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KR20220133962A - 코팅 장치 및 그의 코팅 방법 - Google Patents

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KR20220133962A
KR20220133962A KR1020227029679A KR20227029679A KR20220133962A KR 20220133962 A KR20220133962 A KR 20220133962A KR 1020227029679 A KR1020227029679 A KR 1020227029679A KR 20227029679 A KR20227029679 A KR 20227029679A KR 20220133962 A KR20220133962 A KR 20220133962A
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South Korea
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plasma excitation
substrate
monomer
electrode
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지안 종
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지앙수 페이보레드 나노테크놀로지 컴퍼니., 리미티드
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Abstract

코팅 장치 및 코팅 방법. 코팅 장치는, 반응 챔버(10), 지지 프레임(40), 단일 방출 소스(20), 및 플라즈마 여기 소스(30)를 포함한다. 지지 프레임(40)은, 베이스 재료(90)를 지지하기 위한 지지 영역(411)을 구비한다. 단일 방출 소스(20)는, 반응 챔버(11) 내로 필름층 형성 재료(201)를 유도하기 위한 방출 유입구(21)를 구비한다. 플라즈마 여기 소스(30)는, 필름층 형성 재료(201)를 활성화하도록 배치되며, 지지 프레임(40)의 지지 영역(411)은, 단일 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 위치되고, 따라서 필름층이, 베이스 재료의 표면 상에 균일하게 형성되며, 그리고 증착 속도가 증가된다.

Description

코팅 장치 및 그의 코팅 방법
본 개시는, 증착 코팅에 관한 것으로, 특히, 코팅 형성 프로세스 도중에 코팅 형성 재료의 과도한 분해를 방지하도록, 코팅 형성 재료의 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 배치되도록 마련되는, 기판 상에 코팅을 도포 및 형성하기 위한, 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것이다.
코팅 장치는, 그로 인해, 소수성, 친수성, 소유성, 녹 저항성, 곰팡이 저항성, 습기 저항, 전기 및 열 전도성, 생물의학적, 광학적 및 마찰 속성들과 같은, 기판의 다양한 속성들을 개선하도록, 이에 국한되는 것은 아니지만, 금속, 유리, 세라믹, 중합체, 섬유, 분말, 및 반도체를 포함하는 재료들로 이루어지는, 기판의 표면 상에 중합체 코팅 또는 얇은 코팅을 형성하도록 배치된다.
전형적인 코팅 장치가, 플라즈마 기상 증착 방법(PECVD: 플라즈마 Enhanced Chemical Vapor Deposition: 플라즈마 향상 화학적 기상 증착)을 활용하며, 그리고 일반적으로, 기상 코팅 형성 물질을, 기판(들)이 그 내부에 놓이는, 진공 챔버에 도입하도록 제조되어, 중합체 코팅이 기판(들)의 표면(들) 상에 형성되도록 한다. 더욱 구체적으로, 이에 국한되는 것은 아니지만, 유기 재료, 유기 실리콘 재료, 무기 재료, 및 이상의 것들의 조합들을 포함할 수 있는, 기상의 코팅 형성 재료는, 다양한 유형의 반응성 전구체 종들을 생성하기 위해 전기 에너지를 단량체로 방출함에 의해 플라즈마 상태에 놓이도록 활성화되는, 단량체 기체 또는 단량체 증기이다. 이때, 반응성 전구체 종들과 단량체 사이, 또는 반응성 전구체 종들 자체들 사이의 반응이, 일어나며, 그리고 중합체 얇은 코팅이, 후속적으로, 기판(들)의 표면(들) 상에 증착 및 형성된다.
단량체는, 반응성 전구체 종들을 생성하기 위해 여기되어야 하지만, 플라즈마 여기 매체에 대한 단량체의 과도한 노출은, 단량체의 과도한 분해로 이어질 수 있으며, 따라서 증착 속도 및 중합체 코팅의 균일성이 부정적으로 영향을 받을 수 있을 것이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기존의 코팅 장치가, 챔버 몸체(1), 챔버 몸체(1) 내로 코팅 형성 재료를 도입하기 위한 코팅 형성 재료의 방출 소스(2), 및 코팅 형성 재료를 여기하기 위해 코팅 형성 재료에 전기 에너지를 인가하기 위한 플라즈마 여기 소스(3)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 기판(4)이, 플라즈마 여기 소스(3)의 대향하는 전극들 사이에 배열된다. 코팅 형성 재료는, 반응성 전구체 종들을 생성하기 위한 여기 프로세스를 겪도록, 플라즈마 여기 소스(3)의 대향하는 전극들 사이의 공간 내로 분산된다. 코팅 형성 재료가 플라즈마 여기 소스(3)의 영향 하에서 여기되며 그리고 이어서 플라즈마 여기 소스(3) 내에 배치되는 기판들(4) 상에 증착되기 때문에, 코팅 형성 재료는, 과도하게 분해될 수 있을 것이다. 부가적으로, 플라즈마 여기 소스(3)의 전극들 사이의 기판들(4)의 노출은 또한, 기판들(4)에 대한 손상을 야기할 수 있을 것이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 다른 기존의 코팅 장치가, 챔버 몸체(1), 코팅 형성 재료의 방출 소스(2), 및 코팅 형성 재료의 방출 소스(2)와 코팅될 기판들(4) 사이에 배치되는 플라즈마 여기 소스(3)를 포함한다. 코팅 프로세스 도중에, 코팅 형성 재료는, 기판들(4)에 도달하기 이전에 반응성 전구체 종들을 생성하기 위한 여기 프로세스를 거치기 위해, 플라즈마 여기 소스(3)의 대향하는 전극들 사이의 공간을 통해 통과하도록 요구된다.
"원격 기판을 코팅하기 위한 여기 매질로의 전구체의 원자화"로 명칭이 부여된 미국 특허번호 US7,968,154B2, 및 "적어도 하나의 기판 상에의 코팅 형성 재료의 도포"로 명칭이 부여된 미국 특허번호 US8,029,872B2는, 기화된 단량체 소스 및 플라즈마 여기 매체를 포함하는, 그러한 코팅 장치를 개시한다. 기판 및 기화된 단량체 소스는, 개별적으로, 플라즈마 여기 매체의 2개의 대향하는 측면 상에 위치되며, 그리고 기화된 단량체 소스는, 플라즈마 여기 매체를 통해 통과하며, 그리고 이어서, 중합체 코팅을 형성하기 위해 플라즈마 여기 매체의 반대편 측면 상의 기판 표면 상에 증착된다. 따라서, 기화된 단량체는, 단지 플라즈마 여기 매체를 통해 통과한 이후에, 기판의 표면 상에 증착될 수 있다는 것이, 확인될 수 있다. 플라즈마 여기 매체는, 비교적 긴 시간 내에 기화된 단량체의 비교적 큰 부분을 분해할 수 있을 것이고, 따라서, 기화된 단량체의 과도한 분해가 일어날 수 있으며, 그리고 그에 따라, 형성된 코팅은, 기화된 코팅 형성 재료의 화학적 속성들을 거의 유지하지 않을 것이다.
"복수-소스 저전력 저온 플라즈마 중합 코팅 장치 및 방법"으로 명칭이 부여된 미국 특허출원번호 US16/095179는, 단일의 대면적 및 고출력 고주파 방전 소스에 의해서가 아니라, 복수의 소면적 및 저출력 광 소스들을 조합함에 의해 고주파 방전을 생성하는, 코팅 장치를 개시한다. 그러나, 이러한 방법은, 단량체의 화학적 단량체 구조를 여전히 어느 정도까지 과도하게 파괴하며, 형성된 중합체 코팅의 만족스럽지 못한 품질을 야기하며, 그리고 장치는, 구조적으로 비교적 복잡하며 그리고 조립하기에 어렵다.
본 개시의 하나의 주된 장점은, 플라즈마 중합 코팅 방법 도중에, 기판이, 코팅 형성 재료를 과도하게 손상시키지 않는 가운데, 그의 표면 상에 형성되는 코팅을 구비하도록 적응되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 코팅될 기판이, 챔버 몸체 내로 코팅 형성 재료를 도입하기 위한 단량체 방출 소스와 코팅 형성 재료를 여기하기 위한 플라즈마 여기 소스 사이에 배치되도록 마련되고, 따라서 기상의 단량체 또는 증기상의 단량체로서의 코팅 형성 재료가, 그에 따라 코팅 형성 재료의 과도한 분해를 감소시키도록, 기판에 도달하기 이전에 플라즈마 여기 소스를 통해 통과하도록 요구되지 않는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 코팅될 기판이, 코팅 형성 재료의 적어도 일부분이, 플라즈마 여기 소스에 도달하기 이전에, 기판이 배치되는 영역에 도달하며, 따라서 모든 코팅 형성 재료가 기판에 도달하기 이전에 플라즈마 여기 소스를 통해 통과하도록 요구되지 않는 방식으로, 플라즈마 여기 소스에 대한 것보다 단량체 방출 소스에 대해 더 작은 거리를 갖는 위치에 배치되도록 마련되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 단량체 방출 소스, 기판을 지지하기 위한 지지 프레임, 및 플라즈마 여기 소스가, 그에 따라 기판의 표면 상에 형성되는 중합체 코팅의 품질을 향상시키도록, 단량체의 다른 부분이 반응성 전구체 종들로 아직 분해되지 않은 가운데, 플라즈마 여기 소스에 도달하는 단량체의 비율로부터 야기되는, 반응성 전구체 종들 사이의 요구되는 레벨의 반응을 유지하도록 구성되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 코팅될 기판이, 기판의 표면 상에 증착되는 형성된 중합체 재료의 조성을 제어 및 조절하도록 하기 위해, 기판과 플라즈마 여기 소스 사이의 거리를 조절하기 위해 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에서 이동 가능한, 지지 프레임 상에 지지될 수 있는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 플라즈마 여기 소스가, 복수의 기판이 플라즈마 여기 소스 둘레에 배열될 수 있는 가운데, 챔버 몸체의 반응 챔버의 실질적으로 중앙의 위치에 제공되고, 챔버 몸체의 내측 벽에 인접한 위치에서 단량체 방출 소스로부터 방출될 수 있는, 코팅 형성 재료는, 반응 챔버 내로 방사상으로 분산되며, 그리고 플라즈마 여기 소스에 도달하기 이전에 기판이 배치되는 영역을 통해 통과해야만 하는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 기판을 지지하기 위한 지지 프레임은, 기판의 표면 상에 형성되는 중합체 코팅의 균일성을 개선하도록 하기 위해, 기판과 플라즈마 여기 소스 사이의 상대적 위치를 변경하도록 그리고 또한 반응 챔버 내로 분산되는 증기상의 코팅 형성 재료를 교반하는 역할을 하도록, 반응 챔버 내에서 플라즈마 여기 소스에 대해 회전하는 회전형 프레임을 포함하도록 구현되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 기판과 코팅 형성 재료의 단량체 방출 소스 사이의 상대적 이동이, 제어 가능하고, 그에 따라, 플라즈마 여기 소스에 의한 여기의 영향 없이, 기판에 도달하는 코팅 형성 재료의 양을 조절하도록 하고, 따라서 반응성 전구체 종들 및 단량체가 완전히 반응할 수 있도록 하여, 고품질의 중합체 코팅이 기판의 표면의 상에 증착되는 것을 가능하게 하는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 기판과 플라즈마 여기 소스 사이의 상대적 이동이, 표면에 도달하는 반응성 전구체 종들의 양을 제어하기 위해, 중합체 코팅이 기판의 표면 상에 형성되기 이전에 반응성 전구체 종들과 단량체 사이의 충분한 반응을 허용하기 위해, 제어 가능한 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 일부 실시예에 따라, 기판은, 기판과 플라즈마 여기 소스 사이의 상대적 위치를 조절하기 위해, 기판의 표면 상에 중합체 코팅을 형성하도록 하기 위한, 기판에 도달하는 반응성 전구체 종들과 단량체의 양을 조절하기 위해, 자체의 중심축을 중심으로 그리고 또한 회전형 프레임을 따라 회전 가능한 지지 프레임 상에 지지되도록 마련되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 그로 인해 코팅 프로세스 도중에 플라즈마 여기 소스에 의한 기판에 대한 손상을 회피하도록, 코팅될 기판은, 플라즈마 여기 소스 외부에 배열되도록 마련되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 코팅이 기판의 표면 상에 균일하게 형성되며, 그리고 증착 속도가 증가되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 그로 인해 폐기물을 회피하고 비용을 감소시키도록, 중합체 코팅을 형성하기 위한 코팅 형성 재료의 활용량이, 증가되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 그로 인해 중합체 코팅의 우수한 성능을 보장하도록, 중합체 코팅의 분자 구조에서의 이식 성장(graft growth) 및 가교가 향상되며, 그리고 중합체 코팅의 분자 구조의 무결성이 달성되는 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점은, 장치가, 구조적으로 단순하며 그리고 운영 및 유지하기에 용이한 것인, 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 장점들 및 특징들이, 뒤따르는 상세한 설명으로부터 완전히 실시될 것이며, 그리고 첨부 특허청구범위에 특별히 지적되는 수단 및 도구들의 조합들에 의해 구현될 수 있을 것이다.
본 개시의 하나의 양태에 따르면, 상기한 그리고 다른 목적들 및 장점들을 달성할 수 있는, 본 개시의 기판의 표면 상에 코팅을 형성하기 위한 코팅 장치가, 챔버 몸체, 단량체 방출 소스 및 플라즈마 여기 소스를 포함한다. 챔버 몸체는, 반응 챔버를 구비하고, 챔버 몸체는, 기판을 배치하기 위한 기판 배치 영역을 구비한다. 단량체 방출 소스는, 챔버 몸체의 반응 챔버 내로 코팅 형성 재료를 도입하기 위한, 방출 유입구를 구비한다. 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료를 여기하기 위해, 챔버 몸체의 반응 챔버 내에 제공되고, 기판 배치 영역은, 기판이 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 배열되도록 마련되는 방식으로, 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 위치된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 본 개시는, 기판의 표면 상에 코팅을 형성하기 위한 코팅 장치로서, 반응 챔버, 지지 프레임, 단량체 방출 소스, 및 플라즈마 여기 소스를 포함하는 것인, 코팅 장치를 제공한다. 지지 프레임은, 챔버 몸체의 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 지지 영역을 구비한다. 단량체 방출 소스는, 챔버 몸체의 반응 챔버 내로 코팅 형성 재료를 도입하기 위한, 방출 유입구를 구비한다. 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료를 여기하기 위해, 챔버 몸체의 반응 챔버 내에 제공되고, 지지 프레임의 지지 영역은, 기판이 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 배열되게 마련되도록, 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 위치된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 본 개시는, 기판의 표면 상에 코팅을 형성하기 위한 코팅 방법으로서, 뒤따르는 단계들을 포함하는 것인, 코팅 방법을 제공한다:
(a) 챔버 몸체의 반응 챔버 내에서 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이의 위치에 기판을 배열하는 단계; 및
(b) 플라즈마 여기 소스의 영향 하에서 기판의 표면 상에 중합체 코팅을 형성하기 위해, 단량체 방출 소스를 통해 반응 챔버 내로 코팅 형성 재료를 도입하는 단계.
본 개시의 추가의 목적들 및 장점들이, 뒤따르는 설명 및 도면들에 대한 이해에 의해 완전히 실시될 것이다.
본 개시의 이러한 그리고 다른 목적들, 특징들, 및 장점들이, 뒤따르는 상세한 설명, 도면들, 및 특허청구범위에 의해 완전히 실시될 것이다.
도 1a는 기존의 코팅 장치의 개략도이다.
도 1b는 다른 기존의 코팅 장치의 개략도이다.
도 2a는 본 개시의 제1 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 2b는, 코팅 장치가 코팅 방법을 구현하기 위해 기판과 함께 배치되는 것을 예시하는, 본 개시의 이상의 제1 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 2c는 본 개시의 이상의 제1 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 2d는 본 개시의 이상의 제1 바람직한 실시예의 다른 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 3a는 본 개시의 제2 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 3b 및 도 3c는, 지지 프레임이, 기판을 유지하며 그리고 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에서 이동하는 것을 예시하는, 본 개시의 이상의 제2 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도들이다.
도 4a는 본 개시의 이상의 제2 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 4b는 본 개시의 이상의 제2 바람직한 실시예의 다른 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는, 지지 프레임이, 플라즈마 여기 소스와 함께 설치되며 그리고, 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에서 이동하도록, 기판을 유지하는 것을 예시하는, 본 개시의 이상의 제2 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도들이다.
도 6a 및 도 6b는, 지지 프레임이, 단량체 방출 소스 근처로 또는 그로부터 멀리 이동하도록, 기판을 유지하는 것을 예시하는, 본 개시의 이상의 제2 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도들이다.
도 7은 본 개시의 제3 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 8a는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 8b는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 개략적 분해도이다.
도 8c는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 지지 프레임 및 플라즈마 여기 소스의 개략적 사시도이다.
도 8d는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 플라즈마 여기 소스의 개략적 사시도이다.
도 8e는 도 8b의 A-A 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 9a는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 다른 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 원리에 대한 개략도이다.
도 9b는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 다른 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 개략적 분해도이다.
도 9c는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 다른 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 지지 프레임 및 플라즈마 여기 소스의 개략적 사시도이다.
도 9d는 도 9b의 B-B 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 10a는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 제3 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 개략적 분해도이다.
도 10b는 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 제3 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 지지 프레임 및 플라즈마 여기 소스의 개략적 사시도이다.
도 10c는 도 10b의 C-C 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 11은 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 제4 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 개략적 구조도이다.
