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KR102743683B1 - 전기 디바이스에 대한 나노-코팅 보호 방법 - Google Patents

전기 디바이스에 대한 나노-코팅 보호 방법 Download PDF

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KR102743683B1
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vacuum chamber
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reactive species
coating
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지안 종
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지앙수 페이보레드 나노테크놀로지 컴퍼니., 리미티드
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Abstract

본원에 제시되는 것은 플라즈마 중합 장치 및 공정이다. 예시적인 구현예는 중심축에 대해 실질적으로 대칭인 형상의 진공 챔버를 포함한다. 회전 랙은 진공 챔버의 대략 중심축을 회전하도록 작동될 수 있다. 추가적으로, 진공 챔버의 외부 둘레로부터 실질적으로 대칭인 방식으로 진공 챔버의 둘레 주위에 위치된 반응성 종 방전 메커니즘은 반응성 종을 진공 챔버 내로 분산시키도록 구성될 수 있다. 반응성 종은 하나 이상의 디바이스의 표면 상에 중합 다층 코팅을 형성할 수 있다. 각각의 층은 중합 다층 코팅의 내수성, 내식성, 및 내마모성을 개선하도록 다른 원자 조성을 가질 수 있다.

Description

전기 디바이스에 대한 나노-코팅 보호 방법
본 출원은 2018년 5월 4일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/667,408호 및 2018년 5월 4일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/667,413호에 대한 우선권을 주장한다. 상기 언급된 출원의 내용은 이의 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 플라즈마 중합 기술, 그리고 보다 구체적으로는, 플라즈마 중합 코팅 장치 및 공정에 관한 것이다.
플라즈마 중합 코팅 처리는 다른 종래 기술에 비하여 이의 이점으로 인하여 중요한 표면 처리 기술이다. 예를 들어, 플라즈마 중합 코팅에서, 중합체는 분자 사슬이 성장하는 원하는 표면에 직접 부착될 수 있다. 이는 처리될 표면을 코팅하는데 필요한 전체 단계의 수를 감소시킨다. 다른 장점으로는 종래의 화학 중합 기술에 비하여, 더 광범위한 단량체의 선택의 이용가능성을 포함한다.
그러나, 종래의 플라즈마 코팅 장비의 기존 디자인의 다양한 결점으로 인해, 종래의 플라즈마 중합 처리는 종종 생산 제한으로 인해, 작은 배치 크기, 낮은 효율, 높은 비용 및 열악한 배치(batch) 균일성을 초래한다.
본 개시내용의 하나 이상의 구현예는 예로서 예시되며 유사한 참조번호가 유사한 구성요소를 나타내는 첨부 도면의 도면에서 제한되지 않는다. 이러한 도면이 반드시 축적에 맞게 도시된 것은 아니다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른, 회전 랙 상에 배치된 플래니터리 회전 축(planetary rotation axle)을 갖는 예시적인 플라즈마 중합 코팅 장치의 구조의 개략적인 정단면도이다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른, 도 1에 도시된 예시적인 장치의 구조의 개략적인 평면도이다.
도 3은 플라즈마 중합을 위한 예시적인 공정을 예시하는 플로우 다이어그램이다.
도 4는 본원에 기술된 적어도 일부 작동이 구현될 수 있는 프로세싱 시스템의 예를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른, 회전 랙 및 플래니터리 회전 샤프트의 회전을 위한 선택적인 샤프트 및 기어를 구비한 예시적인 플라즈마 중합 코팅 장치의 개략적인 정단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른, 플라즈마 중합을 위한 다른 예시적인 공정을 예시하는 플로우 다이어그램이다.
도 7은 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따라, 디바이스 상에 적용된 예시적인 플라즈마 중합 코팅을 예시하는 다이어그램이다.
본 개시내용의 특정한 구현예는 관련 기술 해결방안 및 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술될 것이다. 다음의 설명에서, 현재 개시된 기술의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 세부 사항이 제시된다. 다른 구현예에서, 본원에 기술된 기술은 이러한 특정한 세부 사항없이 실시될 수 있다. 다른 경우에, 특정한 제조 기술과 같은 잘 알려진 특징은 본 기술을 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 자세히 기술되지 않는다. 본 설명에서 "구현예", "일 구현예" 등에 대한 언급은 기술되는 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 일 구현예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 이러한 문구의 예가 반드시 모두 동일한 구현예를 지칭하는 것은 아니다. 반면에, 이러한 언급이 반드시 상호 배타적인 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 구현예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 다양한 구현예는 단지 예시적으로 나타낸 것이며, 반드시 일정한 축적으로 도시된 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 플라즈마 중합 코팅은 매우 바람직한 특성을 갖는 결과를 산출할 수 있으며 소수성 필름 코팅과 같은 특정한 용도에서 잘 수행될 수 있다. 그러나, 중합체 코팅은 매우 얇은 경향이 있기 때문에, 원하는 균일한 코팅을 달성하기 어려울 수 있다.
플라즈마 중합 코팅을 수행하기 위해, 먼저 처리될 디바이스를 진공 챔버에 배치될 수 있으며, 그 후, 캐리어 가스 및 기상 유기 단량체를 진공 챔버에 분산된다. 기상 유기 단량체는 단량체에 전력을 방전함으로써 플라즈마 상태로 전환되어 다양한 타입의 반응성 종(reactive species)을 생성한다. 다음으로, 반응성 종과 단량체 사이, 또는 반응성 종 자체 간의 추가 반응이 발생하여 디바이스의 표면 상에 중합체 필름을 형성한다. 플라즈마 중합 코팅 공정의 다양한 지점에서, 진공 챔버의 대기(atmosphere)는 캐리어 가스, 기상 유기 단량체, 단량체에 대한 전력 방전에 기인하는 플라즈마, 플라즈마와 단량체 증기의 조합에 기인하는 반응성 종 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 소수성 또는 소유성(oleophobic) 필름 코팅과 같은 특정한 적용 분야에서, 플라즈마 중합 코팅은 매우 바람직한 특성을 갖는 결과를 산출할 수 있다.
종래의 플라즈마 코팅 디바이스에는 전형적으로 직사각형 진공 챔버가 장착되며, 그 결과 코팅 공정 도중, 디바이스-운반 플랫폼과 그 위에 배치된 디바이스의 위치가 전형적으로 종래의 진공 챔버 내에 고정된다. 동일한 배치(batch)의 상이한 디바이스가 진공 챔버에서 상이한 위치에 있기 때문에, 이들은 전극, 단량체/캐리어 가스 배출구, 진공 가스(vacumu gas) 배출구 등으로부터 다른 거리에 있다. 따라서, 불가피하게 각각의 디바이스에 적용되는 코팅 두께가 챔버 내의 각각의 디바이스의 상이한 위치에 따라 다르다. 따라서, 동일한 배치 내에서 균일성의 변화를 감소시키기 위해, 현재 사용가능한 플라즈마 코팅 장치는 전형적으로 작은 부피의 진공 챔버를 채택하고 소량 배치로 처리된다. 이 공정은 처리 효율성을 크게 감소시키고 비용을 증가시킨다. 그럼에도 불구하고, 고객의 요구 사항을 충족시키는 만족스러운 배치 균일성이 되지 못할 수 있다. 중합체 코팅 적용 분야의 급속한 확장으로, 이러한 프로세싱에 대한 요구가 급속히 증가하고 있다.
따라서, 본원에 개시되는 것은 작은 배치 크기, 낮은 효율, 높은 비용, 및 불량한 배치 균일성과 같은, 기존 플라즈마 코팅 공정의 기술적 문제를 해결하는 플라즈마 코팅 장치 및 기술이다. 일부 구현예에서, 적용된 플라즈마 중합 코팅의 균일성은 진공 챔버로부터의 가스 배출(evacuation)을 제어하는 것과 같은 제어 메커니즘을 사용하여 향상된다.
