KR20160084605A - 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이고, 구체적으로 서브 블록을 형성하여 경로를 가공하고 그리고 아노다이징 공정으로 내부 경로 및 표면의 물리적 특성이 형성되도록 하는 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이다. 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법은 서로 결합이 되어 내부에서 발생되는 플라즈마의 이동을 유도할 수 있는 서브 블록을 형성하는 단계; 상기 플라즈마의 이동을 위한 내부 경로를 가공하는 단계; 상기 내부 경로에서 꺾임 면을 미리 결정된 곡률 반지름에 따라 가공하는 단계; 상기 내부 경로를 미리 결정된 특성 수준에 따라 아노다이징을 하는 단계; 및 상기 아노다이징이 서브 블록의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이고, 구체적으로 서브 블록을 형성하여 경로를 가공하고 그리고 아노다이징 공정으로 내부 경로 및 표면의 물리적 특성이 형성되도록 하는 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록에 관한 것이다.
원격 플라즈마는 진공 챔버 또는 공정 챔버로부터 분리된 위치에 설치된 플라즈마 발생 장치에 의하여 생성된 플라즈마 또는 격리된 공간에서 발생되어 확산이 되는 플라즈마를 말한다. 이와 같이 발생된 플라즈마는 진공 챔버 또는 공정 챔버의 세척을 위하여 적절한 유도 경로를 통하여 진공 챔버의 내부로 유도될 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.
원격 플라즈마 블록의 제조 방법과 관련된 선행기술로 특허등록번호 제0999131호 원격 플라즈마 소스 블록 제조 방법이 있다. 상기 선행기술은 원격 플라즈마 소스 블록을 고정 지그에 세팅하고 가공 공구를 세팅하는 단계; 티타늄으로 코팅된 볼 엔드 밀을 사용하여 원격 플라즈마 소스 블록의 곡면 부분을 황삭 가공하는 단계; 티타늄으로 코팅된 볼 엔드 밀을 사용하여 상기 곡면 부분을 중삭 가공하는 단계; 다이아몬드로 코팅된 볼 엔드 밀을 사용하여 상기 곡면 부분을 정삭 가공하는 단계; 버핑 공구를 사용하여 상기 곡면 부분을 마감 처리하는 단계를 포함하고, 상기 세정 단계는 공기를 분사하여 가공 부위의 칩을 제거하는 단계; 세정제를 사용하여 1차 세정 작업을 수행하는 단계; 초음파 세척기로 2차 세정 작업을 수행하는 단계; 세정제를 사용하여 3차 세정 작업을 수행하는 단계; 공기를 분사하는 블로우 작업을 수행하는 단계; 및 건조하는 단계를 포함하는 원격 플라즈마 블록의 제조 방법에 대하여 개시한다.
원격 플라즈마 블록의 제조 방법과 관련된 다른 선행기술로 특허등록번호 제1093742호 원격 플라즈마 소스 블록의 가공 방법 및 제조 방법에 사용되는 가공 부재가 있다. 상기 선행기술은 주입된 세정 가스를 점화하여 플라즈마 상태로 배출하는 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 방법에 관한 것으로, 모재를 절삭하여 일면에 나란한 한 쌍의 원통 기둥 부분을 형성하는 단계; 상기 모재의 측면과 각 상기 원통 기둥 부분의 중심이 연통되게 연결하는 관로를 상기 모재의 내부에 형성하는 단계; 상기 관로의 입구 및 출구 측에 도넛 단면의 함몰된 배관 연결 부분을 형성하는 단계; 상기 배관 연결 부분에 접촉되어 회전하는 연마 패드를 통하여 배관 연결 부분의 표면을 연마하면서 상기 연마 패드에서 방출되는 연마 칩과 상기 배관 연결 부분의 부산물을 흡입 제거하는 단계; 상기 모재에 내주 면이 나사산을 가지는 나사 공과 홀을 형성하는 단계; 상기 배관 연결 부분의 입구 측에 삽입되며 방사상의 출구 공을 가지는 노즐을 제조하는 단계; 상기 홀 또는 상기 출구 공에 발생된 버를 제거하는 단계; 및 상기 나사 공에 자루가 없는 헬리 코일을 삽입하는 단계를 포함하는 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 방법에 대하여 개시한다.