도 12는, 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 이상의 제3 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치의 개략적 구조를 사용함에 의해 코팅되는, 4가지 예의 얇은 코팅들의 두께 및 물 접촉 각도에 대한 테스트의 결과 표를 도시한다.
도 13은 본 개시의 제4 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 개략적 모듈 다이어그램이다.
도 14는 본 개시의 이상의 제4 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 구조적 블록 다이어그램이다.
도 15는 본 개시의 제1 변형 실시예에 따른 코팅 장치의 개략적 구조도이다.
도 16은 본 개시의 제2 변형 실시예에 따른 코팅 장치의 개략적 구조도이다.
도 17은 본 개시의 제2 변형 실시예에 따른 코팅 장치의 변형 구현예의 개략적 구조도이다.
도 18은 본 개시의 제2 변형 실시예에 따른 코팅 장치의 변형 구현예의 공전 프레임(revolution frame)의 개략적 모듈 다이어그램이다.
뒤따르는 설명은, 당업자가 본 개시를 구현하는 것을 가능하게 하도록, 본 개시를 개시하는 역할을 한다. 뒤따르는 설명 내의 바람직한 실시예들은, 단지 예로서 주어지며, 그리고 다른 명백한 변형들이, 당업자에게 일어날 것이다. 뒤따르는 설명에 한정되는 본 개시의 기본적 원리들은, 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 다른 실시예들, 변형예들, 수정예들, 균등물들, 및 다른 기술적 해법들에 적용될 수 있을 것이다.
본 개시의 맥락에서, 용어들 "종방향", "횡방향", "위쪽", "아래쪽", "전방", "후방", "좌측", "우측", "수직", "수평", " 상부", "하부", "내측", "외측" 등으로 지시되는 배향 또는 위치 관계들은, 도면들에 예시된 것을 기초로 한다는 것이, 당업자에게 인식되어야 할 것이다. 부가적으로, 이러한 용어들은, 수단 또는 요소가 특정 배향을 가져야만 하는 것으로 또는 특정 배향으로 구성 및 작동되어야만 하는 것으로 언급된 것으로 지시하거나 또는 의미하는 것이 아니라, 단지 본 개시를 설명하는 편의를 위한 그리고 설명을 단순화하기 위한 것이며, 그리고 그에 따라 이상의 용어들은 본 개시를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
용어 "부정관사(a 또는 an)"는, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"으로 해석되어야 하고, 즉, 일 실시예에서, 요소의 개수는 하나일 수 있으며, 그리고 다른 실시예에서, 상기 요소의 개수는 복수일 수 있고, 그리고 용어 "부정관사”는, 개수에 관한 제한으로서 해석되지 않아야 한다는 것이, 이해되어야 한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 형성하기 위한 신규의 플라즈마 중합 코팅 방법을 구현하도록 배열되는, 코팅 장치가, 본 개시의 제1 바람직한 실시예에 따라 설명된다. 더욱 구체적으로, 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 한정하는 챔버 몸체(10), 반응 챔버(11)와 소통되며 그리고 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 단량체 또는 단량체 증기로서 코팅 형성 재료(201)를 도입하기 위해 사용되는 단량체 방출 소스(20), 및 플라즈마 여기 소스(30)로서, 플라즈마 여기 소스(30)가, 반응성 전구체 종들을 형성하기 위해 코팅 형성 재료(201)를 분해하도록 하기 위해, 코팅 형성 재료(201)를 여기하도록 코팅 형성 재료(201)에 전기 에너지를 인가하여, 코팅 형성 재료(201)가 플라즈마 상태로 활성화되도록 하고, 그로 인해 반응성 전구체 종들과 단량체 사이의 반응 뿐만 아니라, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 반응성 전구체 종들 사이의 반응을 유도하여, 중합체 코팅(92)이 이어서 기판(90)의 표면(91) 상에 증착 및 형성되도록 하는 방식으로, 플라즈마를 형성하기 위해 반응 챔버(11) 내부에 유도된 전기장을 생성하도록 작동 가능한 것인, 플라즈마 여기 소스(30)를 포함한다.
도 2b에 도시된 바와 같은, 본 개시의 이러한 바람직한 실시예에 따르면, 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의, 단량체 방출 소스(20)로부터 떨어진 위치에, 배열된다. 챔버 몸체(10)는, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배열되는 기판 배치 영역(12)을 구비하고, 따라서 기판들(90) 중의 적어도 하나가, 본 개시의 플라즈마 중합 코팅 방법에서 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 형성하도록 하기 위해, 반응 챔버(11) 내에서 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배열되도록 마련된다.
상응하게, 기판(90)의 플라즈마 중합 코팅 방법에서, 하나 이상의 기판(90)이, 단량체 방출 소스(20)가 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)의 제1 측부에 배열되며 그리고 플라즈마 여기 소스(30)가 기판(90)의 반대편 제2 측부에 위치되어, 코팅 형성 재료(201)가 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 방출될 때, 코팅 형성 재료(201)가, 코팅 형성 재료(201)의 과도한 분해를 회피하도록 하기 위해, 기판(90)에 도달하기 이전에 플라즈마 여기 소스(30)를 통해 통과해야만 하지 않는 방식으로, 기판 몸체(11)의 기판 배치 영역(12)에 제공될 수 있을 것이다.
구체적으로, 단량체 방출 소스(20)가 코팅 형성 재료(201)를 방출하도록 작동될 때, 코팅 형성 재료(201)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 분산되며, 그리고 먼저 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)에 도달하고, 코팅 형성 재료(201)의 단지 일부분만이, 분해시키기 위해, 중합시키기 위해, 그리고 중합체 코팅(92)을 형성하도록 기판의 표면(91) 상에 증착시키기 위해, 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 여기된다.
본 개시의 플라즈마 중합 코팅 방법에서, 기판(90)이 단량체 방출 소스(20)로부터 플라즈마 여기 소스(30)로 유동하는 코팅 형성 재료(201)의 유동 경로에 배치되도록 마련되기 때문에, 그리고 기판(90)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 거리가, 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 거리보다 작기 때문에, 모든 코팅 형성 재료(201)가, 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 여기되는 것은 아니며, 그로 인해 코팅 형성 재료(201)의 과도한 분해를 회피하도록 한다.
기판(90)은, 직접적으로 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)에 배치될 수 있을 것이다. 대안적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(90)이, 지지 프레임(40) 상에 배치될 수 있으며, 그리고 이어서, 복수의 기판(90)으로 적재된 지지 프레임(40)은, 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)에 배치되며 그리고 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 수용된다. 대안적으로, 지지 프레임(40)은, 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)에 배치되며 그리고 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 수용되며, 그리고 이어서, 복수의 기판(90)이, 지지 프레임(40) 상에 배치된다. 다른 실현 가능한 모드에서, 지지 프레임(40)은, 챔버 몸체(10)에 설치되며 그리고 반응 챔버(11) 내에 배치되고, 그리고 복수의 기판(90)이, 코팅 프로세스에서 지지 프레임(40) 상에 배치된다.
지지 프레임(40)은, 복수 층의 기판(90)을 지지하기 위한 복수의 지지 플랫폼을 포함할 수 있는, 유지 프레임(41)을 포함한다. 유지 프레임(41)은, 기판(90)을 배치 및 지지하기 위한 지지 영역(411)을 구비하며, 그리고 지지 영역(411)은, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배열된다. 실현 가능한 모드에서, 전체 지지 프레임(40)이 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배열되지 않을 수 있지만, 기판(90)을 지지하기 위한 지지 프레임(40)의 지지 영역(411)은, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배열되며, 그리고 지지 프레임의 지지 영역(411) 상에 배치되는 기판(90)은, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에 배치될 수 있을 것이다.
당업자는, 챔버 몸체(10)의 기판 배치 영역(12)이, 하나 이상의 기판(90)을 직접적으로 지지하기 위한 영역이거나, 또는 하나 이상의 기판(90)을 적재하도록 마련되는 지지 프레임(40)을 지지 및 수용하기 위한 영역이라는 것을, 이해해야 한다.
본 개시의 챔버 몸체(10)는, 반응 챔버(11)를 한정하는 하우징이다. 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)의 단면은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 원형, 타원형, 직사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형, 십각형과 같은, 다각형일 수 있을 것이다. 이러한 바람직한 실시예의 예로서, 챔버 몸체(10)는, 직사각형 반응 챔버(11)를 갖도록 구성된다. 단량체 방출 소스(20)는, 직사각형 반응 챔버(11)의 제1 측부에 배열되며, 그리고 플라즈마 여기 소스(30)는, 직사각형 반응 챔버(11)의 반대편 제2 측부에 배열될 수 있을 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 플라즈마 여기 소스(30)가 단량체 방출 소스(20)로부터 떨어져 있는 가운데, 단량체 방출 소스(20)는, 챔버 몸체(10)의 제1 측벽(101)에 인접하게 배열될 수 있으며, 그리고 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 제2 측벽(102)에 배열되고, 더불어 제2 측벽(102)은, 챔버 몸체(10)의 제1 측벽(101)에 대해 반대편에 놓인다.
단량체 방출 소스(20)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 도입하기 위한, 적어도 하나의 방출 유입구(21)를 구비한다. 방출 유입구(21)는, 챔버 몸체(10)의 벽 상에 형성되며 그리고 챔버 몸체(10)의 벽 층을 관통한다. 선택적으로, 방출 유입구(21)는, 챔버 몸체(10) 내에 내장되는 공급 노즐 내에 형성될 수 있을 것이다. 선택적으로, 방출 유입구(21)는, 공급 노즐 내에 형성되고, 급송 헤드가, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)로 연장되도록, 급송 파이프의 원위 단부에 위치된다.
본 개시의 이러한 바람직한 실시예에 따르면, 코팅 장치는, 추가로, 단량체 방출 소스(20)로 코팅 형성 재료(201)를 공급하기 위한 단량체 공급 유닛(50)을 포함한다. 더욱 구체적으로, 이러한 바람직한 실시예의 단량체 공급 유닛(50)은, 코팅 형성 재료(201)의 원재료(202)를 저장하기 위한 재료 저장체(51), 원재료(202)를 기화시키기 위한 기화기(52), 및 재료 저장체(51)로부터 단량체 방출 소스(20)로 원재료(202)를 운반하기 위해 사용되는 운반 파이프 시스템(53)을 포함한다. 따라서, 단량체 방출 소스(20)에 의해 방출되는 코팅 형성 재료(201)는, 기화된 단량체 재료이다. 코팅 형성 재료(201)의 원재료(202)는, 단일의 또는 혼합된 액체 또는 액체/고체 슬러리일 수 있으며, 그리고 기화기(52)는, 무화기, 및 가열 수단, 초음파 노즐, 또는 분무기를 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기화기(52)는, 기화된 단량체 재료를 생성하기 위해 운반 파이프 시스템(53) 내에서 원재료(202)를 가열하도록 제공되는, 가열 수단을 포함할 수 있을 것이다. 가열 수단은, 운반 파이프 시스템(53) 내의 어느 곳에나 제공될 수 있을 것이다. 구체적으로, 가열 수단은, 단량체 방출 소스(20)에 대응하는 위치에 제공될 수 있고, 따라서, 액체 상태의 원재료(202)가 단량체 방출 소스(20)로 운반될 때, 원재료(202)는, 가열 수단에 의해 가열될 것이며, 그리고 반응 챔버(11) 내로 방출되는 기화된 단량체 재료를 생성할 것이다.
코팅 형성 재료(201)의 원재료(202)는, 분말일 수 있으며, 그리고 기화기(52)는, 평평한 제트의 기체 제트 기화기일 수 있을 것이다. 부가적으로, 캐리어 기체가, 또한, 코팅 형성 재료(201)와 함께 공급될 수 있을 것이다. 재료 저장체(51), 기화기(52), 운반 파이프 시스템(53), 및 단량체 방출 소스(20)의 개수는, 제한되지 않으며, 그리고 재료 저장체들(51), 기화기들(52), 운반 파이프 시스템들(53), 및 단량체 방출 소스들(20) 중의 하나 이상이, 일부 실시예에서 적용될 수 있을 것이다.
플라즈마 여기 소스(30)의 방전 유형들이, 이에 국한되는 것은 아니지만, 직류 방전, 교류 방전, 가청 주파수 방전, 용량 커플링 또는 유도 커플링에 의한 무선 주파수 방전, 공진 캐비티 마이크로파 방전, 표면파 커플링 또는 전자 사이클로트론 공명, 중간 주파수 방전, 패닝 방전, 스파크 방전, 및 펄스 방전을 포함한다. 부가적으로, 플라즈마 여기 소스(30)는, 연속적으로 또는 펄스로 방전하도록 작동될 수 있을 것이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 플라즈마를 생성하기 위해 반응 챔버(11) 내에 전기장을 생성하기 위한 전극 수단(31)을 포함한다. 이러한 바람직한 실시예, 전극 수단(31)은, 방출 필드(313)가 그 사이에 한정되는, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)을 포함한다. 예로서, 이러한 바람직한 실시예의 한 쌍의 전극(311 및 312)이, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 단량체 방출 소스(20)로부터 떨어진 위치에, 양의 전극 및 음의 전극으로서 제공되며, 그리고 챔버 외부에 배치되는 RF 발생기와 같은 에너지 공급원에 연결된다. 선택적으로, 제1 전극(311)은, 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312)은, 접지될 수 있을 것이다. 바람직하게, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 각각, 반응 챔버(11) 내의 방출 필드(313)와 소통하는 복수의 구멍을 구비하는, 다공성 전극으로서 구현될 수 있을 것이다.
코팅 형성 재료(201) 자체는, 플라즈마 소스 기체로서 사용될 수 있을 것이다. 부가적으로, 코팅 장치는, 추가로, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로, 이에 국한되는 것은 아니지만 불활성 기체들 및 질소를 포함하는, 플라즈마 소스 기체를 공급하기 위한, 플라즈마 소스 기체 공급 유닛을 포함할 수 있을 것이다. 단량체 방출 소스(20)가 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 공급하기 이전에, 플라즈마 소스 기체가, 그로 인해 플라즈마 환경을 제공하도록, 플라즈마 여기 소스(30)의 영향 하에서 플라즈마를 생성하기 위해, 반응 챔버(11) 내로 분사될 수 있을 것이다. 부가적으로, 캐리어 기체는, 플라즈마 소스 기체로서 사용될 수 있으며, 그리고, 코팅 형성 재료(201)가 반응 챔버(11) 내로 공급되기 이전에, 플라즈마를 생성하기 위해 반응 챔버(11) 내로 도입될 수 있을 것이다.
코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 하나 이상의 부가적 방출 소스가, 플라즈마 여기 소스(30)가 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 부가적 방출 소스(들)와 기판(90) 사이의 위치에 놓이는 방식으로, 챔버 몸체(10) 내에 배열될 수 있다는 것을, 당업자가 이해할 수 있다는 것이, 주목할 만하다. 이러한 실시예에서, 코팅 형성 재료(201)의 일부분이, 단량체 방출 소스(20)를 통해 통과하며, 그리고 챔버 몸체의 기판 배치 영역(12)에 인접한 위치에서 단량체 방출 소스(20)에 의해 방출된다. 그리고, 코팅 형성 재료(201)의 다른 부분이, 부가적 방출 소스에 의해 방출되며 그리고 기판(90)에 도달하기 이전에 플라즈마 여기 소스(30)를 통해 통과하고, 따라서 코팅 형성 재료(201)의 전부가, 모든 코팅 형성 재료(201)가 작은 물질들로 분해되는 것을 방지하도록 하기 위해, 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 여기되지는 않는다.
부가적으로, 코팅 장치는, 추가로, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 압력을 조절하기 위한 플라즈마 여기 소스(30)에 인접하게 그리고 단량체 방출 소스(20)로부터 떨어지게 놓이는 압력 조절 유닛(60), 코팅 장치의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛, 및 테일 가스(tail gas)를 수집하기 위한 테일 가스 파이프와 같은, 다른 구성요소들을 포함할 수 있을 것이다. 본 개시의 플라즈마 중합 코팅 방법에서, 반응 챔버(11)는, 코팅 형성 재료(201)가 반응 챔버(11)에 공급되기 이전에, 압력 조절 유닛(60)의 영향 하의 진공 챔버이다. 용어 "진공 챔버”는, 챔버가, 챔버 외부의 압력보다 낮은 기체 압력을 갖는다는 것을 의미하며, 그리고 챔버가 반드시 진공 상태로 배기된다는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 개시의 기판(90)은, 금속들, 유리들, 세라믹들, 중합체들, 직물들, 섬유들, 분말들, 및 반도체들을 포함하며, 그리고, 이에 국한되는 것은 아니지만, 전자 부품 또는 전자 장치, 기계 부품 또는 기계 장치, 직물일 수 있을 것이다. 예를 들어, 전자 부품 또는 전자 장치는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 휴대폰, 호출기, 라디오, 스피커, 마이크, 벨소리 장치, 부저, 보청기, 오디오 플레이어, 텔레비전, 랩톱, 노트북 컴퓨터, 태블릿, 키보드, PCB 회로 보드, 디스플레이 또는 센서일 수 있을 것이다. 중합체 코팅(92)은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 소수성 코팅, 친수성 코팅, 소유성 코팅, 방청 코팅, 곰팡이 방지 코팅, 방습 코팅, 전기 전도성 및 열 전도성 코팅, 생물의학적 코팅, 광학 코팅 및 마찰 코팅일 수 있을 것이다. 중합체 코팅(92)이 증착되는 기판(90)의 표면(91)은, 기판(90)의 전체 표면, 또는 기판(90)의 전체 표면의 부분적 영역일 수 있을 것이다.