플라즈마 화학 기상 증착(PCVD)은 플라즈마를 사용하여 디바이스의 표면 상에 보호 코팅을 생성하는 기술이다. PCVD 공정은 반응 가스를 활성화하고 디바이스의 표면 또는 근접에서 화학 반응을 촉진하여 보호 코팅을 생성한다.
PCVD는 보호 코팅을 생성하는 동안 많은 이점을 제공하는 공정이다. 예를 들어, PCVD는 코팅을 수용하는 디바이스를 손상시키지 않는 건식 공정이다. 파릴렌 기상 증착법(parylene vapor deposition method)과 비교할 때, PCVD 기술은 코팅을 수용하는 디바이스의 손상을 방지하기 위해 보다 낮은 증착 온도를 가지며, 사용되는 단량체와 형성된 코팅 구조를 더 잘 제어할 수 있도록 한다. 추가적으로, 코팅은 불균일 또는 불규칙한 형상의 디바이스에 균일하게 적용될 수 있다.
추가적으로, 코팅이 전류 전도, 방열, 및 데이터 전송과 같은 제품의 정상적인 기능에 영향을 미치지 않기 때문에, 코팅 프로세싱은 골드 핑거(gold finger) 및 디바이스의 다른 전도성 부재에 대해 수행될 수 있다. 따라서, 플라즈마 중합 코팅을 수용하게 될 디바이스의 영역을 제어하기 위한 마스킹 작업을 필요로 하지 않는다. 따라서, 단순화된 코팅 공정은 생산 처리량을 향상시키고 생산 수율을 높일 수 있다. 마지막으로, PCVD 기술은 원치 않는 부산물의 수가 감소되기 때문에, 액체 화학 물질을 사용하여 3 중 코팅 보호층을 적용하는 것보다 환경 친화적이다.
생산 중의 이점에 추가하여, PCVD는 다른 방법을 사용하여 생산된 코팅에 비해 상당한 이점을 갖는 보호 코팅을 생산한다. 예를 들어, 기계적 구조(예, 접착제 코팅, 고무링 및 가스킷)를 통한 종래의 내수성 보호와 비교하여, 플라즈마 중합체 필름이 제공하는 보호는 복잡한 기계적 디자인, 높은 비용, 낮은 생산 수율, 및 마모로 인한 열화에 대한 민감성을 방지한다. 추가적으로, 내수성을 제공하는 기계적 구조를 방지함으로써, PCVD 보호 코팅은 생산물의 외관을 개선하고 사용자의 체험을 개선한다.
코팅의 다른 장점은, 정상적인 마모를 유지하면서, 코팅이 디바이스의 표면 상에 유지되도록 하는 디바이스에 대한 강한 결합력이다. 코팅은 또한 용매, 화학적 부식, 열, 및 마멸로 인한 손상에 대한 내성을 제공하는 안정적인 화학적 및 물리적 특성을 갖는다. 추가적으로, PCVD 공정은 수 나노미터 정도로 얇을 수 있는 코팅을 생성할 수 있다. 따라서, 다른 코팅에 비하여, 플라즈마 중합체 필름은 얇고 내구성이 있는, 내수성 및 내식성 코팅을 제공하는 효과적인 방법을 제공한다. 다음의 설명에서, 본 개시내용의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 구성요소, 회로 및 공정의 예와 같은 다수의 특정한 세부 사항이 제시된다. 또한, 다음의 설명 및 설명의 목적으로, 본 구현예의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 명명법이 제시된다. 그러나, 이러한 특정한 세부 사항이 본 구현예를 실시하기 위해 요구되지 않을 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 회로 및 디바이스는 본 개시내용을 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 블록 다이어그램 형태로 도시된다.
본원에서 사용되는 용어 "결합된(coupled)"은 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 개재 구성요소 또는 회로를 통해 연결된 것을 의미한다. 본원에 기술된 다양한 버스(bus)에 대하여 제공되는 임의의 신호는 다른 신호와 시간-다중화(time-multiplexed) 될 수 있고 하나 이상의 공통 버스(common bus)에 대하여 제공될 수 있다. 추가적으로, 회로 구성요소 또는 소프트웨어 블록 간의 상호 연결은 버스 또는 단일 신호 라인으로 나타내어질 수 있다. 각각의 버스는 대안적으로 단일 신호 라인일 수 있고, 각각의 단일 신호 라인은 대안적으로 버스일 수 있으며, 단일 라인 또는 버스는 구성요소 사이의 통신을 위한 무수한 물리적 또는 논리적 메커니즘 중 임의의 하나 이상(예, 네트워크)을 나타낼 수 있다. 본 구현예는 본원에 기술된 특정한 예로 제한되지 않고 오히려 첨부된 청구범위에 의해 규정된 이들의 모든 구현예 범위 내에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
플라즈마 중합 코팅 장치
도 1 및 2에는 디바이스(115)에 플라즈마 중합 코팅을 적용하기 위한 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른 플라즈마 중합 코팅 장치(100)가 도시되어 있다. 예시적인 구현예에서, 플라즈마 중합 코팅 장치는 진공 챔버(101), 다공성 전극(102), 무선 주파수 전력원(radio frequency power source)(103), 방전 캐비티(discharge cavity)(104), 금속 그리드(105), 펄스 전력원(pulse power source)(106), 방전 소스(discharge source)(107), 방전 전력원(108), 캐리어 가스 파이프(109), 단량체 증기 파이프(110), 테일 가스 수집 튜브(111), 회전 랙(112), 플래니터리 회전 샤프트(113), 플래니터리 회전 플랫폼(114), 처리될 디바이스(115), 진공 펌프(116), 제어기(117), 로터리 모터(118), 및 가이드 슬리브(119)를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스(115)는 전기 신호를 전송하기 위한 커넥터일 수 있다. 커넥터는 두 개 이상의 디바이스를 연결하고 연결된 디바이스간에 전기 신호가 전송되도록 사용되는 인터페이스일 수 있다. 일부 구현예에서, 커넥터는 USBTM 커넥터(예를 들어, Micro USBTM, USB-ATM, USBTM Type-C 커넥터, 마이크로-USBTM 커넥터 등), AppleTM Lighting 커넥터, HDMITM 커넥터, 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC) 커넥터, 보드-대-보드(board-to-board, BTB) 커넥터, 프로브 커넥터, 또는 무선 주파수(RF) 동축 커넥터일 수 있다. 다른 구현예에서, 디바이스(115)는 가전 제품, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스, 디스플레이 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스일 수 있다. 일부 예에서, 디바이스(115)는 휴대폰, 헤드폰, 무선 헤드폰, 태블릿 컴퓨터, 어린이용 시계, 위치 추적기, 랩톱 컴퓨터, 오디오 시스템, 무인 항공기, 증강 현실(AR) 안경, 또는 가상 현실(VR) 안경이다.
디바이스(115)는 플라즈마 중합 프로세싱되어 개선된 내구성 및 성능을 얻을 수 있다. 디바이스(115)가 잦은 플러그 및 언플러그(unplug) 경우에 직면할 수 있고 수분 및 부식 손상의 가능성을 증가시키는 열악한 환경에서 작동할 수 있기 때문에 마모에 대한 탄력성(resilience, 회복성) 및 내구성이 중요하다. 따라서, 아래에서 상세히 기술되는 바와 같이, 플라즈마 중합 코팅은 디바이스(115)가 직면하게 되는 다양한 마모에 대한 보호를 제공한다. 예를 들어, 플라즈마 중합 코팅은 디바이스(115)가 물과 수분(예, 온도 변화로 인한 응축)에 대한 내성을 갖도록 보호층을 제공할 수 있다. 추가적으로, 플라즈마 중합 코팅은 산성 용매, 산성 대기(acidic atmosphere), 및 염기성 용매에 대한 보호를 제공할 수 있다. 마지막으로, 플라즈마 중합 코팅은 또한, 땀, 화장품, 및 빈번한 온도 변화에 대한 보호 또는 내성을 제공할 수 있다.