상기 선행기술에서 개시된 플라즈마 소스 블록의 제조 방법은 내부 경로에서 플라즈마의 이동으로 의하여 예를 들어 내부 경로의 꺾인 지점에서 발생될 수 있는 식각을 방지할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않는다. 알루미늄과 같은 소재로 성형되는 원격 플라즈마 블록은 플라즈마의 발생 및 이동에 따른 식각 또는 물리적 손상의 방지에 적합한 물리적 특성을 가질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 원격 플라즈마 소스 블록의 내구성 또는 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 내부 이동 경로에서 플라즈마의 이동에 따른 경로 표면의 손상이 방지되도록 하는 것에 의하여 내구성은 향상되도록 하면서 플라즈마의 특성이 유지될 수 있도록 하는 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법은 서로 결합이 되어 내부에서 발생되는 플라즈마의 이동을 유도할 수 있는 서브 블록을 형성하는 단계; 상기 플라즈마의 이동을 위한 내부 경로를 가공하는 단계; 상기 내부 경로에서 꺾임 면을 미리 결정된 곡률 반지름에 따라 가공하는 단계; 상기 내부 경로를 미리 결정된 특성 수준에 따라 아노다이징을 하는 단계; 및 상기 아노다이징이 서브 블록의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 미리 결정된 특성 수준은 1230 V 이상의 내전압, 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류 및 아노다이징 두께의 편차 10 가 되는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 원격 플라즈마 소스 블록은 서로 결합되어 플라즈마의 이동 경로를 형성하는 두 개의 서브 블록으로 이루어지고, 상기 서브 블록에 형성된 이동 경로의 꺾인 부분은 곡면 경로를 형성하면서 아노다이징이 되고, 상기 각각의 서브 블록의 물리 특성은 (i) 52 내지 58 의 아노다이징 코팅 두께; (ii) 10 이하의 서로 다른 두 점에서 아노다이징 코팅 두께의 차이 (iii) 1230 V 이상의 내전압 (iv) 30 내지 50 의 온도에서 8 내지 12 % 알칼리 용액에 대한 500 sec 이상의 내저항 시간; 및 (v) 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법은 아노다이징에 의한 표면 처리에 의하여 플라즈마 접촉 표면의 물리적 또는 화학적 손상이 방지되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 원격 플라즈마 블록은 플라즈마의 발생 및 유동성이 적절한 수준에서 유지될 수 있도록 하면서 향상된 내구성을 가진다. 또한 향상된 내부 이동 경로의 표면 특성으로 인하여 플라즈마의 균일한 흐름이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 형성을 위한 서브 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 가공을 위한 툴의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 내부 이동 경로의 아노다이징을 위한 코팅 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 과정에서 표면 처리의 실시 예를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 원격 플라즈마 소스 블록의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 형성을 위한 서브 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 가공을 위한 툴의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 내부 이동 경로의 아노다이징을 위한 코팅 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 제조 과정에서 표면 처리의 실시 예를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 원격 플라즈마 소스 블록의 실시 예를 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 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법은 서로 결합이 되어 내부에서 발생되는 플라즈마의 이동을 유도할 수 있는 서브 블록을 형성하는 단계(S11); 상기 플라즈마의 이동을 위한 내부 경로를 가공하는 단계(S12); 상기 내부 경로에서 꺾임 면을 미리 결정된 곡률 반지름에 따라 가공하는 단계(S15); 상기 내부 경로를 미리 결정된 특성 수준에 따라 아노다이징을 하는 단계(S16); 및 상기 아노다이징이 서브 블록의 표면을 연마하는 단계(S17)를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 의하여 제조되는 원격 플라즈마 소스(remote plasma source) 블록은 플라즈마를 발생시켜 공정 챔버로 유도하기 위한 장치를 말한다. 원격 플라즈마 소스 블록은 예를 들어 플라즈마의 발생을 위한 철심 코어, 트랜스포머, 전극과 같은 것을 포함할 수 있다. 플라즈마의 발생을 위하여 원격 플라즈마 소스 블록의 세척을 위한 불화질소(NF3) 또는 아르곤과 같은 불활성 기체로 이루어진 세정 기체가 투입될 수 있다. 원격 플라즈마 소스 블록의 내부에 배치된 플라즈마 발생 유닛에 의하여 플라즈마가 발생될 수 있다. 플라즈마는 F, F2, N, N2 또는 Ar을 포함할 수 있고 플라즈마 소스 블록의 내부에 형성된 내부 경로를 통하여 배출되어 진공 챔버 또는 공정 챔버로 유도될 수 있다. 그리고 발생된 플라즈마는 세척 공정을 위하여 사용될 수 있다.
원격 플라즈마 소스 블록의 가공을 위하여 먼저 서브 블록이 성형될 수 있다(S11). 서브 블록은 서로 결합이 될 수 있고 그리고 내부에 플라즈마 발생을 위한 유닛이 배치될 수 있는 공간을 가질 수 있다. 서브 블록은 알루미늄과 같은 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
제조된 서브 블록에 서로 연결되는 내부 경로가 형성될 수 있다(S12). 예를 들어 서브 블록은 제1 서브 블록 및 제2 서브 블록으로 이루어질 수 있고 제1 서브 블록에 유입구와 연결되는 경로가 형성될 수 있고 그리고 제2 서브 블록에 배출구와 연결되는 경로가 형성될 수 있다. 그리고 각각의 경로는 서로 연결이 될 수 있다. 달리 말하면, 2개의 서브 블록이 서로 연결이 되면 각각의 서브 블록에 형성된 경로가 서로 연결이 되어 밀폐된 내부 경로를 형성하게 된다(S12). 그리고 밀폐된 내부 경로는 입구 및 출구와 연결되는 플라즈마 이송 경로를 형성하게 된다.