중합체 코팅(92)은, 아크릴 코팅, 에폭시 코팅, 유기실리콘 코팅, 폴리우레탄 코팅, 또는 p-자일렌 코팅일 수 있을 것이다. 전형적인 중합체 코팅(92)이, 소수성 중합체 코팅이다. 그리고, 코팅 형성 재료(201)는, CF3-계 -퍼플루오르화 화합물들, 퍼플루오로올레핀들, 수소-함유 불포화 화합물들, 선택적으로 치환된 알킨들, 폴리에테르-치환된 올레핀들, 2개의 이중 결합을 함유하는 유기 화합물들, 헤테로원자로 선택적으로 삽입된 적어도 5개의 탄소 원자의 선택적으로 치환된 알킬 사슬을 갖는 포화 유기 화합물들, 및 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 거대 고리를 포함한다.
코팅 형성 재료(201)는, 단일 분자의 단량체, 올리고머, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예를 들어, 올리고머는, 파릴렌 C 및 파릴렌 N 등과 같은, 쌍중합체일 수 있을 것이다. 코팅 형성 재료(201)의 예로서, 단량체는, 하나 이상의 단일작용성 불포화 플루오로-치환 화합물 및 하나 이상의 다작용성 불포화 탄화수소 유도체의 혼합물이다. 플루오로-치환 화합물들은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 3-(퍼플루오로-5-메틸헥실)-2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트, 1,1,2,2-테트라히드로퍼플루오로테트라데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-헵타데카플루오로데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 아크릴레이트, (2H-퍼플루오로프로필)-2-아크릴레이트, (퍼플루오로시클로헥실)메틸 아크릴레이트, 1-프로피닐,3,3,3-트리플루오로-,1-에티닐-3,5-디플루오로벤젠, 및 4-에티닐-트리플루오로톨루엔을 포함한다. 다작용성 불포화 탄화수소 유도체들은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 에톡실화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트를 포함한다.
다른 예로서, 중합체 코팅(92)은, 표면(91)을 화학적 부식으로부터 보호하기 위해 그리고 소수성 속성을 향상시키기 위해, 기판(90)의 표면(91) 상에 형성된다. 더욱 구체적으로, 단량체는, 뒤따르는 화학식에 의해 표현되는 구조를 갖는다:
Figure pct00001
여기서, R1, R2, 및 R3은, 소수성 기들이며, 그리고 수소, 알킬, 할로겐 또는 할로알킬로부터 독립적으로 선택되고, 그리고 여기서, m은 0 내지 8의 정수이고, n은 1 내지 15의 정수이며, 그리고 X는 H 또는 할로겐이며, 그리고 추가로, X는 할로겐 F이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 이상의 제1 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 실현 가능한 모드가, 예시된다. 지지 프레임(40)은, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 이동 가능하게 제공된다. 특정 실시예에서, 지지 프레임(40)은, 그의 중심축 둘레로 회전하도록 작동 가능하고, 따라서 반응 챔버(11) 내에서의 기판(90)의 위치는, 기판(90)의 표면(91) 상에 증착되는 형성된 중합체 재료들의 조성을 제어 및 조절하기 위해, 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 거리를 조절하도록 그리고 추가로 기판(90)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 거리를 조절하도록, 조절 가능하다.
이상의 제1 바람직한 실시예에 따르면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 코팅 장치의 다른 실현 가능한 모드가 존재한다. 실시예에서, 단량체 공급 유닛(50)은, 코팅 형성 재료(201)의 기상 원재료를 저장하기 위한 재료 저장체(51)를 포함하며, 그리고 기화기는 요구되지 않는다. 달리 표현하면, 코팅 형성 재료(201)는, 재료 저장체(51) 내에 저장되며, 그리고 운반 파이프 시스템(53)을 통해 단량체 방출 소스(20)로 직접적으로 보내진다.
예를 들어, 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 기판(90)의 표면(91) 상에 DLC(diamond-like carbon: 다이아몬드형 탄소) 코팅을 형성하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 주로 기상의 탄화수소들로 구성되는 코팅 형성 재료(201)는, PECVD 프로세스를 수행하기 위해, 코팅 장치의 반응 챔버(11) 내로 직접적으로 도입된다.
상응하게, 본 개시는, 코팅 장치에 의해 기판(90)을 코팅하기 위한 코팅 방법을 제공하며, 그리고 코팅 방법은, 뒤따르는 단계들을 포함한다:
(a) 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에서 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 위치에 기판(90)을 배열하는 단계; 및
(b) 플라즈마 여기 소스(30)의 영향 하에서 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 형성하도록, PECVD 프로세스를 실행하기 위해 단량체 방출 소스(20)를 통해 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 도입하는 단계.
단계 (a)는, 챔버 몸체의 기판 배치 영역(12)에 하나 이상의 기판(90)을 배치하는 단계로서, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)가 개별적으로 하나 이상의 기판(90)의 2개의 측부에 제공되는 것인, 단계를 포함할 수 있을 것이다.
실현 가능하게, 단계 (a)는, 지지 프레임(40) 상에 하나 이상의 기판(90)을 배치하는, 그리고 챔버 몸체의 기판 배치 영역(12)에 기판(들)(90)과 함께 지지 프레임(40)을 배치하는, 단계로서, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)가 개별적으로 지지 프레임(40)의 2개의 측부에 배치되는 것인, 단계를 포함할 수 있을 것이다.
선택적으로, 단계 (a)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 기판 배치 영역(12)에서 지지 프레임(40)을 구축하는, 그리고 하나 이상의 기판(90)을 지지 프레임(40)에 적재하는, 단계로서, 지지 프레임(40)은, 챔버 몸체(10) 내에 설치 및 고정될 수 있거나, 또는 단지 반응 챔버(11) 내에 배치될 수 있는 것인, 단계를 포함할 수 있을 것이다.
하나 이상의 기판(90)은, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 수평으로, 비스듬하게, 또는 수직으로 배치될 수 있다는 것이, 주목할 만하다.
단계 (a)에서, 코팅 방법은, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)의 2개의 대향하는 측부에서 반응 챔버(11) 내에 간격을 두고 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)를 배열하는, 그리고 코팅 형성 재료(201)의 적어도 일부분이, 플라즈마 여기 소스(30)에 도달하기 이전에, 기판이 배치되는 기판 배치 영역(12)을 통해 통과해야만 하는 방식으로, 단량체 방출 소스(20)로부터 플라즈마 여기 소스(30)로의 코팅 형성 재료(201)의 유동 경로에 하나 이상의 기판(90)을 배치하는, 단계를 포함한다.
단계 (b)는, 기화된 단량체로서 코팅 형성 재료(201)를 형성하기 위해 원재료(202)를 기화시키는, 그리고 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 공급하기 위해 단량체 방출 소스(20)로 코팅 형성 재료(201)를 운반하는, 단계를 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 코팅 형성 재료(201)는, 반응 챔버(11) 내로 펌핑될 수 있거나, 또는 반응 챔버(11)의 압력의 감소로 인해 반응 챔버(11) 내로 흡입될 수 있을 것이다.
단계 (b)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 공급하기 위해, 기화된 단량체로서 코팅 형성 재료(201)를 단량체 방출 소스(20)로 공급하는 단계를 포함할 수 있을 것이다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 코팅 형성 재료(201)는, 단량체 방출 소스(20)를 통해 플라즈마 여기 소스(30)를 향해 챔버 몸체(10) 내로 분산된다. 예를 들어, 코팅 형성 재료(201)는, 플라즈마 여기 소스(30)를 향해 챔버 몸체(10) 내로 수평으로 분사되지만, 지지 프레임(40)은, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스들(30) 사이에 배열되고, 코팅 형성 재료(201)는, 기판(90)을 플라즈마 처리하기 위해 기판(90)에 도달하기 이전에, 플라즈마 여기 소스(30)를 통해 통과하도록 요구되지 않으며, 따라서 모든 코팅 형성 재료(201)가 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 활성화 및 여기되지는 않는다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 개시의 제2 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치가, 예시된다. 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 구비하는 챔버 몸체(10), 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 단량체 방출 소스(20), 반응 챔버(11)로부터 멀리 떨어진 그리고 코팅 형성 재료(201)를 활성화 및 여기하도록 작동 가능한 플라즈마 여기 소스(30), 및 지지 영역(411A) 상에서 기판(90)을 지지 및 유지하기 위한 지지 프레임(40A)으로서, 그로 인해, 플라즈마 여기 소스(30)가 작동될 때, 그리고 코팅 형성 재료(201)가 반응 챔버(11) 내로 분사될 때, 기판(90)이, 중합체 코팅(92)이 기판(90)의 표면(91) 상에 증착 및 형성되는 것을 허용하도록, 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 생성되는 플라즈마에 노출되는 것인, 지지 프레임(40A)을 포함한다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 지지 프레임(40A)은, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에서 이동 가능한 지지대로서 구현된다. 특히, 지지 프레임(40A)은, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서 이동 가능하다. 지지 프레임(40)의 이동 패턴은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 선형 이동, 곡선형 이동, 슬라이딩 이동, 또는 회전 이동일 수 있으며, 따라서 반응 챔버(11) 내에서의 기판(90)의 위치는, 그로 인해, 기판(90)의 표면(91) 상에 형성되는 중합체 코팅(92)의 품질을 개선하기 위해, 기판(90) 상에 증착되는 단량체 및 분해된 전구체들의 양을 조절하도록, 조절된다. 일부 실시예에서, 지지 프레임(40A)의 이동은, 기판들(90) 상에 형성되는 중합체 코팅(92)의 균일성을 향상시키기 위해, 복수의 기판(90)에 대해 실질적으로 동일한 플라즈마 중합 환경을 제공한다.
지지 프레임(40A)의 이동은, 기판(90)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 상대적 변위, 또는 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 상대적 변위, 또는 이상의 2가지의 동등한 상태들을 생성하도록 구성될 수 있고, 따라서 플라즈마 여기 소스(30)에 의해 여기되지 않는 단량체의 양 또는, 기판(90)에 도달하는, 단량체를 분해함에 의해 생성되는 반응성 전구체 종들의 양이, 단량체와 반응성 전구체 종들 사이의 충분한 반응을 보장하기 위해 조절될 수 있을 것이다.
지지 프레임(40A)의 이동이, 기판(90)을 위한 요구되는 플라즈마 중합 환경을 제공하기 위해, 중합체 코팅(92)의 분자 구조 내에 요구되는 분지(branching) 및 가교를 획득하기 위해, 그리고 상대적으로 높은 품질을 갖는 중합체 코팅(92)을 형성하기 위해, 이동, 이동 시간 간격, 또는 이동 속도를 조절하도록 프로그램되는 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다는 것이, 주목할 만하다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(40A)은, 기판(90)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 거리 뿐만 아니라, 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 거리를 조절하기 위해, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서 반복적으로 이동할 수 있는, 이동 가능 지지체로서 실시된다.
특정 실시예에서, 챔버 몸체(10)는, 직사각형 반응 챔버(11)를 가지며, 그리고 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 동일한 측벽 상에 제공되며 그리고 서로로부터 이격된다. 예를 들어, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 상부 측벽(103)에 배열된다. 플라즈마 중합 코팅 방법에서, 단량체 방출 소스(20)는, 코팅 형성 재료(201)를 방출하며, 그리고 단량체 영역이, 단량체 방출 소스(20) 전방에 한정되고, 플라즈마 여기 소스(30)는, 작동 도중에 그 주변에 플라즈마 발생 영역을 형성하며, 그리고 지지 프레임(40A)은, 단량체 영역과 플라즈마 영역 사이에서 전후로 이동한다.
도면들에 도시된 바와 같이, 이러한 바람직한 실시예에서, 코팅 형성 재료(201)는, 단량체 방출 소스(20)를 통해 플라즈마 여기 소스(30)를 향해 반응 챔버(11) 내로 분산되지 않는 대신, 횡방향으로 반응 챔버(11) 내로 도입될 수 있으며, 그리고 이어서 기판(90) 및 플라즈마 여기 소스(30)로 종방향으로 분산되고, 따라서 단량체 방출 소스(20)에 의해 방출되는 코팅 형성 재료(201)의 공기 유동은, 반응성 전구체 종들이 단량체로부터 분해되도록 하는, 플라즈마 여기 소스(30) 주변에 발생되는 플라즈마로 직접적으로 송풍되지 않을 것이며, 그리고 단량체는, 이상적인 혼합 속성들을 갖는다.
당업자는, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서 이동하도록 작동 가능한 지지 프레임(40A)이, 전기 모터, 공압 구동 시스템, 또는 유압 구동 시스템에 의해 구동될 수 있다는 것을, 인식할 것이다. 챔버 몸체(10)는, 지지 프레임(40A)을 제 위치에 유지하기 위한 그리고 지지 프레임(40A)의 이동을 가이드 및 제한하기 위한, 가이드 레일 또는 가이드 홈을 갖도록 제공될 수 있을 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 이러한 바람직한 실시예의 플라즈마 여기 소스(30)의 전극 수단(31)은, 반응 챔버(11) 내로 연장되는 평면형 전극으로서 구성되며, 그리고 또한, 전기장을 생성하기 위한 다른 전극 수단일 수 있을 것이다.
따라서, 본 개시의 이러한 바람직한 실시예는, 뒤따르는 단계들을 포함하는 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 증착하기 위한 코팅 방법을 제공한다:
(A) 플라즈마 여기 소스(30)로부터 떨어진 단량체 방출 소스(20)를 통해 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)에 코팅 형성 재료(201)를 공급하는 단계;
(B) 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서 기판(90)을 이동시키는 단계; 및
(C) 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 형성하기 위해 플라즈마로 기판(90)을 처리하도록 플라즈마 여기 소스(30)를 활성화시키는 단계.
이상의 단계 (A), 단계 (B) 및 단계 (C)의 순서는 제한되지 않는다는 것을, 알아야 한다. 단계 (B)에서, 단계는, 지지 프레임(40A) 상에 기판(90)을 유지하는, 그리고 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서 반복적으로 전후로 이동하도록 지지 프레임(40A)을 구동하는, 단계를 포함할 수 있을 것이다. 바람직한 예로서, 지지 프레임(40A)은, 기판(90)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 거리 뿐만 아니라, 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 거리를 조절하기 위해 이동하도록 구동된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 다른 실현 가능한 모드에서, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 2개의 대향하는 측벽에 인접하게 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 단량체 방출 소스(20)는, 상부 측벽(103)에 인접하게 배열되며, 그리고 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 하부 측벽(104) 상에 설치된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 다른 실현 가능한 모드로서, 단량체 방출 소스(20)는, 기판(90)으로 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위해 챔버 몸체(10)의 하나의 단부 측벽(101)에 인접하게 제공될 수 있으며, 그리고 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 하부 벽(104)에 배열될 수 있을 것이다. 달리 표현하면, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 인접한 측벽들(101 및 104) 상에 배열될 수 있을 것이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이상의 바람직한 실시예에서, 플라즈마 여기 소스(30)는, 또 다른 실현 가능한 모드로서, 단량체 방출 소스(20) 반대편의, 지지 프레임(40A)의 일 측부에 설치될 수 있을 것이다. 지지 프레임(40A)은, 이동 불가능하거나, 또는 바람직하게, 지지 프레임(40A)은, 지지 프레임(40A)과 단량체 방출 소스(20) 사이의 거리 뿐만 아니라, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 거리를 조절하기 위해 이동 가능하도록 구성된다. 이러한 바람직한 실시예에 따르면, 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 상대적 위치는, 고정될 수 있지만, 플라즈마 여기 소스(30)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 플라즈마 발생 환경을 변경하기 위해, 지지 프레임(40A)과 함께 이동 가능하다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 코팅 장치의 다른 선택적 모드가, 예시된다. 실시예에서, 당업자는, 지지 프레임(40A)이 또한, 플라즈마 여기 소스(30)가 단량체 방출 소스(20)와 기판(90) 사이에 위치되는 방식으로, 특정 위치로 이동 가능하다는 것을, 이해해야 한다. 그러나, 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이에서의 지지 프레임(40A)의 이동 도중에, 코팅 형성 재료(201)는, 플라즈마 여기 소스(30)에 도달하기 이전에, 지지 프레임(40A)을 통해 통과해야만 하고, 따라서 모든 코팅 형성 재료(201)가 기판(90)에 도달하기 이전에 플라즈마 여기 소스(30)를 통해 통과하도록 요구되는 것은 아니다.
달리 표현하면, 이러한 바람직한 실시예는, 뒤따르는 단계들을 포함하는 기판(90)의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 증착하기 위한 코팅 방법을 제공한다:
그로 인해 기판(90)의 이동 경로를 한정하도록, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에서 기판(90)을 이동시키는 단계로서, 이동 경로의 적어도 일부분의 도중에, 기판(90)이 단량체 방출 소스(20)와 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 위치에 위치되는 것인, 단계; 및
플라즈마 여기 소스(30)의 작동 도중에 기판(90)의 플라즈마 처리를 활성화시키도록 챔버 몸체의 반응 챔버(10) 내로 코팅 형성 재료(201)를 방출하는 단계.
따라서, 기판(90)의 이동 경로는, 제1 부분 및 제2 부분으로 분할될 수 있을 것이다. 제1 부분에서, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30)는, 개별적으로 기판(90)의 2개의 측부에 위치된다. 제2 부분에서, 단량체 방출 소스(20) 및 기판(90)은, 개별적으로 플라즈마 여기 소스(30)의 2개의 측부에 위치된다. 그리고, 지지 프레임(40A)에 의해 유지되는 기판(90)의 이동 경로의 제1 부분은, 제2 부분보다 상당히 더 클 수 있을 것이다.