진공 챔버
진공 챔버(101)는 중합된 플라즈마가 디바이스(115)에 적용될 수 있는 용기로서 기능한다. 본 개시내용의 목적에서, 용어 "진공 챔버"는 챔버 외부 보다 낮은 가스 압력을 갖는 챔버를 의미한다(예, 진공 펌프(116)가 챔버 밖으로 가스를 펌핑하는 결과). 이 용어가 반드시 챔버가 진공 상태로 배출(exhausted, 배기)된다는 것을 의미하지는 않는다. 본원에 언급된 목적에서, 진공 챔버(101)는 또한 "반응 챔버"로 지칭될 수 있다. 진공 챔버(101)는 본원에 기술된 하나 이상의 화학 반응(예, 개시된 플라즈마 코팅 기술을 구현하기 위한)이 일어나는 챔버일 수 있다. 일부 예에서, 코팅 공정 동안, 진공 챔버(101)는 먼저 약 5 mTorr의 기본 압력으로 가스가 배출된 다음 캐리어 가스로 채워질 수 있다. 진공 챔버(101)를 캐리어 가스로 채운 후, 진공 챔버(101)의 기압(air pressure)은 대략 수십 mTorr까지 상승할 수 있다. 진공 챔버(101)의 부피는 예를 들어, 50-3000 리터와 같이 적용에 따라 다를 수 있다. 챔버 재료의 예는 알루미늄 합금 또는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다.
진공 챔버(101)는 진공 챔버(101)의 둘레(perimeter)를 따라 챔버 바디 내벽(chamber body inner wall)을 갖는다. 진공 챔버(101)의 내벽은 다른 횡단면의 평면도와 동일한 직경을 갖는 원형 횡단면의 평면도, 또는 다른 횡단면의 평면도와 동일한 에지(edge) 길이를 갖는 다각형을 특징으로 할 수 있다. 상기 다각형의 일부 구현예는 적어도 6 개의 에지를 갖는다.
진공 챔버(101)의 상부 커버 및 하부 커버는 평판 또는 아치형 구조, 예컨대 구형 세그먼트, 정다각형, 또는 타원형일 수 있다. 일부 구현예에서, 구조는 진공 챔버(101)의 챔버 바디 내벽의 횡단면의 평면도와 일치한다.
다공성 전극
일부 구현예에서, 다공성 전극(102)은 후속 단계에서 중합에 의해 코팅될 디바이스(115)의 표면을 전처리하기 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 특히, 고전력(예, 600 와트 초과)은 다공성 전극(102)을 통해 연속적으로 방전되어 강한 플라즈마를 생성한다. 생성된 플라즈마는 적어도 두 가지 목적으로 사용될 수 있다: (1) 물과 기름 얼룩과 같은 기재(substrate) 표면 상의 유기 불순물을 세정할 뿐만 아니라, (2) 유기 기재를 활성화하여 기재와 코팅 사이의 결합력을 향상시키고 코팅 증착을 용이하게 하기 위해 단글링 본드(dangling bond)를 형성한다. 일부 구현예에서, 다공성 전극(102)을 통한 이러한 표면 플라즈마 전처리는 선택적이다.
일부 구현예에서, 다공성 전극(102)은 실린더형 형상 또는 실린더형 형상의 적어도 둘로 분할된 섹션으로 형성될 수 있고, 다공성 전극(102)은 진공 챔버(101)와 동축일 수 있다. 다공성 전극(102)은 구멍으로 커버될 수 있고, 구멍의 크기는 직경으로 2 내지 30mm 범위일 수 있다. 각 구멍 사이의 간격은 2 내지 30mm 범위일 수 있다. 추가적으로, 구멍은 균일한 방식으로 또는 각 구멍 사이의 다른 거리로 배열될 수 있다.
다공성 전극(102)은 진공 챔버(101)의 내벽 근처 또는 그에 근접하여 진공 챔버(101)에 설치된다. 다공성 전극(102)은 진공 챔버(101)의 내벽으로부터의 거리 내에 다공성 아치형 구조를 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 다공성 전극(102)으로부터 진공 챔버(101)의 내벽까지의 거리는 1 내지 6cm 범위일 수 있다.
플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 진공 챔버(101)는 다공성 전극(102)에 결합된 무선 주파수 전력원(103)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 무선 주파수 전력원(103)은, 하나 이상의 기재의 표면으로부터 불순물을 제거하기 위해 처리 플라즈마를 생성하도록 다공성 전극(102)에 전하(electrical charge)를 제공하도록 구성된다. 무선 주파수 전력원(103)은 다공성 전극(102)으로 출력되는 파워를 제어하는 무선 주파수 제어 신호를 수신하기 위해 제어기(117)에 결합될 수 있다.
예를 들어, 다공성 전극(102)은 무선 주파수(예, 고주파) 전력원(103)에 연결될 수 있다. 무선 주파수 전력원(103)으로부터의 파워가 다공성 전극(102)에 적용될 때, 디바이스(115)의 표면에서 불순물을 제거하기 위한 플라즈마가 발생된다. 무선 주파수 전력원(103)의 전력은 15-1500 와트로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 파워 방전 동안 발생되는 플라즈마는 기재 표면 세정 및 전처리에 사용될 수 있음을 언급한다. 일부 구현예에 따르면, 세정(예, 기재 표면의 전처리)을 위한 플라즈마 생성에 사용되는 가스는 산소를 함유한다.
상기한 바와 같이, 무선 주파수 전력원(103)은 디바이스(115)의 표면으로부터 불순물을 제거하기 위한 플라즈마를 발생시키도록 다공성 전극(102)에 적용된다. 하나 이상의 구현예에서, 무선 주파수 전력원(103)은, 다공성 전극(102)이 유전체 코팅으로 커버되어 있거나 또는 커버되어 있는 경우에도, 전기 방전을 구동하기 위해 사용된다. 이에 비해, 직류(DC) 전력원 또는 저주파 전력원(예, 50 Hz 미만)은 이러한 이점을 갖지 않는다. 무선 주파수 전력원(103)에 의해 적용되는 적용 가능한 고주파는 수십 kHz 내지 수 GHz의 범위일 수 있다. 전형적인 고주파는 40 kHz, 13.56 MHz, 및 2.45 GHz 등을 포함한다. 주파수 선택은 기술적 요구 사항이나 사양, 기존 제품의 재료 특성, 및 비용에 의존할 수 있다. 유전체 코팅 분야의 당업자는 특정한 재료의 코팅을 수행하기 위해 적절하게 고주파를 선택할 수 있어야 함을 언급한다.
추가적으로, 무선 주파수 전력원(103)의 전극은 극성의 교번(alternate)으로 인하여, 전극은 캐소드 및 애노드 전극 대신에 구동 전극 및 접지 전극으로 식별된다. 개시된 장치의 하나 이상의 구현예에서, 무선 주파수 전력원(103)의 출력에 연결되는, 다공성 전극(102)은 구동 전극이다. 이들 구현예 중 적어도 일부에서, 진공 챔버(101)의 벽은 접지 전극으로서 작용할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 테일 가스 수집 튜브(111)는 또한 접지 전극으로 작용할 수 있다.
방전 캐비티
플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 진공 챔버(101)는 진공 챔버(101)의 둘레 주위에 배치된 분산 메커니즘(dispersal mechanism)을 포함한다. 일부 구현예에서, 진공 챔버(101)는 실질적으로 균일한 방식으로 반응성 종을 진공 챔버(101) 내로 분산시키도록 구성된다. 분산 메카니즘은 반응성 종이 하나 이상의 기재의 표면 상에 중합체 코팅을 형성하도록, 반응성 종을 진공 챔버(101)의 중심 축을 향해 분산시키도록 구성될 수 있다. 분산 메커니즘은 방전 캐비티(104) 및 방전 캐비티와 진공 챔버(101) 사이에 압력 차이를 생성하도록 구성된 금속 그리드(105)를 포함할 수 있다. 금속 그리드(105)는 또한 진공 챔버(101)로부터 방전 캐비티로의 가스 역류를 감소시키거나 방지하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 방전 캐비티(104)는 진공 챔버(101)에 연결된다. 방전 캐비티(104)는 중합을 위한 플라즈마를 생성하기 위해 방전 전력원(108)에 결합된 방전 소스(107)을 포함한다. 방전 소스(107)의 일 단부는 방전 전력원(108)에 연결될 수 있다. 캐리어 가스 파이프(109)의 다른 단부는 캐리어 가스 소스에 인접할 수 있다. 단량체 증기 파이프(110)는 진공 챔버(101)에 결합될 수 있고, 이의 배출구는 방전 캐비티(104) 앞에 위치할 수 있다. 단량체 증기 파이프(110)의 다른 단부는 단량체 증기 소스에 연결될 수 있다.