서로 다른 서브 블록에 형성된 경로가 연결되면 꺾인 부분이 발생된다. 각각의 서브 블록의 내부에 형성되는 내부 경로는 원통 형상으로 연장될 수 있고, 꺾인 부분은 서로 다른 방향으로 연장되는 2개의 원통 경로가 만나는 경계에서 형성될 수 있다. 내부에서 발생된 플라즈마가 이송되는 과정에서 꺾인 부분을 통과하게 되면 해당 부분이 쉽게 식각이 될 수 있다. 또한 플라즈마는 꺾인 부분에서 흐름 방향이 변하게 되고 이로 인하여 플라즈마의 적절한 유동이 어렵게 될 수 있다. 경로의 꺾인 부분에서 발생되는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 꺾인 부분은 곡면으로 가공될 수 있다(S15). 꺾인 부분의 곡면 가공을 위하여 꺾임 부분의 곡률 반지름이 결정될 수 있다(S13). 꺾임 부분은 경계 면을 형성하고 경계 면은 예를 들어 구면 또는 렌즈 형상 면이 될 수 있다. 그리고 경계 면에서 곡선 부분이 시작되는 부분이 결정될 수 있다. 경계 면에서 꺾임 곡률 결정은 이와 같은 곡면이 되는 부분의 결정 및 곡면 부분의 곡률 반지름을 결정하는 것을 포함한다. 곡률 반지름은 서로 다른 위치에서 서로 다르게 결정될 수 있고 곡면이 시작되는 부분도 내부 경로의 둘레의 위치에 따라 서로 다르게 결정될 수 있다. 예를 들어 경계 면은 서로 다른 위치에서 서로 다른 곡률 반지름을 가지는 복합 구면이 될 수 있다.
꺾임 곡률이 결정되면, 내부 경로 및 서브 블록의 표면의 특성 수준이 결정될 수 있다(S14). 특성 수준은 예를 들어 아노다이징(anodizing) 코팅 두께, 내부 경로 또는 표면의 마찰 계수, 절연 파괴 전압, 부식 저항성, 표면 조도, 경도 또는 누설 전류 수준과 같은 것이 될 수 있다. 이와 같은 특성 수준은 발생된 플라즈마의 유동성 확보, 플라즈마에 의한 식각 수준 또는 플라즈마 발생 안전성에 기초하여 결정될 수 있다. 특성 수준이 결정되면(S14) 꺾임 면이 가공될 수 있다(S15). 꺾임 면 또는 곡면 가공은 위에서 결정된 꺾임 곡률에 따라 이루어질 수 있다. 꺾임 면 또는 곡면 가공은 예를 들어 볼 엔드 밀(Ball and mill)에 의하여 머시닝 센터에서 진행될 수 있다. 대안으로 곡면은 곡면 가공을 위한 커터 공구에 의하여 5축 가공하는 것에 의하여 가공될 수 있다.
곡면 가공이 완료되면(S15) 아노다이징 공정이 진행될 수 있다(S16). 아노다이징은 금속 표면에 산화 피막이 형성되도록 하는 공정을 말하고 예를 들어 서브 블록을 전해액에서 양극으로 만들고 전압을 가하여 산화알루미늄(Al2O3)의 피막이 형성되도록 하는 공정을 말한다. 아노다이징 공정은 또한 플라즈마 전해 산화 코팅(plasma electrolytic oxidation) 공정을 포함할 수 있다. 아노다이징 공정은 미리 결정된 특성 수준에 따라 서브 블록이 450 (Vickers hardness: HV) 이상의 경도; 52 내지 58 의 아노다이징 코팅 두께; 10 이하의 서로 다른 두 점에서 아노다이징 코팅 두께의 차이; 1230 V 이상의 내전압; 30 내지 50 의 온도에서 8 내지 12 % 알칼리 용액에 대한 500 sec 이상의 내저항 시간; 및 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류가 되도록 이루어질 수 있다. 제시된 특성 수준은 내부 경로의 구조 및 플라즈마 발생 유닛의 배치 공간에 따른 것으로 예를 들어 경도가 정해진 값 이하가 되면 외부 충격에 의하여 원격 플라즈마 블록에 균열(crack)이 발생될 수 있다. 조도가 정해진 값 이상이 되며 플라즈마와 표면의 마찰로 인하여 식각 현상이 발생될 수 있다. 내전압이 정해진 값 이하가 되면 절연 파괴가 발생될 수 있다. 그리고 누설 전류가 정해진 값 이상이 되면 방전(spark)이 발생될 수 있다. 원격 플라즈마 블록에서 표면 식각으로 인한 코팅 면의 박리가 방지되고 그리고 플라즈마 블록 내부에서 예를 들어 방전(spark)와 같은 현상의 방지를 위하여 아노다이징 공정 및 이후의 표면 처리 공정(S17)은 위에서 정해진 특성 조건에 따라 이루어질 필요가 있다. 그리고 위와 같은 특성 조건에 의하여 원격 플라즈마 소스 블록은 적절한 세정력 또는 유동성과 같은 요구되는 특성을 가진 플라즈마를 발생 및 배출시킬 수 있다.
아노다이징 공정이 완료되면(S16), 예를 들어 표면 연마와 같은 표면 처리 공정이 진행될 수 있다(S17). 표면 처리 공정은 아래에서 다시 설명된다.
위에서 정해진 특성 수준을 가지도록 서브 블록이 성형되면, 플라즈마 발생 유닛이 배치되고 그리고 서브 블록이 결합되어 원격 플라즈마 서브 블록이 만들어질 수 있다(S18). 그리고 완성된 원격 플라즈마 소스 블록은 세정 공정에 적용될 수 있다.
원격 플라즈마 소스 블록은 다양한 가공 공정을 통하여 형성될 수 있고 본 발명의 제시된 각각의 공정 단계에 의하여 제한되지 않는다.