본 개시의 제3 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치가, 도 7에 도시된다. 더욱 구체적으로, 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 구비하는 챔버 몸체(10), 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 하나 이상의 단량체 방출 소스(20), 코팅 형성 재료(201)를 여기하기 위한 플라즈마 여기 소스(30), 및 기판(90)을 지지 및 운반하기 위한 지지 프레임(40B)으로서, 그에 따라, 플라즈마 여기 소스(30B)가 작동 중일 때, 그리고 코팅 형성 재료(201)가 하나 이상의 단량체 방출 소스(20)에 의해 반응 챔버(11) 내로 급송될 때, 중합체 코팅(92)이 기판(90)의 표면(91) 상에 증착 및 형성되도록 하는 것인, 지지 프레임(40B)을 포함한다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 플라즈마 여기 소스(30B)는, 지지 프레임(40B)의 실질적으로 중앙 영역에 배열된다. 바람직하게, 플라즈마 여기 소스(30B)는, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)의 중심에 배열될 수 있으며, 그리고 중합체 코팅(92)이 그 위에 증착될 복수의 기판(90)이, 플라즈마 여기 소스(30B) 둘레에 배열되도록 마련된다. 기판(90)은, 플라즈마 여기 소스(30B)를 둘러싸도록 마련되어, 기판(90)은 플라즈마 여기 소스(30B)와 단량체 방출 소스(20) 사이에 배열되도록 마련된다.
구체적으로, 복수의 단량체 방출 소스(20), 예를 들어4개의 단량체 방출 소스(20)가, 챔버 몸체(10)의 내측 벽에 인접한 위치에 배열될 수 있으며, 그리고 코팅 형성 재료(201)는, 챔버 몸체(10)의 내주면에 인접한 위치에서 방출될 수 있으며, 그리고 챔버 몸체(10)의 중심에 위치되는 플라즈마 여기 소스(30B)를 향해 유동할 수 있을 것이다. 복수의 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30B)가 기판(90)의 2개의 서로 등지는 측부에 제공되기 때문에, 코팅 형성 재료(201)의 과도한 분해가, 방지된다.
본 개시의 이러한 바람직한 실시예의 플라즈마 여기 소스(30B)는, 챔버 몸체(10) 내로 방출되는 코팅 형성 재료(201)에 전력을 인가하기 위한 전극 수단(31B)을 포함한다. 더욱 구체적으로, 예로서, 전극 수단(31B)은, 적어도 한 쌍의 전극을 포함하고, 바람직하게, 복수 쌍의 제1 전극(311B) 및 제2 전극(312B)이, 반응 챔버(11)의 중심에 제공된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전극(311B) 및 제2 전극(312B)은 각각, 개별적으로, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 수직으로 배열되는 세장형 전극 플레이트로서 구현될 수 있을 것이다. 예시적인 예에서, 4개의 제1 전극(311B) 및 4개의 제2 전극(312B)이, 원주 방향으로 교대로 배열된다.
제1 전극(311B) 및 제2 전극(311B)은, 양의 전극 및 음의 전극이며, 그리고 개별적으로, 챔버 몸체(10)의 외부에 위치되는 RF 발생기와 같은 에너지 공급원의 2개의 연결 단부에 전기적으로 연결된다. 선택적으로, 제1 전극(311B)은, 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312B)은, 접지될 수 있을 것이다.
이러한 실시예의 지지 프레임(40B)은, 하나 이상의 기판(90)을 유지하기 위한 하나 이상의 유지 프레임(41B)을 포함한다. 유지 프레임들(41B)은 각각, 기판(90)을 배치하기 위한 지지 영역(411B)을 구비하며, 그리고 기판(90)은, 지지 영역(411B) 상에 수평으로, 비스듬하게, 그리고 수직으로 배치될 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 기판(90)은, 지지 영역(411B)에 수평으로 배치될 수 있으며, 그리고 지지 영역(411B)에 의해 유지 및 지지될 수 있을 것이다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 하나 이상의 유지 프레임(41B)의 복수의 지지 영역(411B)이, 플라즈마 여기 소스(30B)와 단량체 방출 소스(20) 사이에 제공되고, 따라서, 하나 이상의 기판(90)이 대응하는 지지 영역(411B) 상에 배치될 때, 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30B)는, 개별적으로, 각각의 대응하는 기판(90)의 2개의 서로 등지는 측부에 배열된다.
이러한 바람직한 실시예의 지지 프레임들(40B)의 유지 프레임들(41B)은 각각, 복수의 기판(90)을 유지할 수 있으며, 그리고 반응 챔버(11) 내에서 이동 가능하며, 그리고 각 유지 프레임(41B)의 이동 패턴은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 선형 이동, 곡선형 이동, 슬라이딩 이동, 및 회전 이동일 수 있을 것이다. 이러한 바람직한 실시예의 특정 예로서, 지지 프레임들(40B)의 유지 프레임들(41B)은 각각, 그의 중심축(Y)을 중심으로 회전하도록 작동 가능하다.
이러한 실시예의 지지 프레임(40B)은, 추가로, 하나 이상의 유지 프레임(41B)을 지지하기 위한 이동 가능 프레임(42B)을 포함한다. 이동 가능 프레임(42B)의 이동 또한, 이에 국한되는 것은 아니지만, 선형 이동, 곡선형 이동, 슬라이딩 이동, 및 회전 이동일 수 있을 것이다.
이러한 바람직한 실시예에 따르면, 이동 가능 프레임(42B)은, 회전 프레임으로서 사용되며, 그리고 원형 챔버의 반응 챔버 내에서 중심축(X)을 중심으로 회전하도록 구현될 수 있을 것이다. 그리고, 유지 프레임(41B)이 이동 가능 프레임(42B) 상에 지지되며, 그리고 각 유지 프레임이, 그의 중심축(Y)에 대해 회전하는 가운데, 이동 가능 프레임(42B)과 함께 이동할 수 있기 때문에, 따라서, 유지 프레임(41B)의 2가지 이동은, 각각의 기판(90)과 플라즈마 여기 소스(30) 사이의 상대적 위치를 변경한다.
도 8a 내지 도 8e에 도시된 바와 같이, 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 실현 가능한 모드로서, 코팅 장치는, 전극 수단(31C)을 포함하는 플라즈마 여기 소스(30C)를 포함한다. 이러한 바람직한 실시예의 전극 수단(31C)은, 제1 전극(311C) 및 제2 전극(312C)을 포함하고, 각 전극은, 원통형 전극으로서 구현되며, 그리고 제1 전극(311C)은 제2 전극(312C) 둘레에 피복되고, 따라서 원형 방출 필드(313C)가, 제1 전극(311C)과 제2 전극(312C) 사이에 한정된다. 제1 전극(311C)은, RF 발생기와 같은 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312C)은, 접지될 수 있을 것이다.
부가적으로, 제1 전극(311C)은, 반응 챔버(11) 내의 방출 필드(313C)와 소통하는 복수의 구멍을 구비하는, 다공성 전극으로서 구현될 수 있을 것이다. 제2 전극(312C)은, 반응 챔버(11)와 소통하는 소통 구멍을 구비하는 세장형 튜브로서 형성되고, 따라서 제2 전극(312C)은 또한, 반응 챔버(11) 내의 압력을 조절하기 위해 그리고 반응 챔버(11) 내의 배기 가스를 제거하기 위해, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)로부터 기체 혼합물을 추출하기 위한 챔버 몸체의 반응 챔버(11)의 외측과 소통하는 배기 파이프로서 사용될 수 있을 것이다.
도 8b 내지 도 8e에 도시된 바와 같이, 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 구비하는 챔버 몸체(10), 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 하나 이상의 단량체 방출 소스(20), 코팅 형성 재료(201)를 여기하기 위한 플라즈마 여기 소스(30C), 및 기판(90)을 지지 및 유자하기 위한 지지 프레임(40C)으로서, 그에 따라, 플라즈마 여기 소스(30C)가 작동 중일 때, 그리고 코팅 형성 재료(201)가 하나 이상의 단량체 방출 소스(20)를 통해 반응 챔버(11) 내로 급송될 때, 중합체 코팅(92)이 기판(90)의 표면(91) 상에 증착 및 형성되도록 하는 것인, 지지 프레임(40C)을 포함한다.
이러한 바람직한 실시예에서, 지지 프레임(40C)은, 기판(90)을 유지하기 위한 하나 이상의 유지 프레임(41C) 및 하나 이상의 유지 프레임(41C)을 지지하기 위한 이동 가능 프레임(42C)을 포함한다. 유지 프레임들(41C)은 각각, 복수의 평행한 그리고 이격된 적재 플랫폼(410C)을 포함하며, 그리고 각 적재 플랫폼은, 기판(90)을 배치하기 위한 지지 영역(411C)을 구비한다.
이러한 바람직한 실시예에서, 유지 프레임들(41C) 각각의 복수의 적재 플랫폼(410C)은, 플라즈마 여기 소스(30C)와 단량체 방출 소스(20) 사이에 위치되고, 따라서, 기판(90)이 대응하는 적재 플랫폼(410C) 상에 지지될 때, 플라즈마 여기 소스(30C) 및 단량체 방출 소스(20)는, 개별적으로, 대응하는 기판(90)의 2개의 서로 등지는 측부에 위치된다.
추가로, 지지 프레임(40C)의 유지 프레임들(41C)은 각각, 복수의 기판(90)을 유지할 수 있으며, 그리고 반응 챔버(11) 내에서 이동 가능하다. 바람직하게, 지지 프레임(40C)의 유지 프레임들(41C)은 각각, 중심 Y-축을 중심으로 회전하도록 작동 가능하다. 부가적으로, 지지 프레임(40C)은, 중심 X-축을 중심으로 회전한다.
이러한 바람직한 실시예의 지지 프레임(40C)은, 추가로, 이동 가능 프레임(42C) 상에 설치 및 고정되는 제1 기어 요소(431C) 및 대응하는 유지 프레임들(41C) 각각에 개별적으로 설치되는 복수의 제2 기어 요소(432C)를 포함하는, 이동 컨베이어(43C)를 포함한다. 따라서, 이동 가능 프레임(42C)이 중심 X-축을 중심으로 회전하도록 모터에 의해 구동될 때, 제1 기어 요소(431C)와 맞물리는 복수의 제2 기어 요소(432C)는, 중심 Y-축을 따라 회전하도록 유지 프레임들(41C) 각각을 구동한다.
도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 유지 프레임들(41C)은 각각, 상측 아암(4131C) 및 측면 아암들(4131C)으로부터 연장되는 2개의 평행한 측방 레그(4132C)를 포함하는, 지지 뼈대(413C)를 포함한다. 제2 기어 요소들(432C)은 각각, 상측 아암(4131C) 상에 설치되며, 그리고 복수의 적재 플랫폼(410C)이, 2개의 평행한 측방 레그(4132C) 사이에 설치된다.
도 8b 내지 도 8e에 도시된 바와 같이, 전극 수단(31C)의 제1 전극(311C) 및 제2 전극(312C)은, 각각 원통형 전극으로서 구현되며, 그리고 제1 전극(311C)은 제2 전극(312C) 상에 씌워진다. 제1 전극(311C)은, 무선 주파수 전원과 같은 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312C)은, 접지될 수 있을 것이다. 대안적으로, 제1 전극(311C)은 지지 프레임(40C)에 전기적으로 연결될 수 있으며 그리고 지지 프레임(40C)은 접지되고, 그리고 제2 전극(312C)은 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.
제1 전극(311C) 및 제2 전극(312C)은, 제1 전극(311C)과 제2 전극(312C)을 이격시키기 위한 절연 재료를 갖도록 제공될 수 있을 것이다. 제2 전극(312C)은, 지지 프레임(40C)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 지지 프레임(40C)은, 접지된다. 제1 전극(311C)은, 제1 전극(311C)에 대해 압착될 수 있으며 그리고 제1 전극(311C)의 회전을 허용하는, 전기 커넥터를 통해 에너지 공급원에 연결되고, 따라서 제1 전극(311C) 및 제2 전극(312C)은, 지지 프레임(40C)과 함께 회전할 수 있을 것이다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 제1 전극(311C)은, 방출 필드(313C)를 반응 챔버(11)와 소통시키는 복수의 제1 구멍(3111C)을 구비하며, 그리고 코팅 형성 재료(201)는, 이러한 구멍들(3111C)을 통해 방출 필드(313C)에 진입 또는 진출할 수 있을 것이다. 제2 전극(312C)은, 반응 챔버(11)와 소통하는 복수의 제2 구멍(3121C)을 구비하고, 따라서 제2 전극(312C)은, 배기 파이프로서 사용될 수 있을 것이다.
코팅 장치는 추가로, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내의 공기 압력을 조절하기 위해 단량체 방출 소스(20)에 떨어지게 그리고 플라즈마 여기 소스(30C)에 인접하게 놓이는, 압력 조절 유닛(60)을 포함한다. 상응하게, 압력 조절 유닛(60)은, 배기 파이프로서 역할을 하는 제2 전극(312C)과 연결될 수 있는, 배기 요소(61)를 포함한다. 도 8b 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 배기 요소(61)는, 플라즈마 여기 소스(30C) 위에 위치된다.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 본 개시의 이상의 바람직한 실시예의 다른 실현 가능한 모드에 따라, 코팅 장치는, 플라즈마 여기 소스(30C) 및 지지 프레임(40C)을 포함한다. 이러한 바람직한 실시예에서, 지지 프레임(40C)은, 그의 중심축(X)을 중심으로 회전할 수 있는, 회전 프레임으로서 사용되며, 그리고 복수의 기판(90)이, 유지 프레임(41B) 없이, 직접적으로 지지 프레임(40C) 상에 배치될 수 있을 것이다. 복수의 기판(90)의 이동은, 지지 프레임(40C)의 회전에 의해 야기된다.
도 9b 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(40C)은, 복수의 방사상 연장 장착 뼈대(441C) 및, 각각 원형이며 장착 뼈대(441C)에 연결되는, 복수의 지지 테이블(442C)을 포함하는, 회전 뼈대(44C)를 포함한다. 지지 테이블들(442C)은 각각, 기판(90)을 지지하기 위한 지지 영역(411C)을 구비한다.
부가적으로, 그로 인해 기판(90) 상에 형성되는 중합체 코팅(92)의 균일성이 향상되도록, 반응 챔버(11) 내의 단량체 및 반응성 전구체 종들의 유동을 용이하게 하기 위해, 장착 뼈대들(441C)은 각각 또한, 복수의 제1 개구부(4411C)를 구비하며, 그리고 지지 테이블들(442C)은 각각, 복수의 제2 개구부(4421C)를 구비한다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 본 개시의 제3 바람직한 실시예의 제3 실현 가능한 모드에 따른 코팅 장치가, 예시된다. 더욱 구체적으로, 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 구비하는 챔버 몸체(10), 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 하나 이상의 단량체 방출 소스(20), 코팅 형성 재료(201)를 여기하기 위한 플라즈마 여기 소스(30D), 및 기판(90)을 지지 및 유지하기 위한 지지 프레임(40C)을 포함한다.
본 개시의 이러한 바람직한 실시예의 플라즈마 여기 소스(30D)는, 챔버 몸체(10) 내로 방출되는 코팅 형성 재료(201)에 전기장 에너지를 인가하기 위한 전극 수단(31D)을 포함한다. 더욱 구체적으로, 예로서, 전극 수단(31D)은, 적어도 한 쌍의 전극을 포함한다. 바람직하게, 복수 쌍의 전극(311D 및 312D)이, 반응 챔버(11)의 중심에 제공된다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(311D) 및 제2 전극(312D)은, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내에 수직으로 배열되는 세장형 전극 플레이트들로서 구현될 수 있을 것이다. 4개의 제1 전극(311D) 및 4개의 제2 전극(312D)이, 이러한 예시적인 예에서 원주 방향으로 교대로 배열된다.
제1 전극(311D) 및 제2 전극(312D)은, 대향하는 전극들이며, 그리고 개별적으로 에너지 공급원의 2개의 단부에 전기적으로 연결될 수 있을 것이다. 에너지 공급원은, 무선 주파수 펄스화 전원일 수 있으며, 그리고 챔버 몸체(10) 외부에 배치된다. 대안적으로, 제1 전극(311D)은, 에너지 공급원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312D)은, 접지될 수 있을 것이다. 대안적으로, 제1 전극(311D)은, 접지될 수 있으며, 그리고 제2 전극(312D)은, 에너지 공급원에 전기적으로 연결된다.
이러한 실시예의 예로서, 제1 전극들은 각각, 에너지 공급원에 전기적으로 연결되는 원호 형상 전극 플레이트일 수 있으며, 그리고 2개의 제2 전극(312D) 사이에 위치되고 2개의 제2 전극(312D)으로부터 이격된다. 따라서, 4개의 제2 전극(312D)은, 반응 챔버(11)의 중심에서 방사상으로 연장되며, 그리고 접지될 지지 프레임(40C)에 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 전극들(311D)은 각각, 방출하기 위한, 제2 전극들(312D) 중의 하나를 지향하는 제1 원호 부분(3112D) 및 다른 제2 전극(312D)을 지향하는 제2 원호 부분(3113D)을 구비할 수 있을 것이다.
복수의 절연 요소(33D)가, 제1 전극들(311D)과 제2 전극들(312D)이 도통되는 것을 방지하기 위해, 상응하게 인접한 제1 전극들(311D)과 제2 전극들(312D) 사이에 제공될 수 있으며, 그리고 제2 전극들(312D) 상에 제1 전극들(311D)을 설치하기 위해 사용될 수 있을 것이다.