일부 구현예에서, 방전 캐비티(104)는 실린더형 형상을 형성할 수 있고, 예를 들어, 알루미늄, 탄소강(carbon steel), 또는 스테인리스-스틸 재료를 포함하는 재료로 제조될 수 있다. 방전 캐비티(104)의 직경은 5 내지 20cm, 깊이는 3 내지 15cm, 그리고 2 개의 이웃하는 방전 캐비티 사이의 거리는 7 내지 40 cm의 범위일 수 있다. 방전 캐비티(104)의 축은, 진공 챔버(101)로 이동하는 플라즈마에 최대 개방 영역(opening area)을 제공하도록 진공 챔버(101)의 축에 직교할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 공정에서 수(several) 파스칼의 압력 하에서, 자유 확산이 플라즈마 전파를 지배하므로, 방전 캐비티의 배향(orientation)은 거의 중요하지 않다.
방전 캐비티와 진공 챔버 사이의 다양한 크기 비율을 갖는다. 예를 들어, 단일의, 비교적 큰 방전 캐비티(104)는 더 큰 부피의 캐리어 가스-기반 플라즈마가 분산되도록 한다. 그러나, 단일 방전 캐비티는 캐리어 가스-기반 플라즈마를 단일 방향으로부터 진공 챔버(101) 내로 제공하며, 따라서 중합 코팅의 적절한 균일성을 제공하지 않는다. 반대로, 방전 캐비티의 수와 분포는 원하는 코팅 균일성에 의해 결정된다. 균일하게 분포된 더 작은 방전 캐비티(104)는 적용된 코팅의 더 큰 균일성을 제공한다. 그러나, 너무 많은 작은 방전 캐비티는 기술적 한계와 비용 증가를 나타낸다. 최종 디자인은 균일성, 기술적 한계, 및 비용의 균형을 제공하도록 최적화되어야 한다.
방전 캐비티(104)에, 캐리어 가스 소스로부터 방전 캐비티(104)로 캐리어 가스를 도입하는 캐리어 가스 파이프(109)가 제공된다. 캐리어 가스는 방전 캐비티(104)에서 이온화되어 플라즈마가 된다(즉, 이온화에 의해 생성된 전자와 양이온과 혼합물). 캐리어 가스는 에너지를 단량체 증기로 전달하여 단량체 증기를 고-에너지 상태로 활성화한다(즉, 단량체 증기가 활성화된 종이 됨). 일부 구현예에서, 캐리어 가스는 심지어 단량체의 일부 화학적 결합을 파괴하여 자유 라디칼과 같은 반응성 입자를 형성하도록 할 수 있다.
캐리어 가스가 방전 소스(107)에서 방전 전력원(108)으로부터의 전기 방전을 접할 때, 캐리어 가스는 플라즈마를 형성한다. 코팅 공정 동안, 방전 캐비티(104)는 비교적 낮은 파워로 방전되어 약한 플라즈마를 발생시킨다. 약한 플라즈마는 금속 그리드(105)에 의해 진공 챔버(101) 내로 간헐적으로 방출되어 기재의 표면 상에서 단량체 중합 및 증착을 개시하여 중합 코팅을 형성한다. 구현예에 따라, 방전 소스(107)는 램프 필라멘트, 전극, 유도 코일, 또는 마이크로웨이브 안테나일 수 있다. 방전 소스(107)는 2 내지 500 W 범위의 방전 파워를 가질 수 있다.
구현예에 따라, 다공성 전극(102) 및 방전 캐비티(104)는 서로 독립적이며, 이들은 함께 또는 개별적으로 작동될 수 있다. 일부 구현예에서, 플라즈마 중합 코팅 공정 동안, 다공성 전극(102)은 (1) 샘플의 전처리 및 (2) 챔버의 후-세정을 위해 사용된다. 즉, 이들 구현예에서, 다공성 전극(102)은 코팅 공정 동안 작동하지 않는다. 한편, 하나 이상의 구현예에 따르면, 방전 캐비티(104)는 주로 코팅에 사용된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 방전 캐비티(104)는 또한 캐비티 자체의 후-세정에 사용될 수 있다.
본 개시내용의 목적에서, 용어 "강한 플라즈마"는 방전 전력원(108)에 의해 적용되는 파워에 비해 무선 주파수 전력원(103)에 의해 적용되는 더 높은 파워와 관련된다. 강한 플라즈마를 위한 전형적인 방전 파워는 수백 와트일 수 있고, 플라즈마 밀도는 109-1010/cm3이다. 반대로, 용어, "약한 플라즈마"는 무선 주파수 전력원(103)에 의해 적용되는 파워에 비해 방전 전력원(108)에 의해 적용되는 더 낮은 파워와 관련된다. 약한 플라즈마를 위한 전형적인 방전 파워는 수 와트 내지 수십 와트일 수 있고, 플라즈마는 밀도는 107-108/cm3이다. 에톡실화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 또는 퍼플루오로시클로헥실 메틸 아크릴레이트와 같은 아크릴레이트 함유 단량체에 대한 예시적인 물질.
금속 그리드
일반적인 진공 조건 하에서, 메시가 존재하지 않더라도, 가스 유입구로부터 배출 출구(exhaust exit)로의 경로를 따라 압력 구배가 존재할 수 있다. 이는 진공 챔버(101)의 상이한 위치에서 진공 미터에 의해 측정될 수 있다. 따라서, 본원에 도입된 것과 같은, 금속 그리드(105)의 전략적 배치는, 캐리어 가스의 흐름을 방해함으로써 방전 캐비티(104)와 진공 챔버(101) 사이의 압력 차이를 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 압력 차이는 층의 수, 메쉬 수 및 그리드의 투과율에 따라 증가할 수 있다. 일부 구현예에서, 각 층은 상이한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 한 층은 더 작은 개구부를 가질 수 있고 다른 층은 더 큰 개구부를 가질 수 있다. 추가적으로, 게이트에 대한 바람직한 체계(order)가 있을 수 있다(예, 캐리어 가스-기반 플라즈마는 더 작은 개구부를 갖는 게이트를 통해 이동하기 전에 더 큰 개구부를 갖는 게이트를 통해 이동한다).
일부 구현예에서, 금속 그리드(105)의 층의 수는 2 내지 6의 범위일 수 있다. 금속 그리드(105)는 예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 니켈을 포함하는 재료로 제조될 수 있다. 금속 그리드(105)는 100 내지 1,000 메시 범위이고, 투과율은 25% 내지 40% 범위일 수 있다. 금속 그리드(105)는 진공 챔버(101)로부터 방전 캐비티(104)로의 캐리어 가스의 역류를 감소시키거나 방지하기 위해 압력 차이를 증가시킨다. 일부 구현예에서, 적어도 2 개의 금속 그리드(105) 층이 방전 캐비티와 진공 챔버(101)의 내벽의 연결 위치에 제공된다. 금속 그리드(105)는 진공 챔버(101)의 내벽으로부터 절연될 수 있다.