아래에서 서브 블록의 실시 예에 대하여 설명된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 형성을 위한 서브 블록의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 원격 플라즈마 소스 블록(20)은 제1 서브 블록(20a)과 제2 서브 블록(20b)으로 이루어질 수 있다. 그리고 제1 서브 블록(20a)과 제2 서브 블록(20b)은 블록 몸체(21a, 21b) 및 블록 몸체(21a, 21b) 각각의 내부에 형성된 내부 경로(22, 23, 24a, 24b)를 포함할 수 있다. 그리고 제1 서브 블록(20a) 및 제2 서브 블록(20b)에 점화 플러그의 배치 공간(26) 또는 트랜스포머와 같은 플라즈마 발생 유닛의 설치 공간(25)이 형성될 수 있다. 내부 경로(22, 23, 24a, 24b)는 서로 연결될 수 있고, 내부 경로(22, 23, 24a, 24b)는 설치 공간(25)의 주위로 형성될 수 있다. 이로 인하여 경계 면(CP)이 형성될 수 있다. 경계 면(CP)은 서로 다른 방향으로 연장되는 원통 형상의 경로가 만나는 부분이 될 수 있다. 이와 같은 경계 면(CP)에서 플라즈마에 의한 식각이 발생될 수 있고 이로 인하여 코팅 면의 박리가 발생될 수 있다. 이와 같은 박리 현상의 방지를 위하여 경계 면(CP)은 곡면 가공이 되면서 내부 경로의 표면은 아노다이징이 될 수 있다. 곡면 가공은 예를 들어 볼 엔드 밀과 같은 공구에 의하여 이루어질 수 있고, 경계 면(CP)에서 플라즈마 식각을 방지하면서 이와 동시에 플라즈마의 원활한 이동을 유도하기 위하여 경계 면(CP)의 곡면 구조는 예를 들어 5축 가공과 같은 방법으로 가공되어 전체적으로 구면 구조 또는 복합 구면 구조로 형성될 수 있다.
수평 방향으로 블록 몸체(21a, 21b)의 내부에서 연장되는 제1 경로(22) 및 제2 경로(23)는 서브 블록(20a, 20b)의 외부와 연결될 수 있다. 그리고 제1 경로(22) 및 제2 경로(23)에 대하여 수직으로 연장되는 제3 및 제4 경로(24a, 24b)는 제1 및 2 경로(22, 23)와 서로 수직으로 만날 수 있다. 구체적으로 제1 경로(22)와 제2 경로(23)는 수평 경로를 형성하고, 제3 및 4 경로(24a, 24b)는 수직 경로를 형성하게 되고, 수평 경로와 수직 경로가 만나면서 위에서 설명된 경계 면(CP)이 형성될 수 있다. 경계 면(CP)은 내부 경계 면(R2, R3, R4)과 외부 경계 면(R1)으로 이루어질 수 있다. 또한 제3 및 4 경로(24a, 24b)는 연결 블록(27)을 통하여 외부와 연결될 수 있다.
내부 경계 면(R2, R3, R4) 또는 외부 경계 면(R1)은 구면 구조 또는 복합 구면 구조로 이루어질 수 있다. 내부 경계 면(R2, R3, R4) 또는 외부 경계 면(R1)은 임의의 곡률 반지름을 가지는 구면 또는 복합 구면이 될 수 있고, 바람직하게 내부 경계 면(R2, R3, R4)의 곡면 형성 길이는 외부 경계 면(R1)의 곡면 형성 길이와 동일하거나 또는 클 수 있다. 곡면 형성 길이는 수평 경로 및 수직 경로에서 직선 부분이 끝나는 부분을 서로 연결하여 형성되는 곡선의 길이를 의미한다. 내부 경계 면(R2, R3, R4)과 외부 경계 부위(R1)가 구면 구조 또는 복합 구면 구조로 형성되기 위하여 경계 부위(R1, R2, R3, R4)가 가공 툴에 의하여 곡면 가공이 될 필요가 있다. 구면 구조 또는 복합 구면 구조는 두 개의 원통 형상의 경로가 만나는 경계 면을 곡면으로 형성하는 것에 의하여 만들어질 수 있다. 곡면의 곡률 반지름은 제1, 2, 3 및 4 경로(22, 23, 24a, 24b)의 형상에 따라 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
외부 경계 면(R1) 또는 내부 경계 면(R2, R3, R4)을 곡면으로 형성하기 위하여 먼저 수평 방향으로 연장되는 원통 형상의 수평 경로(22, 23)의 단면 중심을 연결하는 길이 방향의 제1 가상 직선이 결정될 수 있다. 동일한 방법으로 수직 경로(24a, 24b)의 제2 가상 직선이 결정될 수 있다. 이후 제1 가상 직선과 제2 가상 직선이 서로 만나는 경로 중심(C1)이 결정될 수 있고, 경로 중심(C1)에서 내부 경계 면(R2)과 외부 경계 면(R1)의 구면 구조가 결정되며 그에 따라 다양한 형태의 구면 또는 복합 구면이 결정될 수 있다. 구면 또는 복합 구면의 결정 과정에서 내부 경계 면(R2, R3, R4)의 곡면 형성 길이는 외부 경계 면(R1)의 곡면 형성 길이와 동일하거나 또는 크도록 설정될 수 있다. 구체적으로 수평 경로(22, 23)의 내부 면을 따라 곡면으로 형성되어야 할 부분이 결정되고 그리고 수직 경로(24a, 24b)의 내부 면을 따라 곡면으로 형성되어야 할 부분이 결정될 수 있다. 각각의 곡면은 타원 유사 형상이 될 수 있고 각각의 곡면에서 대응되는 위치를 서로 연결하면 각각 곡선이 될 수 있다. 그리고 내부 경계 면(R2, R3, R4) 및 외부 경계 면(R1)은 곡면 형성 길이 중 최대 및 최소 길이가 될 수 있다. 구면 구조에서 곡률 반지름은 각각의 곡면의 위치에 따라 다양하게 결정될 수 있고 플라즈마의 이동을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
아래에서 이와 같은 구면 구조 또는 복합 구면 구조의 가공을 위한 가공 툴의 실시 예에 대하여 설명된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 가공을 위한 가공 툴의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 가공 툴(30)은 가공 부위에 이르는 경로를 통하여 삽입이 가능한 직경을 가지도록 연장되는 삽입 부재(321); 삽입 부재(321)의 끝 부분에 형성되고, 제1 방향으로 연장되는 제1 커터(312); 및 제1 방향과 서로 다른 방향인 제2 방향으로 연장되는 제2 커터(313)를 포함하고, 제1 커터(312) 또는 제2 커터(313)는 가공 부위를 가공하는 절단 날(312b, 313b) 및 절단 날(312b, 313b)의 배면을 형성하면서 곡면으로 중심 방향으로 연장되는 배면 몸체(312c, 313c)로 이루어질 수 있다.
