KR20110095259A - 코팅 시스템용 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 전에 코팅 시스템 내의 2차 면에 적용되는 예비 처리 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 비-접착층이 2차 면에 제공되고, 상기 비-접착층은 코팅 재료가 2차 면에 제공된 후에 2차 면으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 이로 인해, 코팅 공정 후 코팅 시스템의 세정이 훨씬 간단해진다.

Description

코팅 시스템용 세정 방법{CLEANING METHOD FOR COATING SYSTEMS}

본 발명은 코팅 시스템과 관련한, 특히 진공 코팅 시스템과 관련한 세정 방법에 관한 것이다. 코팅시, 일반적으로 코팅 챔버 내에서, 코팅이 필요치 않은 표면들이 불가피하게 코팅된다. 이러한 면들은 예컨대 챔버의 부분들 및 코팅될 기판의 부분들 및 홀딩 면 및 그 밖의 2차 면일 수 있다. 일반적으로, 한 번 또는 여러 번의 코팅 후 상기 면들이 세정되어야 한다. 이것은, 코팅시 원치 않게 코팅된 부분들의 표면 특성, 예컨대 전기 전도성이 중요한 경우에 특히 필요하다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 세정이 매우 간단해진다. 본 명세서에서, 원치 않게 코팅된 면들은 2차 면이라고 하는 한편, 원하는 대로 코팅된 면은 목표 면이라 한다.

선행 기술에는, 상기 원치 않는 코팅을 다양한 방법에 의해, 예컨대 샌드 블라스팅, 연마, 브러싱 또는 기계적 후처리 또는 화학적 코팅 제거 공정에 의해 제거하는 것이 공지되어 있다. 이러한 모든 방법은 통상적이고 산업적으로 이미 사용되고 있다. 상기 원치 않는 코팅이 2차 면에 종종 심하게 접착함으로써, 그 제거에 매우 많은 시간이 소요된다. 대부분의 경우, 2차 면은 매 코팅 공정(차지) 후 세정되어야 한다. 예컨대 습식 화학적 코팅 제거 또는 샌드 블라스팅과 같은 세정 방법도 필요하다.

모든 마모성 세정 방법(샌드 블라스팅, 연마 등)은 처리된 부품에 대한 추가의 심한 재료 마모를 의미한다. 이로 인해, 추가의 높은 유지 비용이 필요하다(마모된 부품의 교체).

또한, 이러한 재료 마모는 프로세스 안전성을 떨어뜨리는데, 그 이유는 상황에 따라 코팅 프로세스에 관련한 기계적 공차가 유지되지 않기 때문이다.

본 발명의 과제는 선행 기술의 단점을 적어도 부분적으로 극복한 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 훨씬 더 짧은 시간 내에 수행될 수 있으며, 세정되는 부품의 재료 마모를 일으키지 않는, 2차 면의 간단한 세정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기본 사상은 코팅 공정 전에 2차 면을 예비 처리함으로써, 후속하는 코팅 공정에서 2차 면에 대한 코팅 재료의 접착이 예비 처리 없는 접착에 비해 훨씬 감소한다는 것이다. 이로 인해, 세정이 훨씬 간단해진다.

이러한 본 발명에 따른 예비 처리는 예컨대 2차 면 상에 적합한 "비-접착층"을 제공하는 것이다. 비-접착층은 2차 면에 대한 약한 접착을 특징으로 한다. "비-접착층"이 실제 코팅 후 2차 면과 코팅 공정 중에 제공된 재료 사이에 있기 때문에, 코팅 재료의 접착이 효과적으로 방지된다. 코팅 공정의 방식에 따라, 비-접착층은 내열성 및 전기 전도성을 가져야 하고 진공 기술적으로 적합해야 한다. 특히, 진공 기술적 적합성은 PVD-공정에 대한 전제 조건이다. 바람직하게는 비-접착층의 제공이 목표 면 상의 실제 코팅의 특성에 부정적인 영향을 주지 않아야 한다.