특정한 구현예에서, 금속 그리드(105)는 방전 캐비티과 진공 챔버(101)의 내벽의 연결 위치에 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 2 개의 방전 캐비티(104)가 진공 챔버(101)의 외벽에 밀봉되는 방식(sealed manner)으로 제공된다. 일부 예에서, 다공성 전극(102) 및 방전 캐비티는 특정한 공정의 필요에 따라 함께 또는 개별적으로 방전될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 펄스 전력원(106)이 금속 그리드(105)에 결합된다. 펄스 전력원(106)은 펄스로 금속 그리드(105)에 양의 전하를 제공하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 방전 캐비티의 플라즈마는 펄스-오프 기간 동안 진공 챔버(101)로의 유입이 차단된다. 방전 캐비티의 플라즈마는 펄스-온 기간 동안 진공 챔버(101)로 통과될 수 있다.
그 결과, 파워가 적용되면, 방전 캐비티(104)에서 발생된 플라즈마가 진공 챔버(101)로 방출된다. 예를 들어, 플라즈마는 펄스-오프 기간 동안(즉, 파워가 금속 그리드(105)에 적용되지 않을 때) 방전 캐비티(104) 내의 금속 그리드(105)에 의해 (적어도 부분적으로) 차단되며, 플라즈마는 펄스-온 기간 동안(즉, 파워가 금속 그리드(105)에 적용될 때), 진공 챔버(101)로 금속 그리드(105)를 통해 통과할 수 있다. 일부 구현예에서, 펄스 전력원(106)은 다음 파라미터를 갖는 포지티브 펄스를 출력한다: 피크는 20 내지 140 V이고, 펄스 폭 은 2 μs 내지 1 ms이고, 반복 주파수는 20 Hz 내지 10 kHz이다.
유사하게, 금속 그리드(105)는 진공 챔버(101)로부터 방전 캐비티(104)로의 단량체 증기의 역-확산에 방해 효과(hindering effect)를 줄 수 있다. 더욱이, 방전 캐비티(104)의 압력은 진공 챔버(101)의 압력보다 높을 수 있으므로, 단량체 증기는 역-확산을 통해 진공 챔버(101)로부터 방전 캐비티(104)로 쉽게 이동할 수 없으며, 이에 따라 방전 캐비티(104)에서 연속적으로 방전된 플라즈마에 의해 단량체 증기가 과도하게 분해 및 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 일부 구현예에서, 금속 그리드(105)는 캐리어 가스가 역류하는 것을 감소시키거나 방지하도록, 압력 차이를 생성하는 것을 도울 수 있다.
단량체 증기 파이프
단량체 증기 파이프(110)는 진공 챔버(101)에 연결될 수 있고, 배출구는 방전 캐비티(104)에 인접하게 위치될 수 있다. 단량체 증기 파이프(110)의 다른 단부는 단량체 증기 소스에 연결된다. 일부 구현예에서, 단량체 증기 파이프(110)의 배출구와 방전 캐비티(104) 사이의 거리는 1 내지 10cm 범위일 수 있다. 일 구현예에서, 단량체 증기 파이프(110)는 방전 캐비티(104) 내 보다는 진공 챔버(101)에 직접 연결된다. 이는 단량체 증기가 방전 캐비티(104)로부터 강한 전하에 노출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
일부 구현예에서, 다공성 전극(102)이 전처리 기간 동안(예, 단계(306)) 활성화될 때, 단량체 증기가 진공 챔버(101)로 도입되지 않는다. 플라즈마 중합 코팅 기간 동안, 단량체 증기는 방전 캐비티(104)의 내부 및 외부로 부분적으로 방전될 수 있다. 그러나, 단량체 증기의 방전 캐비티(104)로의 방전은, 단량체 분자의 과도한 분해를 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 단량체 증기 파이프(110)는 진공 챔버(101)에 직접 연결되도록 디자인되어 단량체 증기가 그것을 통과할 때 방전 캐비티(104)에서 강하게 방전되는 것을 방지할 수 있다. 오히려, 캐리어 가스-기반 플라즈마는 방전 캐비티로부터 간헐적으로 방출되어 이의 최소 방전으로 단량체 증기를 활성화한다.
테일 가스 수집 튜브 및 진공 펌프
플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 진공 챔버(101)는 진공 챔버(101)의 중심 축을 따라 수직으로 위치된 테일 가스 수집 튜브(111)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 진공 챔버(101)는, 제어된 배출 속도(exhaust rate)로 진공 챔버(101)의 대기에서 과잉 반응성 종을 수집하도록 진공 챔버보다 낮은 기압을 갖도록 작동 가능하다.
테일 가스 수집 튜브(111)의 하나 이상의 단부는 중공(hollow)이고 가스 배출 포트에서 진공 펌프(116)에 연결될 수 있다. 추가적으로, 구멍은 테일 가스 수집 튜브(111)의 벽을 따라 분포된다. 진공 챔버(101) 내의 대기는 테일 가스 수집 튜브(111) 상의 구멍을 통해 테일 가스 수집 튜브(111)로 유입되고 그 후, 진공 펌프(116)에 의해 진공 챔버(101)로부터 방출된다. 진공 펌프(116)에 적용되는 파워는 3-50 kW 범위일 수 있고, 펌프 속도는 600-1200 m³/h 범위일 수 있다. 테일 가스 수집 튜브(111)의 내부 직경은 25 내지 100 mm일 수 있다. 일부 구현예에서, 구멍은 테일 가스 수집 튜브(111)의 벽에 균일하게 제공될 수 있다. 구멍 크기는 2 내지 30mm 범위일 수 있고, 구멍 사이의 간격은 2 내지 100mm 범위일 수 있다.
진공 펌프(116)는 테일 가스 수집 튜브(111)를 통해 진공 챔버(101)로부터의 대기를 평가(evaluate)하도록 구성될 수 있다. 진공 펌프(116)의 작동은, 진공 챔버(101)의 대기가 배출되는 펌프 속도를 나타내는 제어기(117)로부터 제어 신호를 수신함으로써 제어될 수 있다.
진공 펌프(116)는 진공 챔버(101)의 대기를 배출하기 위해 진공 펌프(116)의 작동을 개시하는 제어 신호를 수신할 수 있다. 이는, 디바이스(115)에 플라즈마 중합 코팅을 적용하기 전에, 임의의 원하지 않는 가스, 플라즈마, 반응성 종, 또는 오염물을 제거하기 위해 캐리어 가스 또는 단량체 증기의 방전 전에 수행될 수 있다. 예를 들어, 진공 챔버(101)에 과도하게 높은 농도의 반응성 종이 있는 경우, 진공 펌프(116)가 최대 펌프 속도(예, 1200 m³/h)에서 작동해야 함을 나타내는 제어 신호가 제어기(117)로부터 수신될 수 있다. 대조적으로, 반응성 종이 저농도인 경우, 최소 펌프 속도(예, 600 m³/h)가 사용될 수 있거나 진공 펌프(116)의 작동이 중지될 수 있다.
추가적으로, 진공 펌프(116)는 플라즈마 중합 코팅 공정 동안 진공 챔버(101)의 대기를 배출하는데 사용되는 펌프 속도를 제어하는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일부 예에서, 반응성 종의 발생은 진공 챔버(101) 내의 국소 영역에서 반응성 종의 농도 변화를 초래할 수 있다.
일 예에서, 반응성 종의 농도는 단량체 증기가 진공 챔버(101)로 도입되는 양 또는 속도(rate)에 영향을 받을 수 있다. 단량체 증기가 빠르게 도입되면, 과도한 양의 반응성 종이 진공 챔버(101) 내에 형성될 수 있다. 반응성 종의 전체 양에 추가하여, 더 많은 단량체 증기가 도입되는 영역에서 높은 국소 농도의 반응성 종이 형성될 수 있다.
다른 예에서, 반응성 종의 발생은 캐리어 가스에 적용되는 전기 방전의 속도 및/또는 파워 수준에 영향을 받을 수 있다. 속도가 크거나 파워가 높을수록, 전체적으로 더 많은 양의 플라즈마가 발생될 수 있다. 추가적으로, 전기 방전이 캐리어 가스에 적용되는 방전 캐비티(104)의 개구는 더 큰 국소 농도의 플라즈마를 보유할 수 있다. 플라즈마가 단량체 증기와 수렴함에 따라, 더 큰 국소 농도의 플라즈마는 차례로 더 큰 국소 농도의 반응성 종을 초래할 수 있다.