가공 툴(30)은 위에서 설명된 경계 면의 가공에 적용될 수 있지만 바람직하게 내부 경계 면의 가공에 적용될 수 있다. 가공 툴(30)에 의하여 5축 가공 방식에 따라 내부 경계 면이 가공될 수 있고 내부 경계 면의 곡면 구조는 미리 결정될 수 있다.
결합 유닛(32)은 밀링 머신 또는 가공 장치에 고정되는 고정 부재(323) 및 경로 내부에 커터 유닛(31)이 삽입 되도록 하는 삽입 부재(321)로 이루어질 수 있고 고정 부재(323)와 삽입 부재(321)는 연결 부위(322)에 의하여 연결될 수 있다. 고정 부재(323)는 밀링 머신 또는 삽입 부재(321)에 고정될 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있고 삽입 부재(321)는 경로의 직경 및 가공이 되어야 할 부위에 이르는 거리에 기초하여 직경 및 길이가 결정될 수 있다. 예를 들어 삽입 부재(321)는 커터 유닛(31)의 전체 직경 및 고정 부재(323)에 비하여 작은 직경을 가질 수 있고 길이 방향으로 일정한 직경을 가지면서 연장되는 구조를 가질 수 있다. 고정 부재(323), 연결 부위(322) 및 삽입 부재(321)는 일체로 형성되거나 또는 분리 가능한 구조를 가질 수 있다.
커터 유닛(31)은 삽입 부재(321)의 끝 부분에 형성된 커터 코어(311), 커터 코어(311)로부터 제1 방향으로 연장되는 제1 커터(312) 및 커터 코어(311)로부터 제2 방향으로 연장되는 제2 커터(313)로 이루어질 수 있다. 제1 커터(312) 및 제2 커터(313)는 서로 다른 방향 또는 마주보는 방향으로 연장될 수 있고 대칭 구조로 이루어질 수 있다. 도 3b를 참조하면, 커터 코어(311)는 제1 코어(311a) 및 제1 코어(311a)와 마주보도록 형성되는 제2 코어(311b)로 이루어질 수 있고 그리고 제1 코어(311a)와 제2 코어(311b)는 중심 경계선(311c)에서 한쪽 부분이 만나게 된다. 중심 경계선(311c)은 제1 코어(311a) 및 제2 코어(311b)에 비하여 위쪽으로 돌출된 형상을 가질 수 있고 이로 인하여 중심 경계선(311c)은 마루를 형성하게 된다. 이로 인하여 제1 코어(311a)와 제2 코어(311b)는 중심 경계선(311c)에서 한쪽 부분이 서로 만나는 경사면을 형성하게 된다. 이와 같은 커터 코어(311)의 구조는 경로 내부에서 제1 커터(312) 및 제2 커터(313)가 다양한 각도에서 회전이 될 수 있도록 한다.
제1 커터(312) 및 제2 커터(313)는 커터 코어(311)로부터 수평 방향으로 연장되는 절단 날(312b, 313b) 및 절단 날(312b, 313b)을 지지하는 형상을 가지면서 절단 날(312b, 313b)의 끝 부분으로부터 점차적으로 반구형으로 형성되는 배면 몸체(312c,313c)로 이루어질 수 있다. 절단 날(312b, 313b)은 전체적으로 가공 날로 형성되거나 끝 부분이 가공 날로 형성될 수 있고 그리고 절단 날(312b, 313b)은 반원 형상이 될 수 있다. 이와 같이 제1 커터(312) 및 제2 커터(313)는 서로 반대 방향으로 연장되는 날개 구조를 가질 수 있다.
제1 커터(312) 및 제2 커터(313)는 아래에서 설명되는 곡면 가공을 위한 다양한 형상을 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
가공 툴(30)에 의하여 내부 경계 부위가 가공되고 그에 따라 내부 경로 및 외부 경로의 가공이 완료되면 아노다이징 공정이 진행될 수 있다.
