 균열 및 틈새에도 동적 충전을 할 수 있음을 보여주며, 다양한 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 및 개조에 상이한 처리방식을 제공함으로써 더 광범위한 적용범위를 구현한다.

본 실시예는 이트리아 코팅으로 플라스마 내식 성능을 만족시키면서 동시에 고분자 실링 방법으로 제2 이트리아 코팅(5)의 공극 및 균열을 막아, 염소 가스 침투가 알루미늄 함유 기판(1)에 미치는 화학적 부식을 방지한다. 본 실시예에 제공되는 플라즈마 처리 챔버의 내부 부품은 항 플라즈마 침식을 실현할 뿐만 아니라 염소 가스 부식 방지 성능도 향상시킨다.

도 5에 나타낸 바와 같이 다른 바람직한 실시예에서 제공된 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에는 다음과 같은 단계가 포함된다:

4 단계: 가열 처리 후, 제2 이트리아 코팅(5) 표면의 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거한다.

5 단계: 제2 이트리아 코팅(5) 표면에 제1 이트리아 코팅(4)을 제조한다.

본 실시예의 1 단계 내지 5 단계에 따르는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 구체적인 구조는: 알루미늄 함유 기판(1); 상기 알루미늄 함유 기판(1) 표면을 덮는 양극 산화층(2); 상기 양극 산화층(2) 표면을 덮는 제2 이트리아 코팅(5); 상기 제2 이트리아 코팅(5)에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조; 상기 제2 이트리아 코팅(5) 표면을 덮는 제1 이트리아 코팅(4)을 포함한다.

본 실시예와 세 번째 실시예의 차이는: 제1 이트리아 코팅(4)을 제조하기 전에 우선 가열 처리 후의 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거하는 것에 있다.

표면 코팅 두께에 엄격한 요구가 있는 금속 부품의 경우 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거하여 금속 부품 표면의 코팅 두께를 제어할 수 있다. 코팅 제거 방법은 바람직하게는 물리 연마의 방법을 선택하여 열가소성 고분자 코팅(3)을 제거한 후의 제2 이트리아 코팅(5) 표면에 스크래치나 기타 결함이 없도록 하며, 나아가 제1 이트리아 코팅(4)의 코팅 효과에 유리하다.

본 실시예의 2 단계에서 열가소성 고분자 코팅(3)이 형성된 후의 금속 부품에 대해 추가로 가열 처리하였기 때문에 제2 이트리아 코팅(5)의 미세 균열이 충분히 사전에 형성되게 한다. 열가소성 고분자 코팅(3)은 유리 상태에서 고무 상태로 변경되어 제2 이트리아 코팅(5)의 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 실현한다. 이와 같이 열가소성 고분자 코팅(3)이 제거되지만, 후속적인 실제 고온 작업 환경에서 제2 이트리아 코팅(5) 내부에는 더 이상의 균열이 거의 나타나지 않거나, 극소수의 새로운 미세 균열만 형성되며, 극히 경미하고 거의 무시할 수 있는 부식이 발생한다.

본 실시예는 이트리아 코팅으로 플라스마 내식 성능을 만족시키면서 동시에 고분자 실링 방법으로 제2 이트리아 코팅(5)의 공극 및 균열을 막아 염소 가스 침투가 알루미늄 함유 기판(1)에 미치는 화학적 부식을 방지한다. 본 실시예에 제공되는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품은 플라즈마 내식을 실현했을 뿐만 아니라 염소 가스 부식 방지 성능도 향상시킨다.

상술한 바를 종합해보면, 본 발명은 열가소성 고분자 코팅을 양극 산화층 또는 이트리아 코팅 표면에 코팅하고, 가열 작용에 의해, 열가소성 고분자 코팅 자체의 특성을 활용하여, 고분자를 유리상태에서 고무 상태로 변화시킴으로써, 양극 산화층 또는 이트리아 코팅의 균열 및 틈새에 대한 동적 충전을 하여 자체 복구를 실현한다. 본 발명은 이트리아 코팅에 의해 플라즈마 내 성능을 만족시키고, 고분자 실링 방법을 통해 이트리아 코팅 또는 양극 산화층의 공극 및 균열을 막아 염소 가스가 침투하지 않도록 함으로써 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 염소 가스 등의 부식성 가스에 대한 내식 성능을 향상시킨다.

본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 과정에 사용되는 열가소성 고분자 코팅 실링 방법은 부품의 모양 및 구조에 대한 제한이 없으며 공정이 간단하고, 실행이 용이하며, 생산 비용이 저렴하다. 본 발명의 열가소성 고분자 코팅은 50-160℃ 고온 작업 환경에서 이트리아 코팅 또는 양극 산화층 균열에 대한 동적 충전을 실현할 뿐만 아니라 열가소성 고분자 코팅의 균열 구역에서의 자가 복구를 실현하고, 사용 과정에서 염소 가스 등의 부식성 가스의 침투를 철저히 차단한다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버 내부 부품은 플라즈마 내식을 실현했을 뿐만 아니라 염소 가스 내식 성능도 향상시킨다.