또 다른 예에서, 반응성 종의 발생은 에너지가 플라즈마로부터 단량체 증기로 전달되는 속도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 에너지가 플라즈마로부터 단량체 증기로 전달되는 속도가 높으면, 플라즈마와 단량체 증기가 만나는 진공 챔버(101) 내의 국소 농도가 증가할 수 있다. 추가적으로, 수렴하는 이상적인 양의 플라즈마와 단량체가 있는 영역에서 반응성 종의 국소 농도가 증가할 수 있다.
다른 예에서, 반응성 종의 농도는 디바이스(115)상의 반응성 종의 증착에 의해 영향을 받을 수 있다. 반응성 종이 디바이스(115) 상에 증착됨에 따라, 더 적은 반응성 종이 진공 챔버(101)의 대기에 남는다. 따라서, 반응성 종은 진공 챔버(101)의 외부 영역으로부터 중심 축을 향해 이동하고 디바이스(115) 상에 증착되며, 대기 중의 반응성 종의 농도가 진공 챔버(101)의 중심 축을 향해 감소하는, 구배가 형성될 수 있다. 상쇄 효과(countervailing effect)의 예에서, 반응성 종이 진공 챔버(101)의 중심 축을 향해 수렴함에 따라, 대기 중의 반응성 종의 농도가 증가한다. 당업자는 다양한 다른 요인이 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 농도에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 반응성 종의 농도는 플라즈마 대 단량체 증기의 비율에 의해 영향을 받을 수 있다.
전술한 반응성 종의 발생에 영향을 미치는 다양한 요인에 기초하여, 반응성 종의 균일하지 않거나 원하지 않는 수준의 농도가 진공 챔버(101) 내에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 진공 펌프(116)의 펌프 속도는 반응성 종의 균일하지 않거나 원하지 않는 수준의 농도를 보상하도록 제어될 수 있다. 진공 펌프(116)는 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 전체적인 양을 감소시키기 위해 펌프 속도를 증가시키기 위한 제어 신호를 수신할 수 있다. 추가적으로, 진공 펌프(116)는 제어 신호를 수신하여, 플라즈마와 단량체 증기가 수렴하는 곳과 같은 국소 영역에서 반응성 종의 더 큰 농도를 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 펌프 속도는 플라즈마 및 단량체 증기가 수렴하는, 반응성 종의 국소 농도의 증가를 제거하기 위해 증가될 수 있다. 다른 예에서, 펌프 속도는, 캐리어 가스에 적용되는 전력이 낮아지는 반응성 종의 감소된 국소 농도를 제거하기 위해 감소될 수 있다. 당업자는 진공 펌프(116)가 진공 챔버(101)에서 반응성 종의 균일성을 향상시키기는 다양한 방식으로 구성될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 타이밍, 주기적 작동, 및 펌프 속도의 점진적 증가/감소가 반응성 종 농도의 변화를 보상하거나 가변적인 반응성 종 농도를 갖는 국소 영역을 보상하기 위해 제어될 수 있다.
중공 가이드 슬리브
일부 구현예에서, 테일 가스 수집 튜브(111)의 일 단부는 중공 가이드 슬리브(hollow guide sleeve)(119)에 연결될 수 있다. 중공 가이드 슬리브(119)는 테일 가스 수집 튜브(111)가 진공 챔버(101)의 중심 축을 따라 회전하도록 하는 지지 구조로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 테일 가스 수집 튜브(111)는 중공 가이드 슬리브에 삽입될 수 있다. 이는 중공 가이드 슬리브(119)의 내부 직경이 테일 가스 수집 튜브(111)의 외부 직경과 동일하거나 더 크게 구성함으로써 달성될 수 있다. 당업자는 중공 가이드 슬리브(119)가 지지 구조로서 기능하도록 다른 방식으로 구성될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 중공 가이드 슬리브(119)는 테일 가스 수집 튜브(111)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이는 중공 가이드 슬리브(119)의 외부 직경을 테일 가스 수집 튜브(111)의 내부 직경과 동일하거나 더 작게 구성함으로써 달성될 수 있다.
회전 랙
플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 진공 챔버(101)는 플래니터리 회전 샤프트(113)에 작동 가능하게 결합되고 중심 축을 따라 회전하도록 구성된 회전 랙(112)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 회전 랙(primary rotation rack)은 하나 이상의 랙 층을 포함하고, 각각의 랙 층은 하나 이상의 기재 플랫폼으로부터의 복수의 기재 플랫폼을 보유한다. 일부 구현예에서, 제1 회전 샤프트(primary rotation shaft)는 테일 가스 수집 튜브(111)와 결합되거나 다르게는 통합(integrated)될 수 있다.
일부 구현예에서, 회전 랙(112)은 회전 플랫폼(114)에 차례로 결합되는 하나 이상의 플래니터리 회전 샤프트(113)에 결합된다. 플래니터리 회전 샤프트(113)는, 플래니터리 회전 샤프트(113)와 동축인 제2 축을 따라 회전하는 플래니터리 회전 플랫폼(114)을 지지할 수 있다. 추가적으로, 플래니터리 회전 샤프트(113)는 진공 챔버(101)의 중심 축에 대해 원위(distal)에 있을 수 있다. 중심 축을 따른 제1 회전 랙의 회전과 제2 축을 따른 제2 회전 랙의 회전은, 균일한 코팅을 달성하기 위해 코팅 공정 동안 하나 이상의 기재 각각에 대해 동일한 공간 이동(spatial movement) 속도를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 플래니터리 회전 샤프트(113)의 수는 2 내지 8일 수 있고, 플래니터리 회전 플랫폼(114)의 수는 1 내지 10일 수 있다.
플라즈마 중합 코팅 장치의 진공 챔버(101)는 또한 플라즈마 중합 코팅을 수용하는 하나 이상의 기재를 운반하도록 구성된 하나 이상의 기재 플랫폼을 포함한다. 각각의 기재 플랫폼은 제2 회전 랙 상에 위치할 수 있다. 기재 플랫폼은 플래니터리 회전 플랫폼(114)일 수 있다. 플래니터리 회전 플랫폼(114)은, 디바이스(115)가 진공 챔버(101)를 따라 연속적으로 이동하도록, 처리될 디바이스(115)가 배치되도록 한다. 플래니터리 회전 플랫폼(114)은 플래니터리 회전 샤프트(113)를 따라 고정되고, 각각의 플래니터리 회전 플랫폼(114)은 이들 자체의 플래니터리 회전 축의 주위를 회전하고, 플래니터리 회전 축은 진공 챔버(101)의 중심 축 주위를 회전한다. 연속적인 이동은 디바이스(115)의 표면에 균일한 플라즈마 중합 처리가 되도록 한다.
플래니터리 회전 샤프트(113)의 회전 대 회전 랙(112)의 회전에 대한 특별한 방향 요구 사항이 없더라도, 균일한 코팅을 달성하기 위해 실질적으로 모든 샘플이 코팅 공정 동안 동일한 공간 이동을 경험할 수 있도록, 전체적인 회전은 적절하게 조정되고 조절되어야 한다(예, 회전 균형 및 안정성을 위해). 유사하게, 회전 속도에 특별히 제한되지 않는다: 그러나 지나치게 빠른 회전 속도는 불필요한 파워 소비, 부품 마모, 및 플랫폼의 불안정성으로 인해 불리하다는 것이 분명하다.
중합 제어기
일부 구현예에서, 플라즈마 중합 코팅 장치(100)는 플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 다양한 구성요소의 작동을 조절하는 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기(117)를 포함한다. 제어 신호는 장치가 디바이스(115)에 적용되는 플라즈마 중합 공정을 조절하도록 한다.