부가적으로, 제1 전극(311D)은, 복수의 제1 구멍(3111D)을 구비하며, 그리고 제2 전극(312D)은, 복수의 제2 구멍(3121D)을, 플라즈마를 생성하기 위해 전극 수단(31D)에 의해 여기될 코팅 형성 재료(201)가 이러한 구멍들을 통해 전극 수단(31D)에 도달하는 것을 용이하게 하기 위해, 그리고 생성된 반응성 전구체 종들이 지지 프레임(40C) 상에 지지되는 기판(90)으로 유동하는 것을 허용하기 위해, 구비한다.
코팅 장치는, 추가로, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로, 이에 국한되는 것은 아니지만 불활성 기체들 및 질소를 포함하는, 플라즈마 소스 기체를 공급하기 위한, 플라즈마 소스 기체 공급 유닛(80)을 포함할 수 있을 것이다. 상응하게, 단량체 방출 소스(20)가 반응 챔버(11)로 코팅 형성 재료(201)를 공급하기 이전에, 플라즈마 소스 기체는, 그로 인해 코팅 형성 재료(201)를 위한 플라즈마 환경을 형성하도록, 플라즈마 여기 소스(30) 또는 다른 방전 수단의 영향 하에서 플라즈마를 생성하기 위해, 먼저 반응 챔버(11) 내로 분사될 수 있을 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 개시의 이상의 제3 바람직한 실시예의 제4 실현 가능한 모드에 따르면, 본 개시의 이러한 바람직한 실시예의 코팅 장치는, 반응 챔버(11)를 구비하는 챔버 몸체(10), 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 기상의 코팅 형성 재료(201)를 방출하기 위한 하나 이상의 단량체 방출 소스(20), 코팅 형성 재료(201)를 여기하기 위한 복수의 플라즈마 여기 소스(30D), 및 기판(90)을 지지 및 유지하기 위한 복수의 지지 프레임(40C)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 플라즈마 여기 소스들(30D)은 각각, 대응하는 지지 프레임들(40C)에 의해 둘러싸인다.
본 개시의 이러한 바람직한 실시예에 따르면, 복수의 기판(90) 각각의 표면(91) 상에 중합체 코팅(92)을 증착하기 위한 코팅 방법은, 뒤따르는 단계들을 포함한다:
(α) 복수의 기판(90)으로 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)를 둘러싸는, 그리고 단량체 방출 소스(20) 및 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)를 기판들(90)의 서로 등지는 측부들에 배치하는, 단계; 및
(β) 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)에 의해 기판들(90) 상에서 플라즈마 처리를 실행하기 위해, 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11)로 코팅 형성 재료(201)를 방출하는 단계.
따라서, 단계 (α)에서, 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)는, 기판들(90)의 내측에 배열되며, 그리고 단량체 방출 소스(20)는, 기판들(90)의 외측에 배열된다. 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)는, 반응 챔버(11)의 중앙 영역에 배열될 수 있으며, 그리고 기판들(90)은, 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)를 둘러싼다.
단계 (β)에서, 코팅 형성 재료(201)의 적어도 일부분이, 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)에 도달하기 이전에, 기판(90)을 유지하는 지지 프레임(40B/40C)을 통해 통과하도록 요구된다.
단계 (β)는, 추가로, 반응 챔버의 중앙 영역에 여러 단량체 방출 소스들(20)을 둘레 방향으로 배열하는, 그리고 플라즈마 여기 소스(30B/30C/30D)를 향해 단량체 방출 소스들(20)에 의해 챔버 몸체(10)의 반응 챔버(11) 내로 코팅 형성 재료(201)를 방사상으로 방출하는, 단계를 포함할 수 있을 것이다.
코팅 방법은, 추가로, 중심축(X)을 중심으로 회전 프레임(42B)을 회전시키는, 그리고 중심축(Y)을 중심으로 유지 프레임(41B)을 회전시키는, 단계로서, 기판들(90)을 유지하기 위해 사용되는 유지 프레임들(41B)은 각각, 회전 프레임(42B) 상에 지지되며 그리고, 그 자체의 축(Y)을 중심으로 회전하는 가운데, 회전 프레임(42B)과 함께 축(X)을 중심으로 회전하는 것인, 단계를 포함할 수 있을 것이다.
부가적으로, 뒤따르는 4개의 예는, 본 개시의 코팅 장치를 사용하는, 기판(90) 상에의, 소수성 코팅인, 중합체 코팅(92)의 형성을 예시한다. 그리고, 도 10a 내지 10c에 설명된 코팅 장치는, 뒤따르는 4개의 예에서 코팅하기 위해 사용되었다.
예 1
이러한 예에서, 기판들(90)은 각각, PCB 보드였으며, 그리고 반응 챔버(11) 내부에 위치되는 지지 프레임(40C)의 유지 프레임(42C) 상에 지지되었다. 지지 프레임(40C)은, 이어서, 이동하도록 구동되었다. 구체적으로, 이동 가능 프레임(41C)은, X-축을 중심으로 회전되었으며, 그리고 유지 프레임(42C) 또한, 이동 가능 프레임(41C)과 함께 X-축을 중심으로 회전하는 가운데, Y-축을 중심으로 회전되었다. 반응 챔버(11)는, 20 밀리토르의 진공도를 유지하도록 계속해서 배기되었다. 반응 챔버(11)는, 50L의 용적을 가졌으며, 그리고 40℃가 되도록 제어된 온도를 가졌다.
플라즈마 소스 기체, 헬륨이, 20 sccm의 유량으로 플라즈마 소스 기체 공급 유닛(80)을 통해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. RF 방전이, 120W의 방전 출력으로, 100s의 연속적 방전 시간 동안, PCB 보드들을 사전처리하기 위해 켜졌다.
이어서, 기화된 코팅 형성 재료(201), 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트가, 중합체 코팅들(92)을 제공하기 위해 기판들(90)의 표면들에 상에서 화학적 기상 증착을 수행하도록, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 코팅 제공 프로세스 도중에, 단량체 증기는, 150 ㎕/분의 유량을 가졌다. 펄스 방전이, 300W의 방전 출력 및 1000HZ의 펄스 방전 주파수로, 3600s의 방전 시간 동안, 코팅 스테이지에서 인가되었으며, 그리고 펄스 듀티비(pulse duty ratio)는, 1:500이었다.
코팅이 제공된 이후에, 공기가, 반응 챔버(11)를 대기압으로 회복시키기 위해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 그리고 이어서, 소수성 코팅으로 코팅된 PCB 보드들이, 반응 챔버(11)로부터 취출될 수 있을 것이다.
예 2
이러한 예에서, 기판들(90)은 각각, 구리 플레이트였으며, 그리고 반응 챔버(11) 내부에 위치되는 지지 프레임(40C)의 유지 프레임(42C) 상에 지지되었다. 지지 프레임(40C)은, 이어서, 이동하도록 구동되었다. 구체적으로, 이동 가능 프레임(41C)은, X-축을 중심으로 회전되었으며, 그리고 유지 프레임(42C) 또한, 이동 가능 프레임(41C)과 함께 X-축을 중심으로 회전하는 가운데, Y-축을 중심으로 회전되었다. 반응 챔버(11)는, 50 밀리토르의 진공도를 유지하도록 계속해서 배기되었다. 반응 챔버(11)는, 200L의 용적을 가졌으며, 그리고 50℃가 되도록 제어된 온도를 가졌다.
플라즈마 소스 기체, 헬륨이, 40 sccm의 유량으로 플라즈마 소스 기체 공급 유닛(80)을 통해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. RF 방전이, 200W의 방전 출력으로, 120s의 연속적 방전 시간 동안, 구리 플레이트들을 사전처리하기 위해 켜졌다.
이어서, 기화된 코팅 형성 재료(201), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄 알코올 아크릴레이트가, 중합체 코팅들(92)을 제공하기 위해 기판들(90)의 표면들에 상에서 화학적 기상 증착을 수행하도록, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 코팅 제공 프로세스 도중에, 단량체 증기는, 200 ㎕/분의 유량을 가졌다. 펄스 방전이, 300W의 방전 출력 및 100HZ의 펄스 방전 주파수로, 3000s의 방전 시간 동안, 코팅 스테이지에서 인가되었으며, 그리고 펄스 듀티비는, 1:100이었다.
코팅이 제공된 이후에, 공기가, 반응 챔버(11)를 대기압으로 회복시키기 위해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 그리고 이어서, 소수성 코팅으로 코팅된 구리 플레이트들이, 반응 챔버(11)로부터 취출될 수 있을 것이다.
예 3
이러한 예에서, 기판들(90)은 각각, PCB 보드였으며, 그리고 반응 챔버(11) 내부에 위치되는 지지 프레임(40C)의 유지 프레임(42C) 상에 지지되었다. 지지 프레임(40C)은, 이어서, 이동하도록 구동되었다. 구체적으로, 이동 가능 프레임(41C)은, X-축을 중심으로 회전되었으며, 그리고 유지 프레임(42C) 또한, 이동 가능 프레임(41C)과 함께 X-축을 중심으로 회전하는 가운데, Y-축을 중심으로 회전되었다. 반응 챔버(11)는, 80 밀리토르의 진공도를 유지하도록 계속해서 배기되었다. 반응 챔버(11)는, 200L의 용적을 가졌으며, 그리고 50℃가 되도록 제어된 온도를 가졌다.
플라즈마 소스 기체, 헬륨이, 100 sccm의 유량으로 플라즈마 소스 기체 공급 유닛(80)을 통해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. RF 방전이, 300W의 방전 출력으로, 120s의 연속적 방전 시간 동안, PCB 보드들을 사전처리하기 위해 켜졌다.
이어서, 기화된 코팅 형성 재료(201), 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트가, 중합체 코팅들(92)을 제공하기 위해 기판들(90)의 표면들에 상에서 화학적 기상 증착을 수행하도록, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 코팅 제공 프로세스 도중에, 단량체 증기는, 180 ㎕/분의 유량을 가졌고, 방전은 3600s의 방전 시간 동안 10W의 출력으로 실행되었다.
코팅이 제공된 이후에, 공기가, 반응 챔버(11)를 대기압으로 회복시키기 위해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 그리고 이어서, 소수성 코팅으로 코팅된 PCB 보드들이, 반응 챔버(11)로부터 취출될 수 있을 것이다.
예 4
이러한 예에서, 기판들(90)은 각각, 전자 제품이었으며, 그리고 반응 챔버(11) 내부에 위치되는 지지 프레임(40C)의 유지 프레임(42C) 상에 지지되었다. 지지 프레임(40C)은, 이어서, 이동하도록 구동되었다. 구체적으로, 이동 가능 프레임(41C)은, X-축을 중심으로 회전되었으며, 그리고 유지 프레임(42C) 또한, 이동 가능 프레임(41C)과 함께 X-축을 중심으로 회전하는 가운데, Y-축을 중심으로 회전되었다. 반응 챔버(11)는, 50 밀리토르의 진공도를 유지하도록 계속해서 배기되었다. 반응 챔버(11)는, 500L의 용적을 가졌으며, 그리고 60℃가 되도록 제어된 온도를 가졌다.
플라즈마 소스 기체, 헬륨이, 60 sccm의 유량으로 플라즈마 소스 기체 공급 유닛(80)을 통해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. RF 방전이, 200W의 방전 출력으로, 100s의 연속적 방전 시간 동안, 기판들(90)을 사전처리하기 위해 켜졌다.
이어서, 기화된 코팅 형성 재료(201), 2-(퍼플루오로도데실) 에틸 아크릴레이트가, 중합체 코팅들(92)을 제공하기 위해 기판들(90)의 표면들에 상에서 화학적 기상 증착을 수행하도록, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 코팅 제공 프로세스 도중에, 단량체 증기는, 350 ㎕/분의 유량을 가졌고, 방전은 3600s의 방전 시간 동안 50W의 출력으로 실행되었다.
코팅이 제공된 이후에, 공기가, 반응 챔버(11)를 대기압으로 회복시키기 위해, 반응 챔버(11) 내로 도입되었다. 그리고 이어서, 소수성 코팅으로 코팅된 전자 제품들이, 반응 챔버(11)로부터 취출될 수 있을 것이다.
이상의 4개의 예에서 제공되는 각 중합체 코팅(92)은, 두께에 대해 American Filmetrics F20-UV-박막 두께 테스터에 의해 테스트되었으며, 그리고 소수성 표면 코팅의 물 접촉각에 대해 GB/T 30447-2013 표준에 따라 테스트되었고, 그리고 테스트 결과들은, 도 12에 도시된다.
도 13 및 도 14는, 본 개시의 제4 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치(7100)로서, 코팅 장치(7100)는, 코팅 챔버(710), 적어도 하나의 단량체 소스(720), 및 플라즈마 여기 필드(730)를 포함하며, 코팅 챔버(710)는, 기판을 배치하기 위한 코팅 영역(7101)을 구비하고, 단량체 소스(720)는, 코팅 챔버(710)와 소통되며 그리고 코팅 챔버(710)에 단량체를 공급하기 위해 사용되며, 그리고 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710) 내에 제공되며 그리고 단량체를 활성화시키기 위해 사용되고, 플라즈마 반응(730) 및 단량체 소스(720)는, 개별적으로, 기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해 코팅 영역(7101)의 2개의 측부에 위치되는 것인, 코팅 장치(7100)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 챔버 몸체는 코팅 챔버(710)로서 구현되고, 단량체 방출 소스는 단량체 소스(720)로서 구현되며, 그리고 플라즈마 여기 소스는 플라즈마 여기 필드(730)로서 구현된다.
코팅 프로세스 도중에, 플라즈마 환경은, 코팅 챔버(710) 내로 플라즈마 소스 기체를 통과시킴에 의해 제공되고, 플라즈마 여기 필드(730)는 플라즈마를 생성하기 위해 방전하며, 그리고, 기체 단량체는, 활성화되도록 코팅 영역(7101)을 통해 플라즈마 여기 필드(730)에 진입하여, 플라즈마 여기 필드(730)에서의 기체 단량체의 직접적인 과도한 활성화로 인해 분자 사슬 구조가 단편화되거나 과도하게 분해되는 것 등을 회피하도록, 기판의 표면 상에 상대적으로 우수한 속성을 갖는 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하도록 한다. 달리 표현하면, 기체 단량체는, 코팅 챔버(710) 내로 방출된 이후에, 먼저 코팅 영역(7101) 내로 확산하며, 그리고 이어서, 플라즈마 여기 필드(730) 내로 확산한다. 플라즈마는 코팅 영역(7101)을 향해 확산한다. 기체 단량체는, 활성화되도록 플라즈마 여기 필드(730) 내로 확산하며, 그리고 활성화된 기체 단량체는 이어서, 코팅 영역(7101)으로 확산하며 그리고, 상대적으로 우수한 속성을 갖는 얇은 코팅 또는 코팅을 형성하기 위해 그리고 동시에 증착 속도를 증가시키기 위해, 활성화되지 않은 기체 단량체와 함께 기판의 표면 상에 증착된다.
추가로, 코팅 영역(7101)의 반경 방향을 따라 확산하는 기체 단량체 또는 단량체 증기의 농도는, 점진적으로 감소되며, 그리고 동일한 방향으로, 코팅 영역(7101)의 반경 방향을 따라 확산하는 플라즈마 여기 필드(730)의 방전에 의해 생성되는 플라즈마의 농도는, 점진적으로 증가되고, 따라서, 활성화된 단량체의 농도는, 기판의 표면 상에 고품질의 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하도록 하기 위해, 안정적으로 유지된다.
코팅 장치(7100)는, 기판의 표면 상에 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하기 위해 플라즈마 화학적 기상 증착 방법을 적용한다. 말하자면, 얇은 코팅이, 기판의 표면의 기계적, 광학적, 또는 화학적 속성을 개선하도록 하기 위해, 기판의 표면 상에 증착 및 형성되고, 여기서 기판은, PCB 회로 보드들, 휴대폰들, 전자 기기들, 전자 제품 커버들, 전자 제품 디스플레이 스크린들, 휴대폰 유리 스크린들, 컴퓨터 스크린들, 휴대폰 후면 커버들, 전자 기기 외피들, 키보드 코팅들 또는 기계 부품들, 의류와 같은 사전 결정된 형상 및 구조를 갖는 코팅될 제품들, 그리고 다른 유형의 코팅될 제품들 등을 포함하며, 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 코팅 장치는, 전자 제품 상에, 제품의 방수, 내식성, 내마모성 및 다른 보호 속성들을 효과적으로 개선할 수 있으며 그리고 높은 표면 보호 비용의 문제를 해결할 수 있는, 얇은 코팅을 제공한다.
선택적으로, 얇은 코팅은, 기판의 표면 상에 코팅되는, 하나 이상의 층의 코팅, 얇은 코팅, 또는 나노 코팅을 포함한다. 선택적으로, 얇은 코팅 또는 코팅은, 무기 얇은 코팅, 유기 얇은 코팅, 유기 실리콘 나노 보호 코팅, 유기 실리콘 경질 나노 보호 코팅, 복합 구조 고-절연 경질 나노 보호 코팅, 조절된 구조의 고-절연 나노 보호 코팅 , 플라즈마 중합 코팅, 구배 증가 구조 액체 저항 코팅, 구배 감소 구조 액체 저항 코팅, 제어 가능한 가교 정도를 갖는 코팅, 방수 및 천공 방지 코팅, 저접착 및 내식성 코팅, 다층 구조를 갖는 액체 저항 코팅, 폴리우레탄 나노 코팅, 아크릴아미드 나노 코팅, 대전 방지 액체 저항 나노 코팅, 에폭시 나노 코팅, 고-투명 저-색수차 나노 코팅, 고-접착 노화 방지 나노 코팅, 실리콘 함유 공중합체 나노 코팅, 또는 폴리이미드 나노 코팅, 다이아몬드형 코팅, 등일 수 있으며, 그리고 여기에 국한되는 것은 아니다. 대안적으로, IPC 정의에 따르면, 코팅 또는 얇은 코팅은, AR(아크릴), ER(에폭시), SR(유기 실리콘), UR(폴리우레탄) 및 XY(파라-자일렌) 그리고 다른 유형의 코팅들 또는 얇은 코팅들일 수 있을 것이다. 추가로, 파라자일렌 또는 파릴렌 유형 코팅들이, 상대적으로 우수한, 화학적, 전기적 또는 물리적 보호를 제공할 수 있을 것이다.