본 발명의 내용은 바람직한 실시예들을 통해 상세하게 설명하였지만, 전술한 설명은 본 발명을 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 당업자가 전술한 내용을 읽고 본 발명을 다양하게 수정 및 교체할 수 있음은 자명하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정한다. 이 밖에 청구범위의 임의의 도면 부호를 관련된 청구항에 대한 제한으로 간주해서는 안 되며, "포함"이라는 단어는 기타 청구항 또는 설명서에 열거되지 않은 장치 또는 단계를 배제하지 않으며, "제1", "제2" 등의 단어는 명칭만 표시할 뿐 어떤 특정한 순서를 나타내지 않는다.

Claims

플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법에 있어서,
알루미늄 함유 기판을 제공하며, 상기 알루미늄 함유 기판의 표면에 상기 알루미늄 함유 기판의 두께 방향을 따라 양극 산화층 및 열가소성 고분자 코팅을 순차적으로 형성하며, 상기 열가소성 고분자 코팅을 코팅한 후 상기 부품을 가열 처리하여, 상기 열가소성 고분자 코팅이 상기 양극 산화층 내의 균열을 충전하는 단계; 및
상기 가열 처리 완료 후 상기 열가소성 고분자 코팅 위에 제1 플라즈마 내식 코팅을 한 층 더 코팅하는 단계
를 포함하며,
상기 제1 플라즈마 내식 코팅에는 이트리아가 포함되고,
상기 열가소성 고분자 코팅은 가열 처리될 때 고분자를 유리 상태에서 고무 상태로 변화시켜 상기 양극 산화층에 형성된 미세 균열을 동적으로 충전하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 가열 처리 후, 먼저 상기 양극 산화층 표면의 열가소성 고분자 코팅을 제거하고, 이어서 상기 양극 산화층의 표면에 상기 제1 플라즈마 내식 코팅을 제조하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 열가소성 고분자 코팅의 제거방법은 물리적 연마인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
먼저 상기 양극 산화층의 표면에 제2 플라즈마 내식 코팅을 제조한 후, 이어서 상기 제2 플라즈마 내식 코팅의 표면에 상기 열가소성 고분자 코팅을 코팅하며, 상기 제2 플라즈마 내식 코팅에는 이트리아가 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 가열 처리 후, 먼저 상기 제2 플라즈마 내식 코팅 표면의 상기 열가소성 고분자 코팅을 제거한 후, 이어서 상기 제2 플라즈마 내식 코팅 표면에 상기 제1 플라즈마 내식 코팅을 제조하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
가열 온도는 50℃ 내지 180℃인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅된 상기 열가소성 고분자 코팅은 열가소성 아크릴 수지 코팅인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품의 제조 방법.
플라즈마 처리 챔버 내부 부품에 있어서,
알루미늄 함유 기판;
상기 알루미늄 함유 기판의 두께 방향을 따라 순차적으로 구비되는 양극 산화층 및 제1 플라즈마 내식 코팅; 및
상기 양극 산화층에 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조
를 포함하고,
상기 열가소성 고분자 실링 구조는 상기 플라즈마 처리 챔버 내부 부품이 가열될 때 고분자를 유리 상태에서 고무 상태로 변화시켜 상기 양극 산화층에 형성된 미세 균열을 동적으로 충전하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품.
제8항에 있어서,
상기 양극 산화층 및 상기 제1 플라즈마 내식 코팅 사이에는 열가소성 고분자 코팅이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품.
플라즈마 처리 챔버 내부 부품에 있어서,
알루미늄 함유 기판;
상기 알루미늄 함유 기판의 두께 방향을 따라 순차적으로 구비되는 양극 산화층, 제2 플라즈마 내식 코팅 및 제1 플라즈마 내식 코팅; 및
상기 제2 플라즈마 내식 코팅이 형성된 미세 균열 내부에 충전되는 열가소성 고분자 실링 구조
를 포함하고,
상기 열가소성 고분자 실링 구조는 상기 플라즈마 처리 챔버 내부 부품이 가열될 때 고분자를 유리 상태에서 고무 상태로 변화시켜 상기 제2 플라즈마 내식 코팅에 형성된 미세 균열을 동적으로 충전하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품.
제10항에 있어서,
상기 제2 플라즈마 내식 코팅 및 상기 제1 플라즈마 내식 코팅 사이에는 열가소성 고분자 코팅이 더 구비되는 것을 특징을 하는 플라즈마 처리 챔버 내부 부품.