도 4a 내지 4f는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 내부 이동 경로의 아노다이징을 위한 코팅 지그의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 내지 4f를 참조하면, 블록 몸체(21)의 내부에 형성된 유동 경로(24)는 각각 입구, 출구 또는 연결 블록(27)과 연결될 수 있다. 연결 블록(27)은 서로 다른 서브 블록을 연결시키는 기능을 가진다. 본 발명에 따르면, 블록 몸체(21)의 입구, 출구 또는 연결 블록(27)에 각각 코팅 지그(41, 42, 43, 45)가 결합될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1, 2 코팅 지그(41, 42)는 밀폐 블록(413, 423), 밀폐 블록(413, 423)을 관통하여 유동 튜브(411, 421), 및 밀폐 블록(413, 423)을 관통하여 유동 경로(24)로 유입되도록 배치된 전극 유닛(412, 422)으로 이루어질 수 있다. 밀폐 블록(413, 423)에 의하여 입구 또는 연결 블록(27)이 밀폐될 수 있고, 유동 튜브(411, 421)를 통하여 아노다이징을 위한 전해 용액이 유동 경로(24)로 유입될 수 있다. 또한 전극 유닛(412, 422)이 유동 경로(24)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어 2 내지 6개의 유동 튜브(411, 421)가 밀폐 블록(413, 423)을 관통하여 유동 경로(24)로 유입될 수 있다. 그리고 유동 튜브(411, 421) 사이에 또는 밀폐 블록(413, 423)의 중심 부분을 관통하여 유동 경로(24)의 내부에 배치될 수 있다. 전극 유닛(412, 422)은 예를 들어 선형 막대 형상이 될 수 있고, 서로 다른 코팅 지그(41, 42, 43, 45)를 통하여 유동 경로(24)로 유입된 전극 유닛(412, 422. 432)는 서로 연결될 수 있다. 각각의 코팅 지그(41, 42, 43, 45)는 유사하거나 또는 서로 다른 구조를 가질 수 있고 각각의 코팅 지그(41, 42, 43, 45)는 유동 경로(24)의 내부를 외부와 차단시키는 기능을 가질 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제3 또는 제4 코팅 지그(43, 45)에서 유동 튜브(431) 또는 전극 유닛은 밀폐 블록(433)의 안쪽에 배치될 수 있다. 그리고 유동 튜브(431)는 유동 제어 유닛(47)와 연결될 수 있다. 유동 제어 유닛(47)은 밀폐 블록(433)에 관통하여 유동 튜브(431)와 연결된 제어 튜브(471), 제어 튜브(471)를 다른 유동 튜브와 연결하는 제어 커넥터(472) 및 제어 커넥터(472)를 개폐를 제어하는 제어 밸브(473)로 이루어질 수 있다. 유도 제어 유닛(47)은 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4d를 참조하면, 제1 코팅 지그(41)에 끼움 블록(414)이 배치될 수 있다. 끼움 블록(414)은 예를 들어 폴리카보네이트 또는 폴리우레탄과 같은 부식 저항성 또는 알칼리 저항성을 가진 소재로 만들어질 수 있고 환형 실린더 형상으로 만들어질 수 있다. 끼움 블록(414)은 밀폐 블록(413)의 안쪽에 입구, 출구 또는 연결 블록(27)의 구조에 적절한 형상으로 만들어질 수 있다. 예를 들어 도 4e를 참조하면, 제2 코팅 지그(42)에 형성되는 끼움 블록(424)은 밀폐 블록(423)의 둘레 면에 연속되는 환형 실린더 형상이 될 수 있다. 끼움 블록(424)은 이중 벽 구조로 만들어질 수 있고 예를 들어 차폐 벽(425)이 끼움 블록(424)의 내부 면을 따라 배치될 수 있다. 차폐 벽(425)은 예를 고무 또는 실리콘과 같이 신축성 또는 탄성을 가진 소재로 만들어질 수 있다. 이와 같이 밀폐 블록(413, 423) 또는 끼움 블록(414, 424)은 경도가 높은 소재로 만들어지고, 차폐 벽(425)은 상대적으로 경도가 작으면서 신축성을 가진 소재로 만들어질 수 있다.
도 4f를 참조하면, 코팅 지그(45)의 내부에 별도로 전극 유닛이 설치되지 않고 유동 튜브(451)만 설치될 수 있다. 유동 튜브(451)는 밀폐 블록(453)의 내부로 관통되고 한쪽 끝이 다른 적절한 유도 튜브와 연결될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 도 4f에 제시된 코팅 지그(45)의 대안으로 코팅 지그(45)에 전극 유닛만이 설치될 수 있다.
위에서 설명된 것처럼, 코팅 지그(41, 42, 43, 45)는 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
아래에서 위와 같은 코팅 지그(41, 42, 43, 45)에 의하여 아노다이징 공정이 진행되는 과정에 대하여 설명된다.