본 발명에 의해, 선행 기술의 단점이 적어도 부분적으로 극복된 세정 방법이 제공된다. 구체적으로는, 훨씬 더 짧은 시간 내에 수행될 수 있으며, 세정되는 부품의 재료 마모를 일으키지 않는, 2차 면의 간단한 세정 방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 예비 처리 과정을 나타낸 개략도.
도 2는 마스킹 템플릿의 사용에 대한 예.
도 3은 코팅 공정 후 용이해진 세정 과정을 나타낸 개략도.
도 4는 비-접착층 및 코팅을 가진 표면의 횡단면도.

하기 설명은 PVD-공정으로 제한되지만, 본 발명의 범위가 이 공정으로 제한되는 것은 아니다.

이러한 PVD-공정에는 비-접착층이 진공에 적합한지가 중요하다. 즉, 비-접착층에는 결합제 또는 유사한 보조제가 없다.

발명자는 2차 면에 비-접착층을 제공할 때 적합한 혼합비로 양호한 휘발성 용매 중의 분말로 이루어진 현탁액이 사용되면, 이것이 달성될 수 있다는 것을 깨달았다. 양호한 휘발성 용매는 사용되는 분말 또는 처리된 표면과 화학적으로 결합할 수 없다. 현탁액의 캐리어 매체로서 휘발성 용매의 사용에 의해, 용매가 스프레이 공정 직후에 이미 완전히 희석되고, 표면 상에 저-접착성 분말 층만이 남는 것이 보장된다. 용매로는 예컨대 이소프로판올이 매우 적합하다.

발명자는 또한 순수한 흑연이 분말 재료로서 적합하다는 것을 깨달았다. 흑연 분말은 특히 진공 중에서 충분한 내열성, 전기 전도성, 진공 적합성 및 비-접착 특성을 가지며 PVD-공정에 사용될 수 있다.

제공은 예컨대 스프레이 건을 이용한 스프레이에 의해 이루어진다. 이는 가스 지원 없이 이루어지거나 또는 가스 지원 하에 이루어질 수 있다. 후자의 경우, 특히 공기, 질소 또는 CO₂가 적합하다. 스프레이 방법에 관련 있는 변수(예컨대 스프레이 압력, 건의 노즐 크기, 현탁액의 혼합비, 스프레이 간격 및 스프레이 지속시간)는 다수의 적용 예에 있어서 적합한 두께로 균일한 층 제공을 보장하기 위해, 넓은 범위로 조정될 수 있다. 적용 예에 따라, 다른 제공 방법도 가능하다(코팅, 침지 등).

비-접착층은 PVD-공정 동안 처리된 2차 면에 제공된 코팅 재료가 PVD-공정 후에 간단한 흡입 및/또는 닦음에 의해 실질적으로 완전히 제거될 수 있는 것을 보장한다. 다른 후처리는 필요 없으며, 2차 면에는 즉시 다시 새로운 비-접착층이 후속 사용을 위해 제공될 수 있다.

매우 양호한 효능과 사용의 편리성으로 인해, 예컨대 PVD-공정의 분야에서 다양한 사용이 가능하다.

아크 증착과 관련해서 종종 소위 컨파인먼트 링들이 사용된다. 컨파인먼트 링은 코팅 재료를 포함한 증착 소스의 타겟을 둘러싸고, 아크가 타겟 표면 영역에 제한되게 한다. 컨파인먼트 링은 타겟 재료 가까이에 있기 때문에, PVD-코팅 공정에서 상기 컨파인먼트 링에 많은 재료가 제공되고, 이를 세정하기 위해 지금까지는 극단의 공격적인 방법, 예컨대 샌드 블라스팅 또는 절삭 후처리가 필요했다. 흑연 분말의 본 발명에 따른 제공에 의해, 필요한 전기 전도성이 얻어진다. PVD-공정 동안 제공된 코팅 재료는 흑연 층 상에 놓인다. 코팅을 포함한 흑연 층은 간단한 방식으로 컨파인먼트 링으로부터 제거될 수 있다.