단량체 소스(720)의 급송 포트는, 기체 단량체 또는 단량체 증기의 확산 경로가 코팅 영역(7101)으로부터 플라즈마 여기 필드(730)로인 것을 보장하기 위해, 코팅 영역(7101)에 가까운, 즉 플라즈마 여기 필드(730) 반대 측부의, 코팅 챔버(710)의 측부와 소통된다.
선택적으로, 단량체의 조성은, 적어도 하나의 단일작용성 불포화 플루오로카본 화합물 및 적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 유도체 또는, 이중 결합, Si-Cl, Si-O-C, Si-N-Si, Si-O-Si 구조 또는 고리 구조를 함유하는 유기실리콘 단량체의 혼합물이고, 단량체 내의 다작용성 불포화 탄화수소 유도체(들)의 질량 분율은, 30-50%이며, 여기서, 단일작용성 불포화 플루오로카본 화합물은, 3-(퍼플루오로-5-메틸에틸)-2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로에틸)에틸 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로도데실)에틸 아크릴레이트, 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥탄 알코올 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 아크릴레이트, (2H-퍼플루오로프로필)-2-아크릴레이트, (퍼플루오로시클로에틸)메타크릴레이트, 3,3,3-트리플루오로-1-프로핀, 1-에티닐-3,5-디플루오로벤젠, 또는 4-에티닐 트리플루오로톨루엔을 포함한다. 다작용성 불포화 탄화수소 유도체는, 에톡실화 트리카르복시메틸 프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 또는 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 등을 포함하며, 그리고 복수작용성 불포화 탄화수소 유도체는, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 및 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 에톡실화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 또는 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트를 포함한다.
선택적으로, 단량체는, 반응성 작용기를 갖는 탄소 함유 화합물들을 포함하고, 추가로, 실질적으로 CF3-계 퍼플루오로 화합물들(WO 97/38801 참조), 퍼플루오로올레핀들(Wang 등에 의한, Chem Mater 1996, 2212-2214 참조)을 포함한다. 선택적으로, 단량체는 또한, 할로겐 원자를 함유하는 수소 함유 불포화 화합물들 또는 적어도 10개의 탄소 원자를 함유하는 과할로겐화 유기 화합물들(WO 98/58117 참조), 2개의 이중 결합을 함유하는 유기 화합물들(WO 99/64662 참조), 적어도 5개의 탄소 원자의 알킬 사슬(선택적으로 헤테로원자로 삽입됨)을 갖는 포화 유기 화합물들(WO 00/05000 참조), 선택적으로 치환된 알킨들(WO 00/20130 참조), 폴리에테르 치환된 올레핀들(US 6482531 B 참조), 또는 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 거대고리(US 6329024 B 참조)를 포함한다.
선택적으로, 얇은 코팅은, 다이아몬드형 얇은 코팅(DLC 얇은 코팅)이다. DLC 얇은 코팅을 제공하기 위한 기체 단량체는, 수소, 탄화수소 기체, 등과 같은 반응성 기체, 또는 N, Si, F, B 등과 같은 도핑 원소의 유전 물질 또는 보조 기체이다. 예를 들어, 탄화수소 기체는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 1 내지 6 이상의 탄소 원자수를 갖는, 알칸, 알켄, 알킨 등과 같은 것이다. 선택적으로, 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 중간 영역 또는 위치에 위치되고, 단량체 소스(720)의 급송 포트는, 코팅 챔버(710)의 둘러싸는 측면들의 위치에 위치될 수 있을 것이다. 급송 포트는, 복수일 수 있으며, 그리고 코팅 챔버(710)의 둘러싸는 측면들 상에 등간격으로 배열될 수 있고, 코팅 영역(7101)은, 코팅 챔버(710)의 중간 위치와 둘러싸는 측면들 사이에 위치된다.
선택적으로, 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 하나의 측부에 위치되고, 단량체 소스(720)의 급송 포트는, 코팅 챔버(710)의 반대편 측부에 위치된다. 선택적으로, 기체 소스(720) 및 플라즈마 여기 필드(730)는, 중첩되지 않는 가운데 그들 사이에 특정 거리를 갖도록, 나란히 배열될 수 있을 것이다. 선택적으로, 코팅 챔버(710)는, 원형, 정사각형, 또는 다른 형상들일 수 있을 것이다.
추가로, 단량체 소스(720)는, 코팅 챔버 내로 들어가는 기체 단량체 또는 단량체 증기를 위한 급송 소스이며, 그리고 코팅 챔버(710) 내로 기체 상태에서 기체 단량체를 통과시키도록 하기 위해, 운반 배관을 통해, 기체 상태로 기체 단량체를 저장하기 위한 기체 저장체와 소통될 수 있을 것이다. 대안적으로, 단량체 소스(720)는, 운반 배관을 통해, 액체 상태로 단량체를 저장하기 위한 액체 저장체와 소통될 수 있고, 액체 상태의 단량체는, 기체 상태의 단량체 증기를 형성하기 위해 (가열 수단과 같은) 기체화 수단에 의해 기화되며, 그리고 단량체 소스(720)를 통해 코팅 챔버(710) 내로 통과된다. 선택적으로, 저장체는, 저장 장치, 저장 병 또는 저장 탱크와 같은, 단량체 원재료를 저장하기 위한 저장 수단일 수 있을 것이다.
플라즈마 여기 필드(730)는, 전극 수단(731)을 포함하고, 코팅 장치는 추가로, 플라즈마 소스를 포함하며, 플라즈마 소스는, 코팅 챔버(710)와 소통되며, 그리고 코팅 챔버(710)를 플라즈마 소스 기체로 충전하기 위해 사용되며, 전극 수단(731)은, 플라즈마 환경을 생성하도록 기체를 방전하기 위해 무선 주파수 및/또는 펄스 전압을 제공하기 위해 사용된다. 추가로, 전극 수단(731) 및 단량체 소스(720)는, 개별적으로 코팅 영역(7101)의 2개의 측부에 위치되고, 따라서 코팅 영역(7101) 내의 기판은, 직접적으로 플라즈마 환경의 중심에 놓이지 않으며, 즉 코팅 영역(7101) 내의 기판은, 분사 사슬 구조의 단편화 또는 과도한 분해 등의 현상으로 이어지는, 기판의 표면 상의 기체 단량체가 플라즈마 여기 필드(730)의 중심에서 직접적으로 과도하게 활성화되는 것을 방지하기 위해, 그리고 동시에, 기판의 표면 상에 우수한 성능을 갖는 얇은 코팅 또는 코팅을 제공할 수 있도록 하기 위해, 플라즈마 여기 필드(730)에 의해 생성되는 플라즈마 환경의 에지 영역 또는 위치에 위치된다.
플라즈마 소스는, 전극 수단(731)의 위치에 방전에 의해 플라즈마 여기 필드(730)를 형성하도록, 전극 수단(731)에 가까운 코팅 챔버(710)의 측부와 소통되고, 플라즈마 소스 기체는, 질소, 사불화탄소, 또는 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 기체와 같은, 플라즈마 소스 기체이다. 선택적으로, 플라즈마 소스는, 기체를 운반하기 위한 배관과 소통된다. 선택적으로, 플라즈마 소스는, 추가로, 플라즈마 소스 기체를 저장하기 위한 저장 수단과 소통된다.
선택적으로, 플라즈마 여기 필드(730)의 전극 수단(731)의 방전 유형은, 직류, 교류, 무선 주파수, 마이크로파, 중간 주파수, 전기 스파크 또는 펄스, 및 이와 유사한 것과 같은, 방전 유형일 수 있을 것이다. 예를 들어, 플라즈마 여기 필드(730)가 무선 주파수 방전을 인가하는 모드는, 용량성 커플링 및 유도성 커플링일 수 있을 것이다. 예를 들어, 플라즈마 여기 필드(730)가 마이크로파 방전을 인가하는 모드는, 공진 캐비티, 표면파 커플링 및 전자 사이클로트론 공진일 수 있을 것이다. 예를 들어, 플라즈마 여기 필드(730)의 방전 모드는, 연속적 방전 또는 펄스 방전일 수 있을 것이다.
바람직하게, 전극 수단(731)은, 제1 전극(7311) 및 제2 전극(7312)을 포함하고, 무선 주파수 전압이, 제1 전극(7311)과 제2 전극(7312) 사이에 제공된다. 예를 들어, 전극 수단(731)은, 무선 주파수 전압을 제공하기 위해 사용되고, 제1 전극(7311)은, 무선 주파수 전극이며, 그리고 무선 주파수 전압을 제공하기 위해 사용되고, 그리고 제2 전극(7312)은, 접지 전극이다. 말하자면, 제1 전극(7311)과 제2 전극(7312) 사이의 영역은, 둘러싸는 영역의 RF 전압이 상대적으로 낮은 가운데, 상대적으로 강한 RF 전압을 생성하고, 즉, 코팅 영역(7101)은, 기상의 단량체 또는 단량체 증기 증의 과도한 활성화 또는 분해를 회피하기 위해, 약한 플라즈마 환경에 위치된다.
추가로, 제1 전극(7311) 및 제2 전극(7312)은, 특정의 공간적 영역을 갖는 플라즈마 여기 필드(730)를 형성하기 위해, 서로 마주보며 그리고 특정의 마주보는 영역을 구비하고, 따라서 플라즈마 기체 소스 기체가, 플라즈마 여기 필드(730)의 전극들 사이에서 방전되며 그리고 플라즈마를 생성한다.
또한, 전극 수단(731)은 추가로, 펄스 전원을 포함하고, 펄스 전원은 코팅 챔버(710) 내에 제공되며, 펄스 전원은, 증착 속도를 가속하도록 그리고 코팅 효율을 개선하도록 활성화된 기체에 영향을 미치기 위해, 펄스 전압을 제공하기 위해 사용된다.
선택적으로, 전극 수단(731)은, 플라즈마 환경을 생성하도록 플라즈마 소스 기체에 영향을 미치기 위해 마이크로파 방전을 생성하기 위한 마이크로파 방전 전극이다. 선택적으로, 전극 수단(731)은, 중간 주파수 방전을 통해 플라즈마 환경을 생성하기 위한 중간 주파수 방전 전극이다. 선택적으로, 전극 수단(731)은, 전기 스파크 방전을 통해 플라즈마 환경을 생성하기 위한 전기 스파크 방전 전극이다.
또한, 코팅 장치(7100)는 추가로, 브라켓(740)을 포함하고, 즉, 이상의 지지 프레임은, 이러한 실시예에서 브라켓(740)으로서 구현되며, 브라켓(740)은, 기판을 지지하기 위해 코팅 영역(7101)에 제공된다. 이러한 실시예에서, 브라켓(740)은, 코팅 영역(7101)에 탈착 가능하게 고정되고, 즉, 브라켓(740)은, 단량체 소스(720)의 급송 포트와 플라즈마 여기 필드(730)의 전극 수단(731) 사이에 고정된다.
또한, 펄스 전원은, 양의 전극 및 음의 전극을 포함하고, 음의 전극은, 음의 펄스 전압을 제공하기 위해 브라켓(740) 상에 제공되며, 양의 전극은, 코팅 챔버(710)에 연결되며 그리고 양의 펄스 전압을 제공하기 위해 접지되며, 그로 인해 브라켓(740) 상에 배치되는 기판의 표면 상에서 얇은 코팅의 제공 속도를 가속하도록 한다.
선택적으로, 브라켓(740)은, 기판들을 층들로 배치하기 위한 층상 구조물일 수 있을 것이다. 선택적으로, 브라켓(740)은 또한, 이에 국한되는 것은 아니지만, 링형 브라켓, 정사각형 브라켓, 평면형 브라켓, 또는 메쉬형 브라켓, 및 이와 유사한 것일 수 있다.
또한, 코팅 장치(7100)는 추가로, 공기 추출 수단을 포함하고, 공기 추출 수단은, 코팅 프로세스 도중에 코팅 챔버(710)의 공기 압력을 제어하기 위해, 코팅 챔버(710)의 공기 추출 포트와 소통된다. 선택적으로, 공기 추출 수단은, 건식 펌프, 분자 펌프, 또는 로도스 펌프(Rhodes pump), 또는 이와 유사한 것이다.
추가로, 이러한 실시예는, 코팅 장치(7100)를 위한 코팅 방법으로서:
기체 단량체 또는 단량체 증기로 코팅 챔버(710)를 채우는 단계로서, 코팅 챔버(710)는 기판을 배치하기 위한 코팅 영역(7101)을 구비하는 것인, 단계;
코팅 챔버(710) 내부에 플라즈마 여기 필드(730)를 생성하는 단계; 및
기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해, 활성화될 코팅 영역(7101)을 통해 플라즈마 여기 필드(730) 내로 기체 단량체 또는 단량체 증기를 진입시키는 단계
를 포함하는 것인, 코팅 방법을 제공한다.
도 15는, 본 출원의 바람직한 실시예들과 상이한, 본 출원의 제1 변형 실시예의 코팅 장치(7100A)로서, 코팅 장치(7100A)는, 코팅 챔버(710), 적어도 하나의 단량체 소스(720), 플라즈마 여기 필드(730), 및 적어도 하나의 브라켓(740A)을 포함하고, 브라켓(740A)은 코팅 챔버(710) 내에 제공되며, 브라켓(740A)은, 기판을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지 유닛(741A)을 구비하고, 단량체 소스(720)는, 코팅 챔버(710) 내로 기체 단량체 또는 단량체 증기를 통과시키기 위해 코팅 챔버(710)와 소통되며, 플라즈마 여기 필드(730)는, 기체 단량체 또는 단량체 증기를 활성화시키기 위해 코팅 챔버(710) 내에 제공되고, 브라켓(740A)의 지지 유닛(741A)은, 기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해, 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 그리고 그로부터 멀어지게 상대적으로 왕복할 수 있는 것인, 코팅 장치(7100A)를 도시한다.
이러한 실시예에서, 브라켓(740A)은, 코팅 챔버(710) 내에 이동 가능하게 제공되고, 브라켓(740A)의 지지 유닛(741A)은, 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 또는 그로부터 멀어지게 이동 가능하다. 선택적으로, 하나 이상의 지지 유닛(741A)이 존재할 수 있을 것이다.
단량체 소스(720)의 급송 포트는, 특정 거리로 플라즈마 여기 필드(730)로부터 이격되며, 그리고, 브라켓(740A)에 대한 적절한 이동 거리를 제공하도록 그리고 지지 유닛(741A)이 플라즈마 여기 필드(730)에 진입 및 진출하는 것을 가능하게 하도록 하기 위해, 함께 중첩되지 않는다.
달리 표현하면, 코팅 챔버(710) 내에서, 단량체 소스(720)의 급송 포트 근처의 공간 영역(제1 공간 영역)은, 많은 양의 기체 단량체 또는 단량체 증기로 채워지며, 그리고 플라즈마 여기 필드(730)의 전극 수단(731) 근처의 공간 영역(제2 공간 영역)은, 많은 양의 플라즈마 소스 기체로 채워지며, 그리고 플라즈마 환경을 형성하도록 하기 위해 많은 양의 플라즈마를 생성하도록, 전압의 영향 하에서 방전된다. 제1 공간 영역은, 제2 공간 영역에 인접하고, 제1 공간 영역 내의 분자들은, 주로 기체 단량체들 또는 단량체 증기들이며, 그리고 제2 공간 영역 내의 분자들은, 주로 기체 플라즈마이고, 지지 유닛(741A)은, 제1 공간 영역과 제2 공간 영역 사이에서 전후로 이동한다. 제1 공간 영역 및 제2 공간 영역이 중첩 영역을 구비할 수 있지만, 완전히 중첩되지는 않는다는 것이, 이해되어야 한다.
브라켓(740A)은, 플라즈마 여기 필드(730) 내로 그리고 밖으로 기판을 이동시키기 위한 이동 가능 브라켓이다.
구체적으로, 브라켓(740A)은, 지지 유닛(741A) 및 이동 가능 유닛(742A)을 포함하고, 지지 유닛(741A)은, 기판을 지지하기 위해 사용되며, 지지 유닛(741A)은, 이동 가능 유닛(742A)에 연결되며, 그리고 이동 가능 유닛(742A)은, 플라즈마 여기 필드(730)에 접근하도록 그리고 그로부터 멀어지게 이동하도록, 코팅 챔버 내부에서 이동할 수 있을 것이다. 즉, 이상의 실시예들에서, 유지 프레임은, 지지 유닛(741A)으로서 구현되며, 그리고 이동 가능 프레임은, 이동 가능 유닛(742A)으로서 구현된다.
선택적으로, 이동 가능 유닛(742A)은, 풀리 또는 활주로(slideway) 구조물이다. 선택적으로, 이동 가능 유닛(742A)은, 수축 가능한 구조물 또는 이와 유사한 것이다.
선택적으로, 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710) 내에 이동 가능하게 제공되며, 따라서 브라켓(740A)은, 플라즈마 여기 필드(730)에 상대적으로 가깝게 그리고 그로부터 멀리 놓인다.