제어기(117)는 회전 속도 신호를 로터리 모터(118)에 전송할 수 있다. 회전 속도 신호는 로터리 모터(118)가 작동해야 하는 회전 속도를 나타낸다. 회전 속도의 조절은 디바이스(115)가 진공 챔버(101)를 횡단하는(traverse) 속도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 더 빠른 회전 속도는 기재가 진공 챔버(101)를 비교적 빠르게 횡단하게 할 수 있다. 따라서, 진공 챔버(101) 내의 임의의 플라즈마 농도의 불균형은, 디바이스(115)가 플라즈마 농도 구배의 양 단부에 빠르게 노출될 것이기 때문에 무효화될 것이다.
일부 구현예에서, 분산 메커니즘은 제어기(117)에 통신 가능하게 결합되어(communicatively coupled) 제어기로부터 분산 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 기재상에서 반응성 종의 분산 속도를 실질적으로 균일한 방식으로 제어한다. 분산 제어 신호는 분산 메커니즘에 적용되는 전력을 조절하고/하거나 중합을 위해 분산 메커니즘에 유입되는 가스의 속도를 조절하여 반응성 종의 분산 속도를 제어한다. 일부 구현예에서, 분산 속도 제어 신호는, 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 반응성 종의 밀도가 균일하도록, 챔버의 중심을 향해 수렴하는 반응성 종에 기인한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종 내의 밀도 증가, 및 하나 이상의 기재에 대한 반응성 종의 증착에 기인한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 밀도 감소를 처리하기 위해 분산 속도를 조정한다.
예를 들어, 제어기(117)는 방전 소스(107)에 적용되어야 하는 파워를 나타내도록 분산 제어 신호를 방전 전력원(108)으로 전송할 수 있다. 방전 소스(107)에 적용되는 파워의 조절은, 방전 캐비티(104)에서 플라즈마가 발생되는 속도를 제어하도록 한다. 따라서, 방전 소스(107)에 대한 파워의 변화는 진공 챔버(101) 내의 플라즈마의 특성뿐만 아니라, 플라즈마의 밀도 그리고 궁극적으로 디바이스(115)에 적용되는 플라즈마의 두께의 변화에 영향을 미칠 수 있다.
일부 구현예에서, 펄스 전력원은 제어기로부터 펄스 제어 신호를 수신하고, 펄스 제어 신호는 양 전하의 주파수 및 파워를 조절한다. 구체적으로, 제어기(117)는 펄스 제어 신호를 펄스 전력원(106)으로 전송할 수 있다. 펄스 제어 신호는 펄스 전력원(106)에 의해 금속 그리드(105)에 적용되는 파워를 나타낸다. 특히, 펄스 전력원(106)은 금속 그리드(105) 상에 양(positive) 전기 펄스 바이어스를 적용하며, 따라서 방전 캐비티(104)에서 발생된 플라즈마가 진공 챔버(101) 내로 간헐적으로 방출되도록 한다. 예를 들어, 금속 그리드(105)는 펄스-오프 기간 동안 방전 캐비티(104) 내에서 플라즈마를 차단할 수 있고, 금속 그리드(105)는 펄스-온 기간 동안 플라즈마가 진공 챔버(101)로 통과하도록 할 수 있다. 이 메커니즘을 사용하여, 펄스 제어 신호는 플라즈마가 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로 유입되도록 하는 기간 및 주파수를 제어한다.
제어기(117)는 무선 주파수 파워 제어 신호를 무선 주파수 전력원(103)으로 전송할 수 있다. 무선 주파수 파워 신호는, 디바이스(115)에서 불순물을 제거하기 위한 플라즈마를 발생하기 위해 다공성 전극(102)에 파워를 적용할 때 무선 주파수 전력원(103)에 지시한다. 예를 들어, 제어기(117)는 디바이스(115)를 전처리하기 위한 플라즈마 중합 공정의 시작시에 또는 플라즈마가 디바이스(115) 및 진공 챔버(101)의 후 처리를 위해 플라즈마가 기재에 적용된 후에, 무선 주파수 전력원(103)에 파워를 공급하기 위해 무선 주파수 파워 제어 신호를 전송할 수 있다.
제어기(117)는 또한 플래니터리 로터리 랙 디바이스로의 가스 도입 및 배출을 조절하기 위한 다양한 제어 신호를 전송한다. 예를 들어, 제어기(117)는 캐리어 가스 제어 신호를 캐리어 가스 파이프(109)로 전송한다. 이 제어 신호는 캐리어 가스가 방전 캐비티(104)로 도입되어야 하는 속도(rate)를 나타낸다. 제어기(117)는 또한 단량체 증기 제어 신호를 단량체 증기 파이프(110)로 전송한다. 단량체 증기 제어 신호는 단량체 증기 가스가 진공 챔버(101)로 도입되는 속도를 나타낸다.
일부 구현예에서, 수집 튜브는 반응성 종의 배출 속도를 제어하기 위해 제어기로부터 배출 속도 제어 신호를 수신하도록 제어기와 통신적으로 결합된다. 예를 들어, 제어기(117)는 테일 가스 제어 신호를 테일 가스 수집 튜브(111)에 제공한다. 이 신호는 대기가 진공 챔버(101)로부터 배출되는 속도를 제어한다. 일부 구현예에서, 제어기는 배출 속도 제어 신호를 전송하여 반응성 종이 진공 챔버(101)로부터 배출되는 속도를 조정한다. 배출 속도는 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 밀도에 기여하는 두 가지 요인을 고려하여 제어된다: (1) 하나 이상의 기재에 대한 반응성 종의 증착에 기인한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 밀도 감소, 및 (2) 진공 챔버(101)를 전체에 걸쳐 반응성 종의 밀도가 균일하게 되도록, 챔버의 중심을 향해 수렴하는 반응성 종에 기인한 진공 챔버(101)에서 반응성 종의 밀도 증가, (3) 단량체 증기가 반응 챔버 내로 도입되는 속도에 기초한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가, (4) 플라즈마를 발생하기 위해 전력이 캐리어 가스에 적용되는 속도에 기초한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가, 및 (5) 플라즈마로부터의 에너지가 단량체 증기로 전달되는 속도에 기초한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가.
제어기(117)는 마이크로 제어기, 범용 프로세서일 수 있거나, 본원에 개시된 기술을 구현하기 위해 연산 및 제어 기능을 제공하는 특정 용도의 집적 회로일 수 있다. 프로세서(들)는 캐시 메모리(단순화를 위해 도시되지 않음)뿐만 아니라 다른 메모리(예, 메인 메모리, 및/또는 하드-디스크 드라이브 또는 솔리드-스테이트 드라이브와 같은 비-휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐시 메모리는 SRAM을 사용하여 구현되고, 메인 메모리는 DRAM을 사용하여 구현되고, 비-휘발성 메모리는 플래시 메모리 또는 하나 이상의 자기 디스크 드라이브를 사용하여 구현된다. 일부 구현예에 따르면, 메모리는 하나 이상의 메모리 칩 또는 모듈을 포함할 수 있고, 제어기(117)상의 프로세서(들)는 그 메모리에 저장된 복수의 명령 또는 프로그램 코드를 실행할 수 있다.
로터리 모터(Rotary Motor)
일부 구현예에서, 플라즈마 중합 코팅 장치(100)는 진공 챔버(101) 내에서 디바이스(115)를 회전시키는 로터리 모터(118)를 포함한다. 디바이스(115)의 회전은 디바이스(115)에 적용되는 플라즈마 중합 코팅의 균일성을 향상시킨다. 일부 구현예에서, 로터리 모터(118)는, 플래니터리 회전 플랫폼(114)이 진공 챔버(101)의 중심 축에 대해 동심 경로를 따라 회전하도록 테일 가스 수집 튜브(111)에 결합된 회전 랙(112)의 회전을 작동시킨다. 추가적으로, 로터리 모터(118)는 플래니터리 회전 샤프트(113)를 따라 플래니터리 회전 축을 따라 기재 플랫폼의 회전을 작동시킬 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 제어기(117)로부터의 제어 신호는 로터리 모터(118)가 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)를 회전시키도록 작동하는 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 회전 주파수는 10Hz 내지 50Hz의 범위일 수 있다. 추가적으로, 일부 구현예에서, 회전 주파수는 플라즈마 중합 코팅 공정(예, 공정(300)) 동안 동력학적으로(dynamically) 조정될 수 있다.