유사한 것이 코팅 공정 동안 코팅될 기판을 홀딩하는 기판 홀더에도 적용된다. 기판 홀더도 코팅될 기판에 공간적으로 가깝기 때문에 심하게 코팅된다. 지금까지는 코팅 후에 기판 홀더가 샌드 블라스팅에 의해 시간 및 비용 집약적으로 처리되어야 하고, 샌드 블라스팅은 심한 마모를 일으킨다. 프로세스 안전성 감소와 더불어, 비싼 홀더가 종종 교체되어야 한다. 기판 홀더가 본 발명에 따라 비-접착층으로 예비 처리되면, 기판 홀더가 PVD-공정 후에 간단하고 신속하게 그리고 마모 없이 세정될 수 있다.

상응하는 것이 PVD-시스템의 컨베이어 벨트 및 증발 방지 판에도 적용된다. 시스템이 플라즈마 방전을 제공하기 위한 애노드, 예컨대 스퍼터링 소스, 저전압 아크 방전 및 에칭 장치를 추가로 포함하면, 이들이 바람직하게 코팅 단계 전에 비-접착층의 제공에 의해 예비 처리될 수 있다.

이하에, 코팅 시스템에 제공된 에칭 장치의 일부인, 코팅된 애노드 면의 세정을 위해 적용된 본 발명에 따른 방법이 구체적인 실시예로 설명된다.

이 경우 생기는 문제점은 각각의 PVD-공정마다 애노드 면에 접착성 코팅 재료가 심하게 코팅되는 것이다. 후속하는 코팅 공정에서 이것 상에 더 코팅되면, 시간이 흐름에 따라 매우 두껍고, 제거하기 매우 어려운(시간이 소비되는) 침착물이 생긴다.

전기적으로 양호하지 못한 또는 비-전도성 층이 코팅되면, 애노드 상의 비-전도성 침착물은 코팅 공정 후에 이미 애노드의 기능이 보장될 수 없게 하므로, 그러한 공정시 매 차지(charge) 후에 애노드의 세정이 반드시 필요하다.

상기 세정을 실시하기 위해, 예컨대 하기와 같은 조치가 취해진다.

출발점은 제 1 코팅 공정 전 또는 세정 처리 후에 침착물 및 잔류물 없는 애노드, 즉 "처녀" 애노드이다.

실시예의 제 1 단계에서, 이 경우 이 명세서에서 정해진 정의에 따른 2차 면인, 비-접착층으로 코팅될 애노드 표면의 직접적인 주변이 커버되고 및/또는 마스킹된다. 여기서는 예컨대 적합한 컷-아웃 및 적합한 형상을 가진 박판 템플릿이 사용된다. 템플릿은 소정 영역에만 비-접착층이 제공되게 한다.

실시예의 제 2 단계에서, 비-접착층이 스프레이 건을 이용한 스프레이 방법에 의해 제공된다. 이 경우, 비-접착층 재료를 포함하는 현탁액이 마스킹된 애노드 상에 스프레이된다.

스프레이될 현탁액을 만들기 위해, 흑연 분말이 이소프로판올 내에 투입되었다. 설명된 실시예에서, 애노드는 수직으로 장착된 금속 표면이다. 따라서, 스페레이 간격 및 코팅 두께는 표면에서 초과량의 용매가 흘러내리지 않도록 선택되어야 한다. 이 경우, 양호한 휘발성 용매가 에어로솔 상태로 스프레이 노즐과 처리될 표면 사이에서 이미 거의 희석될 수 있는 것이 매우 바람직하다. 흑연 분말에 의해 최적의 커버가 이루어진다. 이것에는 용매와 흑연 분말의 혼합비가 중요하다. 흘러내리는 것을 방지하기 위해, 가급적 많은 흑연 양이 주어져야 한다. 그러나, 스프레이 건의 노즐이 막히지 않도록 주의해야 한다. 10 g 흑연 분말에 50 ml 내지 150 ml IPA가 적합한 것으로 나타났다. 바람직하게는 100 ml 이소프로판올(IPA)이 10g 흑연 분말에 사용된다.

사용된 흑연 분말에는 결합제 또는 다른 첨가제가 거의 혼합되지 않아야 한다. 본 실시예에서는 99.9%의 순도가 사용되었다. 흑연 분말의 입자 크기에 있어서 최대 크기로서 0.2 ㎛ 내지 150 ㎛가 바람직한 것으로 나타났다. 바람직하게는 20 ㎛ 보다 크지 않은 입자를 가진 흑연 분말이 사용된다.