또한, 단량체 소스(720)의 급송 포트 및 플라즈마 여기 필드(730)는, 브라켓(740A)의 이동 경로의 2개의 측부에 위치된다. 또한, 브라켓(740A)은, 왕복 운동을 실행하고, 브라켓(740A)의 지지 유닛(741A)은, 플라즈마 여기 필드(730) 또는 단량체 소스(720)의 급송 포트에 반복적으로 교대로 접근하도록 기판을 이동시키기 위해, 플라즈마 여기 필드(730)와 단량체 소스(720)의 급송 포트 사이에서 전후로 이동한다. 선택적으로, 단량체 소스(720)의 급송 포트 및 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 2개의 측부에 위치될 수 있을 것이다. 대안적으로, 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 중간에 위치되며, 그리고 단량체 소스(720)의 급송 포트들은, 코팅 챔버(710)의 둘러싸는 측부들에 분산된다.
코팅 프로세스 도중에, 단량체 소스(720)의 급송 포트는, 코팅 챔버(710)를 기체 단량체 또는 단량체 증기로 연속적으로 채우고, 플라즈마 여기 필드(730)는, 플라즈마 소스 기체를 연속적으로 방출하며, 그리고 플라즈마 환경을 형성하도록 플라즈마를 생성하기 위해, 방전을 위한 전압을 제공하고, 브라켓(740A)의 지지 유닛(741A)은, 플라즈마 여기 필드(730)에 의해 형성되는 플라즈마 환경 내로 그리고 밖으로 왕복한다. 지지 유닛(741A)이 단량체 소스(720)에 가깝게 놓일 때, 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 얇은 층을 형성하도록 기판의 표면에 부착되고, 즉, 기체 단량체 또는 단량체 증기는 기판의 표면 상에 흡착된다. 지지 유닛(741A)이 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 놓일 때, 기판의 표면 상에 부착된 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 플라즈마에 의해 활성화된다. 지지 유닛(741A)이 다시 단량체 소스(720)에 가깝게 놓일 때, 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 기판의 표면 상의 활성화된 분자들과 융합 또는 중합되며, 그리고 코팅은, 성장하고 두꺼워지며, 그리고, 사전 결정된 두께를 갖는 얇은 코팅 또는 코팅이 기판의 표면 상에 제공될 때까지, 계속 지속된다.
본 개시와 종래 기술 사이의 차이는, 종래 기술이, 공간 내의 기체 단량체 또는 단량체 증기에 영향을 미치기 위해 플라즈마를 활용하고, 기체 단량체 또는 단량체 증기 분자는, 얇은 코팅 또는 코팅 내의 낮은 분자 무결성 및 얇은 코팅 또는 코팅의 열악한 성능을 야기하도록, 플라즈마에 완전히 노출되며, 그리고 공간 내에서 다양한 중합물을 분해 및 생성하고, 그리고 이어서, 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하도록 기판의 표면 상에 증착되며; 그리고 본 개시에서, 플라즈마 여기 필드(730)에 의해 생성되는 플라즈마는, 단지 기판의 표면 상에 흡착된 기체 단량체 또는 단량체 증기 분자들에만 영향을 미치며, 그리고 이어서, 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하기 위해 플라즈마에 의해 영향을 받지 않은 기체 단량체 또는 단량체 증기 분자들과 융합 또는 중합되어, 높은 분자 무결성과 더불어, 얇은 코팅 또는 코팅의 성능이 더 우수하다는 것이다.
다른 한편, 단량체 증기의 일부분이, 플라즈마 영역 내로 확산하고, 여기서, 공간적으로 분해되며, 그리고 기판이 이동할 때, 기판의 표면 상에 중합 및 증착되어, 코팅의 일부를 형성하도록 한다. 중합물의 이러한 부분은, 더 높은 정도의 분지 및 가교 구조를 갖는다. 코팅 내의 특정 정도의 분지 및 가교의 존재는, 중합 효율 및 코팅의 안정성을 개선하는데 유익하다. 본 개시는, 단량체 소스와 플라즈마 소스 사이에서의 기판의 이동 속도 및 체류 시간을 조절함으로써, 코팅 내의 분지 및 가교 비율을 편리하게 제어할 수 있으며, 그리고 최상의 코팅 속성을 얻을 수 있을 것이다.
지지 유닛(741A)의 이동 경로, 이동 속도, 리듬, 체류 시간, 사이클 시간 및 이동 시간은 모두, 요구되는 얇은 코팅 또는 코팅 등의 제공에 적합하도록, 성능을 보장하기 위해, 제공된 코팅의 분자간 분지 및 가교 비율을 제어하도록 사전 설정될 수 있다는 것이, 주목할 만하다.
이러한 실시예에서, 단량체 소스(720) 및 플라즈마 여기 필드(730)의 구조적 원리는, 이러한 바람직한 실시예와 동일하며, 그리고 여기에 다시 설명되지 않는다.
실험은, 본 출원의 코팅 장치에 의해 제공되는 얇은 코팅의 균일성 및 속도 양자 모두가, 기존의 코팅 장치와 비교하여 개선된다는 것을 보여준다. 예를 들어, 기체 단량체 또는 단량체 증기가 3000s의 시간 동안 300 ㎕/분의 유량으로 급송되는 조건 하에서, 본 출원의 코팅 장치에 의해 제공되는 3개의 유형(예 1, 예 2, 예 3)의 얇은 코팅의 상측 층, 중간 층, 하측 층의 (이하의 표 1의) 두께, 및 기존의 코팅 장치에 의해 제공되는 3개의 유형(예 1, 예 2, 예 3)의 얇은 코팅의 상측 층, 중간 층, 하측 층의 (이하의 표 2의) 두께는, 다음과 같이 여러 그룹에서 비교된다:
얇은 코팅 예 1 예 2 예 3
상측 층의 두께（nm） 343 365 368
중간 층의 두께（nm） 351 371 366
하측 층의 두께（nm） 346 374 359
(본 출원의 코팅 장치에 의해 제공된 얇은 코팅들)
얇은 코팅 예 1 예 2 예 3
상측 층의 두께（nm） 225 247 209
중간 층의 두께（nm） 203 187 231
하측 층의 두께（nm） 162 235 158
(기존의 코팅 장치에 의해 제공된 얇은 코팅들)
본 출원의 코팅 장치에 의해 제공된 얇은 코팅들의 두께 및 속도는, 기존의 코팅 장치의 것과 비교하여 1.5-2배 증가되고, 얇은 코팅들의 상측 층들, 중간 층들 및 하측 층들의 두께 편차들은, 비교적 낮으며, 그리고 균일성은 높다는 것이, 확인될 수 있다.
도 16은 본 출원의 제2 변형 실시예의 코팅 장치(7100B)를 도시한다. 이러한 제2 변형 실시예의 코팅 장치(7100B)는, 코팅 챔버(710), 적어도 하나의 단량체 소스(720), 플라즈마 여기 필드(730), 및 적어도 하나의 브라켓(740B)을 포함하고, 브라켓(740B)은, 코팅 챔버(710) 내에 제공되며 그리고 기판을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지 유닛(741B)을 구비하고, 단량체 소스(720)는, 코팅 챔버(710) 내로 기체 단량체 또는 단량체 증기를 급송하기 위해 코팅 챔버(710)와 소통되며, 플라즈마 여기 필드(730)는, 기체 단량체 또는 단량체 증기를 활성화하기 위해 코팅 챔버(710) 내에 제공되고, 브라켓(740B)의 지지 유닛(741B)은, 기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 그리고 그로부터 멀어지게 상대적으로 왕복할 수 있다는 점에서, 이상의 실시예들의 것과 상이하다.
또한, 브라켓(740B)은, 코팅 챔버(710) 내에 회전 가능하게 제공되며, 그리고, 브라켓(740B)이 회전함에 따라, 지지 유닛(741B)은, 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 그리고 그로부터 멀어지게 왕복한다. 즉, 브라켓(740B)은, 회전 가능한 구조물이다.
구체적으로, 브라켓(740B)은, 지지 유닛(741B) 및 회전 가능 유닛(742B)을 포함하고, 지지 유닛(741B)은, 회전 가능 유닛(742B)에 연결되며, 회전 가능 유닛(742B)은, 코팅 챔버(710)에 회전 가능하게 설치되고, 회전 가능 유닛(742B)의 회전과 더불어, 지지 유닛(741B)은, 왕복식으로, 플라즈마 여기 필드(730)에 접근하거나, 또는 그로부터 멀어지게 이동한다.
또한, 복수의 지지 유닛(741B)이 존재하며, 그리고 다양한 지지 유닛들(741B)이, 회전 가능 유닛(742B) 상의 링 내에 배열되고, 브라켓(740B)의 회전 가능 유닛(742B)은, 플라즈마 여기 필드(730)와 단량체 소스(720)의 급송 포트들 사이에 위치되며, 브라켓(740B)의 회전 가능 유닛(742B)의 회전과 더불어, 다양한 지지 유닛들(741B)이, 단량체 소스(720)의 급송 포트들에 인접한 공간 영역(제1 공간 영역)과 플라즈마 여기 필드(730) 근처의 공간 영역(제2 공간 영역) 사이에서, 차례로, 교대로 왕복한다.
회전 가능 유닛(742B)의 회전축이, 코팅 챔버(710)의 중간 위치에 놓이고, 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 하나의 측부에 위치되며, 그리고 단량체 소스(720)는, 코팅 챔버(710)의 다른 측부에 위치되며, 그리고 플라즈마 여기 필드(730)와 일치하지 않는다는 것이, 이해되어야 한다.
코팅 프로세스 도중에, 지지 유닛(741B)이 단량체 소스(720)의 급송 포트에 가깝게 놓일 때, 즉, 제1 공간 영역에 진입할 때, 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 얇은 층을 형성하도록 기판의 표면에 부착되고, 즉, 기체 단량체 또는 단량체 증기는 기판의 표면 상에 흡착된다. 지지 유닛(741B)이 플라즈마 여기 필드(730)에 가깝게 놓일 때, 즉, 제2 공간 영역에 진입할 때, 기판의 표면 상에 부착된 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 플라즈마에 의해 활성화된다. 지지 유닛(741B)이 다시 단량체 소스(720)에 접근 놓일 때, 즉, 제1 공간 영역에 진입할 때, 기체 단량체 또는 단량체 증기는, 기판의 표면 상의 활성화된 분자들과 융합 또는 중합되며, 그리고 코팅은, 성장하고 두꺼워지며, 그리고, 이것은, 사전 결정된 두께를 갖는 얇은 코팅 또는 코팅이 기판의 표면 상에 제공될 때까지, 계속 반복된다.
말하자면, 브라켓(740B)은, 원형 운동 또는 타원형 운동을 실행하고, 기판들은 각각, 브라켓(740B)과 함께 원형 운동 또는 타원형 운동을 왕복하도록, 그리고 교대로, 원형 운동 또는 타원형 운동 중에, 플라즈마 여기 필드(730)에 진입 및 진출하도록, 브라켓(740B)의 원주 방향 위치에 위치된다.
회전 가능 유닛(742B)의 회전 속도, 리듬, 사이클 시간, 지지 유닛(741B)의 회전 반경, 그리고 제1 공간 영역 및 제2 공간 영역 각각에서의 체류 시간은, 모두, 우수한 성능을 갖는 요구되는 얇은 코팅 또는 코팅을 제공하는 데 적절하도록, 성능을 보장하기 위해 제공된 코팅 내의 분자간 분지 및 가교의 비율을 제어 및 조절하기 위해, 사전 결정될 수 있다는 것이, 주목할 만하다.
도 17 및 도 18은, 본 출원의 제2 변형 실시예의 변형 구현예를 도시하고, 여기서 플라즈마 여기 필드(730)는, 코팅 챔버(710)의 중간 위치에 위치되며, 복수의 단량체 소스(720)가, 개별적으로 코팅 챔버(710)의 둘러싸는 측부들에 위치되고, 복수의 브라켓(740B)이 개별적으로, 단량체 소스(720)와 플라즈마 여기 필드(730) 사이에 상응하게 위치되며, 그리고 다양한 브라켓들(740B)은, 서로 간섭하지 않는다. 말하자면, 코팅 챔버(710)의 중간 영역은, 제2 공간 영역이며 그리고 많은 양의 플라즈마로 가득 차고, 코팅 챔버(710)의 둘레 영역은, 제1 공간 영역이며 그리고 많은 양의 기체 단량체 또는 단량체 증기 분자들로 가득 차고, 다양한 브라켓들(740B)이, 코팅 챔버(710) 내의 링 내에 배열되며, 그리고 브라켓들(740B) 각각의 지지 유닛들(741B)이, 대량으로 코팅을 구현하기 위해, 제1 공간 영역과 제2 공간 영역 사이에서 교대로 이동한다.
또한, 플라즈마 여기 필드(730)의 전극 수단(731)은, 코팅 챔버(710)의 중간 위치에 제공되고, 전극 수단(731)은, 기둥형 구조물이며, 전극 수단(731)은, 다양한 브라켓들(740B)의 중간에 위치되고, 브라켓들(740B) 각각의 지지 유닛들(741B)은, 전극 수단(731)의 축을 중심으로 회전한다. 전극 수단(731)의 제1 전극(7311)은, 제2 전극(7312)과 병치되고, 제1 전극(7311)은 무선 주파수 전극이며, 그리고 제2 전극(7312)은 접지된다. 추가로, 제1 전극(7311)은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 링 내에 배열되는 직각의 단면을 갖는 복수의 기둥형 구조물, 또는 다른 형상의 구조물일 수 있을 것이다. 코팅 챔버(710)의 공기 추출 포트는, 코팅 프로세스 도중에 코팅 챔버(710) 내의 기체를 배기하기 위해, 전극 수단(731)의 위 또는 아래에 위치된다.
선택적으로, 플라즈마 여기 필드(730)의 전극 수단(731)은, 코팅 챔버(710)의 중간 위치에 제공되고, 공기 추출 기둥이, 코팅 챔버(710)의 중간 위치에 제공되며, 공기 추출 기둥의 측벽은, 외부 세계와 소통하기 위한 배기 구멍을 갖도록 제공되고, 그리고 공기 추출 기둥은, 코팅 챔버(710) 내의 기체를 배기하기 위해 그리고 공기 압력을 제어하기 위해, 공기 추출 수단에 연결된다. 전극 수단(731)의 제2 전극(7312)은, 공기 추출 기둥에 연결되고 접지되며, 제1 전극(7311)은, 무선 주파수 전극으로서 역할을 하도록 공기 추출 기둥 외부에 제공된다.
선택적으로, 공기 추출 기둥은, 전극 수단(731)의 제2 전극(7312)으로서 역할을 하며 접지되고, 제1 전극(7311)은 공기 추출 기둥 외부에 제공되며, 그리고 제1 전극(7311)은, 공기 추출 기둥의 외부에 씌워지도록 하기 위한, 원통형 기둥형 구조물일 수 있을 것이다. 제1 전극(7311)의 측벽이, 공기 추출 기둥으로부터의 코팅 챔버(710) 내의 기체의 배기 유량을 보장하기 위해, 복수의 관통 구멍을 구비한다.
선택적으로, 전극 수단(731)의 제1 전극(7311)은, 브라켓(740B) 상에 제공되며, 그리고 제2 전극(7312)은, 공기 추출 기둥에 전기적으로 연결되며, 따라서 공기 추출 기둥은, 제2 전극으로서 역할을 한다. 예를 들어, 브라켓(740B)은, 도전성 재료로 이루어지는 전극 요소를 포함하고, 전극 요소는, 제1 전극(7311)에 전기적으로 연결되거나, 또는 브라켓(740B)은, 도전성 재료로 이루어지며 그리고 제1 전극(7311)에 전기적으로 연결된다.
또한, 코팅 챔버(710)는, 원통형 구조물이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 또한, 코팅 장치(7100B)는, 공전 프레임(750B)을 추가로 포함하고, 공전 프레임(750B)은, 코팅 챔버(710) 내에 회전 가능하게 제공되며 그리고 코팅 챔버(710)의 중심을 축으로서 취하며, 그리고 브라켓들(740B) 각각의 회전 가능 유닛들(742B)은, 공전 프레임(750B) 상의 링 내에 설치되며, 그리고 공전 프레임(750B)의 회전과 더불어 회전하고, 즉, 브라켓들(740B)은, 코팅 챔버(710)의 중심을 공전하기 위한 축으로서 취한다.
선택적으로, 회전 가능 유닛(742B)의 회전축은, 코팅 챔버(710)의 절반 반경의 위치에 위치되고, 브라켓들(740B)은 각각, 그 자체의 축을 중심으로 회전한다. 그리고, 회전 프로세스 도중에, 지지 유닛들(741B) 각각에 의해 지지되는 기판은, 코팅을 구현하기 위해, 개별적으로, 제1 공간 영역과 제2 공간 영역 사이에서 교대로 이동한다.
말하자면, 브라켓(740B) 및 공전 프레임(750B)은, 행성 운동 또는 행성 유사 운동을 실행하도록 각각의 기판을 구동하고, 플라즈마 여기 필드(730)는, 기판이 관통하여 통과하는 경로 상에 제공되고, 따라서 각각의 기판은, 플라즈마 여기 필드(730)에 교대로 진입 및 진출한다.
공전 프레임(750B)의 공전 속도가, 사전 설정될 수 있으며, 브라켓(740B)의 공전 반경이, 사전 설정될 수 있다는 것이, 주목할 만하다. 추가로, 공전 프레임(750B)과 브라켓(740B) 사이의 공전 및 회전 속도 비 그리고 공전 및 회전수 비 모두, 코팅을 제어하기 위해, 제1 공간 영역 또는 제2 공간 영역 내에서의 기판의 체류 시간 또는 이동 속도 등을 조절하도록 하기 위해, 사전 설정될 수 있다.