도 5a는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록에 제조 과정에서 표면 처리의 실시 예를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 원격 플라즈마 소스 블록의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 제조를 위하여 위에서 설명된 것처럼 서브 블록이 성형되어 내부 곡면이 가공될 수 있다(S51). 그리고 서브 블록의 내부 곡면 및 표면에 대하여 표면 처리 공정이 진행될 수 있다. 표면 처리 공정은 조도(roughness)를 조절하기 위한 샌드블라스트 공정(S52); 표면의 광택을 위한 에칭 공정(Cleaning)(S53); 표면의 평탄 수준을 조절하여 양극 산화 반응을 보조하기 위한 화학 처리 공정(S54); 각각의 서브 블록에서 코팅 용액의 주입 경로를 설정하여 유동 경로를 결정하는 공정(S55); 결정된 유동 경로에 따라 코팅 지그를 배치하는 공정(S56); 및 서브 블록의 내부 및 외부의 아노다이징 코팅을 위한 양극 산화 공정(S57); 및 양극 산화가 된 서브 블록의 건조 및 열처리하는 공정(S45)을 포함할 수 있다.
내부 곡면은 위에서 설명된 방법과 동일 또는 유사한 방법으로 이루어질 수 있고 이에 따라 내부 경로의 꺾인 지점이 곡면으로 가공될 수 있다. 내부 곡면이 가공되면(S51), 샌드 블라스트 공정이 진행될 수 있다. 샌드블라스트 공정(S52)은 예를 들어 압축 공기 분사 또는 원심력에 의하여 진행될 수 있고 금강사 분말로 진행될 수 있다. 금강사 분말의 평균 직경은 표면 처리가 되어야 할 조도(roughness) 수준을 기준으로 결정될 수 있고 예를 들어 10 내지 100 의 직경을 가질 수 있고 샌드블라스트 머신에 의하여 진행될 수 있다. 샌드블라스트 공정이 완료되면(S52) 알칼리 에칭 공정(S53)이 진행될 수 있다. 알칼리 에칭 공정은 예를 들어 수산화나트륨 또는 불화나트륨 수용액에서 진행될 수 있고 서브 블록을 30 내지 80 의 온도의 3 내지 6 %의 농도를 가지는 수산화나트륨 수용액 또는 불화나트륨 수용액에 5 내지 30 초 동안 담그는 방법으로 진행될 수 있다. 그리고 서브 블록은 건조가 되어 화학 연마가 될 수 있다(S54). 화학 연마는 황산, 질산 또는 인산과 같은 산 용액에서 1 내지 5 분간 70 내지 90 의 온도에서 처리하는 방법으로 이루어질 수 있다. 실질적으로 화학 연마 처리 공정에서 처리 온도는 표면 처리 두께에 따라 표면 특성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 예를 들어 20 내지 80 의 두께로 아노다이징 처리를 하는 경우 80 내지 95 의 황산으로 3 내지 5 분간 표면 처리를 하면 매끄러운 표면을 얻을 수 있고 이로 인하여 플라즈마 이동성이 확보될 수 있다.
화학 연마 공정이 완료되면(S54) 아노다이징 용액의 유동 경로가 결정될 필요가 있다(S55). 유동 경로의 결정에 따라 서브 블록에서 아노다이징 용액의 주입 경로가 설정될 수 있다. 그리고 결정된 유동 경로에 따라 위에서 설명된 코팅 지그가 형성될 수 있다. 그리고 각각의 코팅 지그가 서브 블록에 배치될 수 있다(S56). 각각의 서브 블록에 코팅 지그가 배치되면(S56), 양극 산화 공정이 진행될 수 있다(S57). 양극 산화 공정은 서브 블록이 양극이 되고 그리고 10 내지 20 % 농도의 황산 용액에서 20 내지 60 분 동안 진행될 수 있다. 캐소드(양극)로 백금 또는 로듐 전극과 같은 것이 사용될 수 있고 예를 들어 처음 5 내지 10 분간 5 내지 10 V의 전압이 인가되고 그리고 이후 점차적으로 전압을 상승시켜 30 내지 40 V의 전압에서 양극 산화 공정이 진행되도록 할 수 있다. 이와 같은 양극 산화 공정을 통하여 10 내지 100 의 산화알루미늄 피막이 서브 블록의 표면에 형성될 수 있다. 양극 산화 공정이 완료되면(S57) 건조 및 열처리 공정이 진행될 수 있다(S58). 열처리 공정은 산화알루미늄 피막 내부의 조직을 치밀하도록 하고 예를 들어 300 내지 500 에서 30 내지 60 초간 빠르게 열처리가 될 수 있다. 이후 표면 처리가 된 서브 블록이 결합되어 원격 플라즈마 소스 블록이 만들어질 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 원격 플라즈마 소스 블록의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5b를 참조하면, 제1 서브 블록(50) 및 제2 서브 블록(50b)에 형성된 경로가 결합되면서 하나의 경로가 형성되면서 이와 동시에 외부 연결 통로가 형성될 수 있다. 점화 플러그 배치 공간과 연결되는 점화 플러그 배치 통로(56)에 점화 플러그가 설치되고 그리고 세정 가스는 입구(52)를 통하여 유입될 수 있다. 그리고 내부에 배치된 플라즈마 생성 유닛에 의하여 생성된 플라즈마는 체결 블록(57, 58)의 결합에 의하여 형성된 내부 경로를 통하여 이동될 수 있다. 그리고 이동된 플라즈마는 출구를 통하여 배출되어 진공 챔버 또는 공정 챔버로 이동될 수 있다. 이와 같이 제조된 원격 플라즈마 소스 블록은
(i) 52 내지 58 의 아노다이징 코팅 두께;
(ii) 10 이하의 서로 다른 두 점에서 아노다이징 코팅 두께의 차이
(iii) 1230 V 이상의 내전압
(iv) 30 내지 50 의 온도에서 8 내지 12 % 알칼리 용액에 대한 500 sec 이상의 내저항 시간; 및
(v) 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법은 아노다이징에 의한 표면 처리에 의하여 플라즈마 접촉 표면의 물리적 또는 화학적 손상이 방지되도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 플라즈마 소스 블록의 제조 방법은 원활한 플라즈마의 이동성이 확보되도록 하는 것에 의하여 플라즈마가 적절하게 발생되도록 하면서 플라즈마 소스 블록의 내구성이 향상되도록 한다는 장점을 가진다.