스프레이 건으로는 통상의 중력 공급 컵(gravity feed cup)-스프레이 건이 사용되었다. 노즐 크기는 예컨대 0.3 mm 내지 2 mm 이고, 바람직하게는 0.8 mm이다.

스프레이 공정을 구동하기 위한 매체로는 0.2 바아 내지 1.0 바아, 바람직하게는 0.5 바아 내지 0.7 바아의 압축 공기가 사용된다. 압축 공기는 현탁액 및 그에 따라 비-접착층 내로 오염물이 들어가지 않도록 하기 위해 오일 제거되어야 하고 가급적 입자가 없어야 한다. 특히, 스프레이 건의 압축 공기가 오염물을 끌어들이지 않아야 한다.

모든 적용 전에 현탁액은 균일화된다. 이는 진동, 셰이킹, 초음파 처리 또는 당업자에게 알려진 다른 방법에 의해 이루어질 수 있다.

50 ㎜ 내지 250 ㎜, 이상적으로는 100 ㎜ 내지 200 ㎜의 스프레이 간격이 사용된다. 전술한 바와 같이, 더 큰 스프레이 간격은 날아가는 시간 동안 휘발할 수 있는 가능성을 용매에게 준다는 점에서 바람직하다. 그러나, 너무 큰 간격은 너무 넓은 공간적 확산을 야기한다.

비-접착층의 제공될 층 두께는 실시예에서 0.05 mm 내지 2.0 ㎜이다. 본 실시예에서, "광학적으로 표면을 커버하는" 기준은 적당한 것으로 나타났고, 그 편리성으로 인해 바람직한 것으로 나타났다. 적어도 2차 면이 흑연 표면이 아니면, 이는 흑연 분말의 광학적 특성으로 인해 양호하게 실시될 수 있다. 비-접착층의 제공은 실시예에서 다수의, 바람직하게는 동일하게 제어되는 스프레이 공정에서 이루어진다.

비-접착층의 제공 후 주의할 점은 하기와 같다: 분말 층이 실질적으로 접착력에 의해 표면에 달라붙기 때문에, 스프레이 후 코팅된 2차 면의 접촉이 가능한 방지되어야 한다. 따라서, 가능하다면 부품들이 완전히 조립된 상태에서 처리되거거나 또는 적합한 장치 및/또는 공구("핸들링 보조 수단")가 사용됨으로써, 비-접착층의 손상이 방지되는 것이 바람직하다.

제 3 단계에서, 마스킹을 위해 사용된 박판 템플릿이 제거된다. 물론, 실시예에서 적용된 마스킹이 모든 경우에 필요한 것은 아니다.

이로써, 예비 처리가 종료되고 실제 PVD-코팅이 통상의 방식으로 실시될 수 있다. 즉, 코팅 챔버는 가공물로 채워지고, 챔버가 폐쇄되며 펌핑되고, 코팅, 예컨대 아크 증착이 실시되고, 이어서 코팅 챔버가 환기되고 개방된다. 이 경우, 애노드의 본 발명에 따른 예비 처리는 코팅에 불리한 영향을 주지 않는다.

코팅 챔버의 개방 후, 비-접착층은 그것 상에 놓인 침착물과 함께 간단히 흡입되고, 예컨대 산업적 진공 청소기에 의해 흡입된다. 필요하거나 바람직하다면, 애노드가 세정 알코올로 닦일 수 있다.

다음 코팅 공정 전에 애노드가 다시 단계 1 내지 3에 상응하게 예비 처리된다.

이상적으로는 이 절차가 매 코팅 공정 후에 실시된다. 그러나, 한 번의 코팅 공정 후 비-접착층의 흡입이 생략되고 여러 번의 코팅 사이클 후에만 비-접착층이 교체되는 것도 가능하다.