선택적으로, 기판을 지지 및 이동시키기 위한 브라켓 또는 구조물은, 코팅 챔버(710) 내에서 구형 운동을 실행하도록 각각의 기판을 지지 및 구동하도록 하기 위한, 구형 운동을 가능하게 하는 구조물로서 구현되고, 플라즈마 여기 필드(730)는, 기판이 관통하여 통과하는 경로 상에 위치되도록, 구형 표면의 국부적 영역 내에 제공되며, 따라서 기판은, 교대로 플라즈마 여기 필드(730)에 진입 및 진출한다.
선택적으로, 기판을 지지 및 이동시키기 위한 브라켓 또는 구조물은, 코팅 챔버(710) 내에서 전후로 스윙(swing)하도록 각각의 기판을 지지 및 구동하도록 하기 위한, 전후로 스윙 가능하게 하는 구조물로서 구현되고, 플라즈마 여기 필드(730)는, 스윙 경로 상에 제공되며, 따라서 기판은, 스윙에 의해 전후로 플라즈마 여기 필드(730)에 진입 및 진출한다.
기판을 지지하기 위한 브라켓 또는 구조물이 코팅 챔버에 고정될 수 있고, 플라즈마 여기 필드는, 이동 가능하도록 구현되며, 플라즈마 여기 필드의 전극 수단은, 이동 가능 구조물을 통해 코팅 챔버(710) 내에서 이동하고, 따라서 기판은, 플라즈마 여기 필드에 상대적으로 진입 및 진출한다는 것이, 당업자에 의해 이해될 것이다. 상기 이동 가능 구조물은, 왕복 운동 구조물, 전후 스윙 구조물, 원형 운동 구조물, 구형 운동 구조물, 행성 운동 구조물, 등일 수 있으며, 그리고 이에 국한되지 않는다.
추가로, 본 출원은 또한, 뒤따르는 단계들을 포함하는, 코팅 장치를 위한 코팅 방법을 제공한다:
코팅 챔버를 기체 단량체 또는 단량체 증기로 채우는 단계;
코팅 챔버 내부에 플라즈마 여기 필드를 형성하는 단계; 및
플라즈마 여기 필드에 상대적으로 가깝게 또는 그로부터 멀어지게 브라켓을 이동 또는 회전시키는 단계로서, 브라켓은, 기판의 표면의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해 기판을 지지하기 위해 사용되는 것인, 단계.
이상의 설명 및 첨부 도면들에 나타난 본 개시의 실시예들은, 단지 예들이며 그리고 본 개시를 제한하지 않는다는 것이, 당업자에게 이해되어야 한다. 본 개시의 목적들은, 완전히 그리고 효과적으로 달성되었다. 본 개시의 기능적 및 구조적 원리들은, 실시예들에서 도시되고 설명되었으며, 그리고 본 개시의 실시예들에 대한 임의의 변형예들 또는 수정예들이, 원리들로부터 벗어나지 않는 가운데 가능하다.

Claims (46)

  1. 코팅 형성 재료를 사용하여 기판의 표면 상에 코팅을 형성하기 위한 코팅 장치로서:
    반응 챔버를 구비하는 챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체의 상기 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 지지 영역을 구비하는 지지 프레임;
    코팅 형성 재료를 상기 챔버 몸체의 상기 반응 챔버 내로 도입하기 위한 방출 유입구를 구비하는 단량체 방출 소스; 및
    코팅 형성 재료 여기하기 위해, 상기 챔버 몸체의 상기 반응 챔버 내에 위치되는 플라즈마 여기 소스로서, 상기 지지 프레임의 상기 지지 영역은, 상기 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에, 그리고 기판이 상기 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이에 배열되게 마련되도록 하는 방식으로, 위치되는 것인, 플라즈마 여기 소스
    를 포함하는 것인, 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 이동 가능 프레임 및 이 이동 가능 프레임 상에 지지되는 복수의 유지 프레임을 포함하고, 상기 복수의 유지 프레임은, 서로 이격되며 그리고 상기 유지 프레임들은 각각, 기판을 지지하기 위한 상기 지지 영역을 구비하는 것인, 코팅 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 가능 프레임은, 그의 중심축을 중심으로 회전하도록 작동 가능하며, 그리고 상기 유지 프레임들은 각각, 상기 이동 가능 프레임과 함께 회전하는 가운데, 개개의 중심축을 중심으로 또한 회전하는 것인, 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 이동 컨베이어를 더 포함하며, 그리고 상기 이동 컨베이어는, 상기 이동 가능 프레임 상에 장착되는 제1 기어 요소 및 개별적으로 상기 복수의 유지 프레임 상에 장착되는 복수의 제2 기어 요소를 포함하며, 상기 제2 기어 요소들은 각각, 상기 제1 기어 요소와 맞물리는 것인, 코팅 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 각각 원통형 전극이며, 그리고 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 둘레에 씌워지며, 그리고 상기 제1 전극은, 복수의 제1 구멍을 구비하는 것인, 코팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 복수의 제2 구멍을 구비하는 것인, 코팅 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 복수 쌍의 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하며, 상기 복수의 제2 전극들은, 상기 반응 챔버 내에 방사상으로 배열되고, 그리고 상기 제1 전극들은 각각, 2개의 인접한 제2 전극 사이에 위치되는 것인, 코팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 각각, 상기 제2 전극들 중의 하나를 지향하는 제1 부분 및 상기 제2 전극들 중의 다른 하나를 지향하는 제2 부분을 포함하는 것인, 코팅 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 각각, 복수의 제1 구멍을 구비하며, 그리고 상기 제2 전극들은 각각, 복수의 제2 구멍을 구비하는 것인, 코팅 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전극 수단은, 인접한 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 연결되는, 복수의 절연 요소를 구비하는 것인, 코팅 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 기판을 지지하기 위한 상기 지지 영역을 구비하는 이동 가능 프레임을 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스는, 상기 이동 가능 프레임 중심에 설치되며, 그리고 상기 이동 가능 프레임이 이동할 때 상기 이동 가능 프레임과 함께 이동하는 것인, 코팅 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 복수의 방사상 연장 장착 뼈대 및 상기 장착 뼈대들에 연결되는 복수의 지지 테이블을 포함하고, 상기 지지 테이블들은 각각, 기판을 지지하기 위한 상기 지지 영역을 구비하는 것인, 코팅 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    코팅 장치는, 복수의 플라즈마 여기 소스 및 복수의 지지 프레임을 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스들은 각각, 대응하는 지지 프레임의 중심에 위치되는 것인, 코팅 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스들은 각각, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것인, 코팅 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    공기 추출 요소를 포함하는 압력 조절 유닛을 더 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스는, 상기 지지 프레임의 중심에 위치되며, 그리고 상기 공기 추출 요소는, 상기 플라즈마 여기 소스 위에 위치되는 것인, 코팅 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, CF3-계 퍼플루오르화 화합물들, 퍼플루오로올레핀들, 수소-함유 불포화 화합물들, 2개의 이중 결합을 함유하는 유기 화합물들, 적어도 5개의 탄소 원자의 선택적으로 치환된 알킬 사슬을 갖는 포화 유기 화합물들, 선택적으로 치환된 알킨들, 폴리에테르-치환된 올레핀들, 및 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 거대 고리로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 3-(퍼플루오로-5-메틸헥실)-2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트, 1,1,2,2-테트라히드로퍼플루오로테트라데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-헵타데카플루오로데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 아크릴레이트, (2H-퍼플루오로프로필)-2-아크릴레이트, (퍼플루오로시클로헥실)메틸 아크릴레이트, 3,3,3-트리플루오로-1-프로핀, 1-에티닐-3,5-디플루오로벤젠, 및 4-에티닐-트리플루오로톨루엔으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 에톡실화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 뒤따르는 구조식을 가지며:
    Figure pct00002

    여기서, R1, R2, 및 R3은, 소수성 기들이며, 그리고 수소, 알킬, 할로겐 또는 할로알킬로부터 독립적으로 선택되고, 그리고 여기서, m은 0 내지 8의 정수이고, n은 1 내지 15의 정수이며, 그리고 X는 H 또는 할로겐인 것인, 코팅 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 아크릴 코팅, 에폭시 코팅, 유기실리콘 코팅, 폴리우레탄 코팅, 및 p-자일렌 코팅으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 코팅을 형성하기 위해 여기되고 사용되는 것인, 코팅 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    기판은, 금속들, 유리들, 세라믹들, 플라스틱들, 직물들, 전자 장치들, 및 반도체 제품들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 장치.
  22. 코팅 장치에 의해 코팅 형성 재료를 사용하여 기판의 표면 상에 코팅을 형성하기 위한 코팅 방법으로서:
    (a) 챔버 몸체의 반응 챔버 내에서 단량체 방출 소스와 플라즈마 여기 소스 사이의 위치에 기판을 배열하는 단계; 및
    (b) 상기 플라즈마 여기 소스의 영향 하에서 각각의 기판의 표면 상에 중합체 코팅을 형성하도록 하기 위해, 상기 단량체 방출 소스를 통해 상기 반응 챔버 내로 코팅 형성 재료를 도입하는 단계
    를 포함하는 것인, 코팅 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    기판은, 지지 프레임에 의해 지지되며, 상기 지지 프레임은, 이동 가능 프레임 및 이 이동 가능 프레임 상에 지지되는 복수의 유지 프레임을 포함하고, 상기 복수의 유지 프레임은, 서로 이격되며 그리고 상기 유지 프레임들은 각각, 기판을 지지하기 위한 지지 영역을 구비하는 것인, 코팅 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 이동 가능 프레임은, 그의 중심축을 중심으로 회전하도록 작동 가능하며, 그리고 상기 유지 프레임들은 각각, 상기 이동 가능 프레임과 함께 회전하는 가운데, 개개의 중심축을 중심으로 또한 회전하는 것인, 코팅 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 이동 컨베이어를 더 포함하며, 그리고 상기 이동 컨베이어는, 상기 이동 가능 프레임 상에 장착되는 제1 기어 요소 및 개별적으로 상기 복수의 유지 프레임 상에 장착되는 복수의 제2 기어 요소를 포함하며, 상기 제2 기어 요소들은 각각, 상기 제1 기어 요소와 맞물리는 것인, 코팅 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 각각 원통형 전극이며, 그리고 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 둘레에 씌워지며, 그리고 상기 제1 전극은, 복수의 제1 구멍을 구비하는 것인, 코팅 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 복수의 제2 구멍을 구비하는 것인, 코팅 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스는, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 복수 쌍의 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하며, 상기 복수의 제2 전극들은, 상기 반응 챔버 내에 방사상으로 배열되고, 그리고 상기 제1 전극들은 각각, 2개의 인접한 제2 전극 사이에 위치되는 것인, 코팅 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 각각, 상기 제2 전극들 중의 하나를 지향하는 제1 부분 및 상기 제2 전극들 중의 다른 하나를 지향하는 제2 부분을 포함하는 것인, 코팅 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 각각, 복수의 제1 구멍을 구비하며, 그리고 상기 제2 전극들은 각각, 복수의 제2 구멍을 구비하는 것인, 코팅 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 전극 수단은, 인접한 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 연결되는, 복수의 절연 요소를 구비하는 것인, 코팅 방법.
  32. 제22항에 있어서,
    기판은, 지지 프레임에 의해 지지되며, 상기 지지 프레임은, 기판을 지지하기 위한 지지 영역을 구비하는 이동 가능 프레임을 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스는, 상기 이동 가능 프레임 중심에 설치되며, 그리고 상기 이동 가능 프레임이 이동할 때 상기 이동 가능 프레임과 함께 이동하는 것인, 코팅 방법.
  33. 제22항에 있어서,
    기판은, 지지 프레임에 의해 지지되며, 상기 지지 프레임은, 복수의 방사상 연장 장착 뼈대 및 상기 장착 뼈대들에 연결되는 복수의 지지 테이블을 포함하고, 상기 지지 테이블들은 각각, 기판을 지지하기 위한 상기 지지 영역을 구비하는 것인, 코팅 방법.
  34. 제22항에 있어서,
    코팅 장치는, 복수의 플라즈마 여기 소스 및 복수의 지지 프레임을 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스들은 각각, 대응하는 지지 프레임의 중심에 위치되는 것인, 코팅 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 플라즈마 여기 소스들은 각각, 코팅 형성 재료에 방전하기 위한 전극 수단을 포함하고, 상기 전극 수단은, 서로 대향하는 전극들인 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것인, 코팅 방법.
  36. 제22항에 있어서,
    코팅 장치는, 공기 추출 요소를 포함하는 압력 조절 유닛을 더 포함하고, 상기 플라즈마 여기 소스는, 상기 지지 프레임의 중심에 위치되며, 그리고 상기 공기 추출 요소는, 상기 플라즈마 여기 소스 위에 위치되는 것인, 코팅 방법.
  37. 제22항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, CF3-계 퍼플루오르화 화합물들, 퍼플루오로올레핀들, 수소-함유 불포화 화합물들, 2개의 이중 결합을 함유하는 유기 화합물들, 적어도 5개의 탄소 원자의 선택적으로 치환된 알킬 사슬을 갖는 포화 유기 화합물들, 선택적으로 치환된 알킨들, 폴리에테르-치환된 올레핀들, 및 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 거대 고리로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 방법.
  38. 제22항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 3-(퍼플루오로-5-메틸헥실)-2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트, 1,1,2,2-테트라히드로퍼플루오로테트라데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-헵타데카플루오로데실 아크릴레이트, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 아크릴레이트, (2H-퍼플루오로프로필)-2-아크릴레이트, (퍼플루오로시클로헥실)메틸 아크릴레이트, 3,3,3-트리플루오로-1-프로핀, 1-에티닐-3,5-디플루오로벤젠, 및 4-에티닐-트리플루오로톨루엔으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 방법.
  39. 제22항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 에톡실화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 방법.
  40. 제22항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 뒤따르는 구조식을 가지며:
    Figure pct00003

    여기서, R1, R2, 및 R3은, 소수성 기들이며, 그리고 수소, 알킬, 할로겐 또는 할로알킬로부터 독립적으로 선택되고, 그리고 여기서, m은 0 내지 8의 정수이고, n은 1 내지 15의 정수이며, 그리고 X는 H 또는 할로겐인 것인, 코팅 방법.
  41. 제22항에 있어서,
    코팅 형성 재료는, 아크릴 코팅, 에폭시 코팅, 유기실리콘 코팅, 폴리우레탄 코팅, 및 p-자일렌 코팅으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 코팅을 형성하기 위해 여기되고 사용되는 것인, 코팅 방법.
  42. 제22항에 있어서,
    기판은, 금속들, 유리들, 세라믹들, 플라스틱들, 직물들, 전자 장치들, 및 반도체 제품들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 코팅 방법.
  43. 코팅 장치로서:
    기판을 배치하기 위한 코팅 영역을 구비하는 코팅 챔버;
    상기 코팅 챔버 내로 기체 단량체/단량체 증기를 통과시키기 위해 상기 코팅 챔버와 소통되는 적어도 하나의 단량체 소스; 및
    기체 단량체/단량체 증기를 활성화시키기 위해 상기 코팅 챔버 내에 제공되는 플라즈마 여기 필드로서, 플라즈마 여기 필드와 상기 단량체 소스는, 기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해, 개별적으로 상기 코팅 영역의 2개의 측부에 위치되는 것인, 플라즈마 여기 필드
    를 포함하는 것인, 코팅 장치.
  44. 코팅 방법으로서:
    코팅 챔버를 기체 단량체/단량체 증기로 채우는 단계;
    코팅 챔버 내부에 플라즈마 여기 필드를 형성하는 단계; 및
    상기 플라즈마 여기 필드에 가깝게 또는 그로부터 멀어지게 적어도 하나의 브라켓을 상대적으로 이동 또는 회전시키는 단계로서, 상기 브라켓은, 기판의 표면의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해 기판을 지지하기 위해 사용되는 것인, 단계
    를 포함하는 것인, 코팅 방법.
  45. 코팅 방법으로서:
    기체 단량체/단량체 증기로 코팅 챔버를 채우는 단계로서, 상기 코팅 챔버는 기판을 배치하기 위한 코팅 영역을 구비하는 것인, 단계;
    상기 코팅 챔버 내부에 플라즈마 여기 필드를 형성하는 단계; 및
    기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해, 활성화될 코팅 영역을 통해 상기 플라즈마 여기 필드 내로 기체 단량체/단량체 증기를 진입시키는 단계
    를 포함하는 것인, 코팅 방법.
  46. 코팅 장치로서:
    코팅 챔버;
    상기 코팅 챔버 내에 제공되는 적어도 하나의 브라켓으로서, 기판을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지 유닛을 구비하는 것인, 브라켓;
    상기 코팅 챔버 내로 기체 단량체/단량체 증기를 통과시키기 위해 상기 코팅 챔버와 소통되는 적어도 하나의 단량체 소스; 및
    기체 단량체/단량체 증기를 활성화시키기 위해 상기 코팅 챔버 내에 제공되는 플라즈마 여기 필드로서, 상기 브라켓의 상기 지지 유닛은, 기판의 표면 상에 얇은 코팅을 제공하기 위해, 플라즈마 여기 필드에 가깝게 그리고 그로부터 멀어지게 상대적으로 왕복할 수 있는 것인, 플라즈마 여기 필드
    를 포함하는 것인, 코팅 장치.
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