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.
20: 원격 플라즈마 소스 블록
20a, 20b: 제1, 2 서브 블록 21a, 21b: 블록 몸체
22, 23: 제1,2 경로 24a, 24b: 제3,4 경로
25: 설치 공간 26: 배치 공간
27: 연결 블록 30: 가공 툴
31: 커터 유닛 32: 결합 유닛
41, 42, 43, 44: 코팅 지그 47: 유동 제어 유닛
52: 입구 56: 점화 플러그 배치 통로
57, 58: 체결 블록
311a, 311b: 제1,2 코어 311c: 중심 경계선
312, 313: 제1,2 커터 312b, 313b: 절단 날
312c, 313c: 배면 몸체 321: 삽입 부재
322: 연결 부위 323: 고정 부재
411, 421, 431, 451: 유동 튜브
412, 422, 432: 전극 유닛
413, 423, 433, 453: 밀폐 블록
414, 424: 끼움 블록 425: 차폐 벽
471: 제어 튜브 472: 제어 커넥터
473: 제어 밸브
C1: 경로 중심 CP: 경계 면
20a, 20b: 제1, 2 서브 블록 21a, 21b: 블록 몸체
22, 23: 제1,2 경로 24a, 24b: 제3,4 경로
25: 설치 공간 26: 배치 공간
27: 연결 블록 30: 가공 툴
31: 커터 유닛 32: 결합 유닛
41, 42, 43, 44: 코팅 지그 47: 유동 제어 유닛
52: 입구 56: 점화 플러그 배치 통로
57, 58: 체결 블록
311a, 311b: 제1,2 코어 311c: 중심 경계선
312, 313: 제1,2 커터 312b, 313b: 절단 날
312c, 313c: 배면 몸체 321: 삽입 부재
322: 연결 부위 323: 고정 부재
411, 421, 431, 451: 유동 튜브
412, 422, 432: 전극 유닛
413, 423, 433, 453: 밀폐 블록
414, 424: 끼움 블록 425: 차폐 벽
471: 제어 튜브 472: 제어 커넥터
473: 제어 밸브
C1: 경로 중심 CP: 경계 면
Claims (3)
- 서로 결합이 되어 내부에서 발생되는 플라즈마의 이동을 유도할 수 있는 서브 블록을 형성하는 단계;
상기 플라즈마의 이동을 위한 내부 경로를 가공하는 단계;
상기 내부 경로에서 꺾임 면을 미리 결정된 곡률 반지름에 따라 가공하는 단계;
상기 내부 경로를 미리 결정된 특성 수준에 따라 아노다이징을 하는 단계; 및
상기 아노다이징이 서브 블록의 표면을 연마하는 단계를 포함하는 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 미리 결정된 특성 수준은 1230 V 이상의 내전압, 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류 및 아노다이징 두께의 편차 10 가 되는 것을 포함하는 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법.
- 서로 결합되어 플라즈마의 이동 경로를 형성하는 두 개의 서브 블록으로 이루어지는 원격 플라즈마 소스 블록에 있어서,
상기 서브 블록에 형성된 이동 경로의 꺾인 부분은 곡면 경로를 형성하면서 아노다이징이 되고,
상기 각각의 서브 블록의 물리 특성은
(i) 52 내지 58 의 아노다이징 코팅 두께;
(ii) 10 이하의 서로 다른 두 점에서 아노다이징 코팅 두께의 차이
(iii) 1230 V 이상의 내전압
(iv) 30 내지 50 의 온도에서 8 내지 12 % 알칼리 용액에 대한 500 sec 이상의 내저항 시간; 및
(v) 500 내지 1000 V에서 4 이하의 누설 전류가 되는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 소스 블록.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150001014A KR101640560B1 (ko) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록 |
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| KR1020150001014A KR101640560B1 (ko) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 원격 플라즈마 소스 블록의 아노다이징 처리 방법 및 그에 의한 원격 플라즈마 소스 블록 |
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|---|---|
| KR20160084605A true KR20160084605A (ko) | 2016-07-14 |
| KR101640560B1 KR101640560B1 (ko) | 2016-07-18 |
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|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR101640560B1 (ko) |
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| KR101093742B1 (ko) | 2010-11-22 | 2011-12-19 | (주)뉴젠텍 | 원격 플라즈마 소스 블록의 가공방법 및 가공방법에 사용되는 가공부재 |
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- 2015-01-06 KR KR1020150001014A patent/KR101640560B1/ko active IP Right Grant
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101640560B1 (ko) | 2016-07-18 |
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