본 발명은 PVD-코팅 시스템 및 진공 챔버 내에 배치된 IET-애노드의 예비 처리로 설명되었다(ITE=Innova etching technology). 이 실시예에서는 지금까지 20분의 세정 시간이 수분으로 줄어들 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조치에 의해 애노드가 보호된다. 본 발명에 따른 예비 처리는 다른 코팅 방법에, 특히 다른 진공 코팅 방법에 바람직하게 적용될 수 있다. 필요하다면, 비-접착층의 재료가 조정될 수 있다.

다른 적용 분야는 이미 언급되었다. 본 발명은 예컨대 코팅될 기판의 표면 일부만이 코팅되어야 하는 경우 특히 바람직하게 적용될 수 있다. 지금까지는 코팅되지 않을 기판 표면 부분이 홀더에 의해 차폐되어야 했다. 본 발명에 따른 조치에 의해, 기판 표면의 코팅되지 않을 부분이 비-접착층에 의해 커버될 수 있고, 상기 비-접착층은 코팅 후 간단한 방식으로 흡입되고 및/또는 닦여질 수 있다.

종종 반복되는 동일한 방식의 비-접착층 처리를 위해 (예컨대 컨베이어 벨트, 기판 홀더, 기판 등) 본 발명의 개선 예에서, 자동 스프레이 장치의 사용이 바람직하다.

본 발명을 요약하면 하기와 같다:

포인트 1: 코팅 방법용 예비 처리 방법은, 코팅 시스템의 2차 면이 코팅 공정 전에 예비 처리됨으로써, 후속하는 코팅 공정에서 2차 면에 대한 코팅 재료의 접착이 예비 처리 없는 접착에 비해 훨씬 약해지는 것을 특징으로 한다.

포인트 2: 포인트 1에 따른 방법은 예비 처리 중에 비-접착층이 2차 면에 제공되는 것을 특징으로 한다.

포인트 3: 포인트 2에 따른 방법은 비-접착층이 휘발성 용매, 바람직하게는 양호한 휘발성 용매 중의 분말로 이루어진 현탁액을 포함하는 것을 특징으로 한다.

포인트 4: 포인트 3에 따른 방법은 분말 재료가 흑연 분말, 바람직하게는 실질적으로 순수한 흑연 분말인 것을 특징으로 한다.

포인트 5: 포인트 2 내지 포인트 4 중 어느 하나에 따른 방법은 비-접착층이 스프레이 건에 의해 스프레이되는 것을 특징으로 한다.

포인트 6: 포인트 2 내지 포인트 5 중 어느 하나에 따른 예비 처리 방법 및 후속하는 코팅 방법을 포함하는 방법은 하나 또는 다수의 코팅 사이클 후에 비-접착층이 제거되는 것을 특징으로 한다.

1 중력 공급 컵-스프레이 건
2 압축 공기 공급부
3 현탁액
4 스프레이 노즐
5 2차 면
6 마스킹 템플릿
7 스프레이 미스트
8 진공 청소기 노즐
9 침착물을 가진 비-접착층
10 비-접착층
11 PVD-공정에서 생긴 침착물

Claims (6)

1. 코팅 방법용 예비 처리 방법에 있어서, 코팅 시스템의 2차 면이 코팅 공정 전에 예비 처리됨으로써, 후속하는 코팅 공정에서 상기 2차 면에 대한 코팅 재료의 접착이 예비 처리 없는 접착에 비해 훨씬 약해지는 것을 특징으로 하는 예비 처리 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 예비 처리 중에, 비-접착층이 상기 2차 면에 제공되는 것을 특징으로 하는 예비 처리 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 비-접착층이 휘발성 용매, 바람직하게는 양호한 휘발성 용매 중의 분말로 이루어진 현탁액을 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 처리 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 분말 재료가 흑연 분말, 바람직하게는 실질적으로 순수한 흑연 분말인 것을 특징으로 하는 예비 처리 방법.
5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비-접착층은 스프레이 건에 의해 스프레이되는 것을 특징으로 하는 예비 처리 방법.
6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 예비 처리 방법 및 후속하는 코팅 방법을 포함하는 방법에 있어서, 하나 또는 다수의 코팅 사이클 후에 비-접착층이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.

Images