로터리 모터(118)는 진공 챔버(101)에 대해 다양한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 로터리 모터(118)는 진공 챔버(101) 아래에 위치되고 테일 가스 수집 튜브(111)의 하단에 결합될 수 있다. 다른 예에서, 로터리 모터(118)는 진공 챔버(101)의 중앙에 위치되고 테일 가스 수집 튜브(111)의 중간에 결합될 수 있다. 또 다른 예에서, 로터리 모터(118)는 진공 챔버(101) 위에 위치되고 테일 가스 수집 튜브(111)의 상단에 결합될 수 있다. 추가적으로, 로터리 모터(118)는 진공 챔버(101) 내부 또는 진공 챔버(101) 외부에 위치될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 구현예에 따른, 도 1에 도시된 플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 구조의 개략적인 평면도이다.
전반적으로, 본 개시내용은 다양한 유익한 효과를 갖는다. 먼저, 장치는 공간(space) 중합 반응성 재료 밀도의 균일성을 유지하기 위해 중심 축 대칭 진공 챔버(101) 구조를 채용한다. 진공 챔버(101)는 가스가 측벽을 통해 공급되고, 방사상으로(radially) 이송되고, 중심 축의 방향을 따라 배출(discharge)되는 메커니즘을 채택한다.
하나 이상의 구현예에서, 캐리어 가스 파이프(109)가 각각의 방전 캐비티(104)에 제공되고, 캐리어 가스 파이프(109)에 배출구가 제공된다. 캐리어 가스는 캐리어 가스 파이프(109)를 통해 방전 캐비티로 유입될 수 있고, 그 후, 다층 금속 그리드(105)를 통해 진공 챔버(101)로 확산될 수 있다. 단량체 증기 파이프(110)에는 진공 챔버(101) 내의 방전 캐비티(104) 앞에 배출구가 제공된다. 단량체 증기 가스는 단량체 증기 파이프(110)를 통해 진공 챔버(101)로 유입된다. 추가적으로, 테일 가스 수집 튜브(111)는 진공 챔버(101)의 축을 따라 진공 챔버(101)에 동축으로 제공된다. 테일 가스 수집 튜브는 진공 챔버(101)를 통해 수직으로 관통한다. 테일 가스 수집 튜브(111)의 일 단부는 진공 펌프(116)에 연결되고, 구멍은 튜브의 벽에 고르게 분포된다. 테일 가스는 테일 가스 수집 튜브의 구멍을 통해 테일 가스 수집 튜브로 유입된 후, 진공 펌프(116)에 의해 진공 챔버(101)로부터 배출(discharge)된다.
가스가 측벽을 통해 공급되고, 방사상으로 이송되고, 중심 축의 방향을 따라 배출(discharge)되는, 상기 접근법에서, 가스 이송 공정은 수렴 방식으로 발생하여, 공간 중합 반응에서 반응성 종 농도의 증가된 안정성, 및 반응성 종의 보다 균일한 분포를 용이하게 할 수 있다. 일 구현예에서, 공정은, 단량체 증기가 방전 캐비티(104) 근처에서 캐리어 가스-기반 플라즈마와 접촉할 때, 중합 반응 반응성 종을 발생함으로써 시작된다. 캐리어 가스에 의한 활성화된, 발생된 중합 반응성 종은 진공 챔버(101)의 축을 향해 방사상으로 분산된다. 디바이스(115)가 진공 챔버(101) 내에서 회전됨에 따라, 중합 반응 반응성 종의 양은 연속적인 소비로 인해 점차적으로 감소한다. 동시에, 중합 반응 반응성 종은 또한 점진적으로 수렴하여, 상기한 중합 반응 반응성 종의 양의 감소를 보상할 수 있다. 이러한 방식에서, 중합 반응 반응성 종의 농도는 안정적으로 유지될 수 있다. 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 벌크 밀도는 변하지 않고 유지될 수 있고, 따라서 배치 처리는 우수한 균일성을 향유할 수 있다.
즉, 반응성 종 방전 메커니즘과 수집 튜브는, 반응성 종의 소모로 인한 반응성 종의 밀도 감소가 반응성 종의 수집 튜브를 향한 수렴으로 인한 반응성 종의 밀도 증가와 실질적으로 동일할 수 있도록 하는 방식으로, 집합적으로 구성될 수 있다. 따라서, 반응의 조정된 작동은, 방전 메커니즘 및 테일 가스 수집 튜브(111)를, 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 그리고 디바이스(115) 상에 반응성 종의 균일한 밀도를 제공할 수 있는 조건으로 지정한다. 특히, 일부 구현에서, 방전 메커니즘의 배출 속도는, 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 반응성 종의 실질적으로 균일한 밀도가 달성될 수 있도록, 수집 튜브의 배출 속도와 함께(예, 진공 펌프의 파워를 조정하여) 조정될 수 있다(즉, 적용된 전력 및/또는 가스의 양을 제어하여). 많은 구현예에서, 방전 매커니즘 및 수집 튜브의 상기한 집합적인 조정은 주어진 진공 챔버(101)의 내부 측벽의 횡단면 형상에 상응한다. 즉, 이들 구현예에서, 방전 매커니즘의 방전 속도 및 수집 튜브의 배출 속도의 조합은 바람직하게는 반응성 종의 실질적으로 균일한 밀도를 달성하기 위해 주어진 진공 챔버(101)의 특정한 형상(예, 원형, 또는 다각형)과 일치하도록 조정된다.
종래의 코팅 디바이스 및 기술과 비교하여, 종래의 코팅 디바이스에서 동일한 배치 처리의 기재 코팅 두께의 차이는 30%를 초과할 수 있는 반면, 개시된 디바이스를 사용한 동일한 배치 처리의 기재 코팅 두께의 차이는 10% 보다 작을 수 있다.
둘째, 장치는 또한 각각의 기재 코팅의 균일성을 상당히 개선하도록 회전 랙(112)을 사용한다. 하나 이상의 구현예에서, 진공 챔버(101)에는 회전 랙(112)이 제공된다. 회전 랙(112)상의 플래니터리 회전 플랫폼(114)은 진공 챔버(101)에서 플래니터리 회전 운동을 수행할 수 있다. 특히, 개시된 메커니즘은 각각의 플래니터리 회전 플랫폼(114)이, 진공 챔버(101)의 중심 축에 대해 동심 경로에서 회전 운동하면서(예, 테일 가스 수집 튜브(111)에 결합된 회전 랙(112)의 회전을 따라), 플래니터리 회전 축을 따라(예, 플래니터리 회전 샤프트(113)를 따라) 회전하도록 한다.
처리될 디바이스(115)는 플래니터리 회전 플랫폼(114)에 배치될 수 있다. 도입된 플래니터리 회전 운동(planetary rotary movement)은 처리되는 각각의 기재의 공간 위치 및 배향(orientation)이 처리 공정 동안 연속적으로 변화되도록 하여, 코팅 처리 공정에서, 상이한 기재의 모든 공간 위치가 실질적으로 동일하고, 이에 따라 기존 기술에서의 상이한 기재의 상이한 공간적 위치로 인한 코팅의 차이가 제거될 수 있다. 따라서, 도입된 기술은 동일한 배치에서 상이한 위치의 기재에 대해 동일한 코팅 효과 및 더 우수한 균일성을 달성할 수 있다.
셋째, 장치는 진공 챔버(101)의 부피를 크게 증가시키고, 처리 효율을 현저하게 개선시킬 수 있다. 진공 챔버(101) 및 회전 랙(112)의 구조의 개선으로 인해, 코팅 필름 두께 균일성은 동일한 배치에서의 처리에 대하여 크게 개선될 수 있다. 추가적으로, 진공 챔버(101)의 부피는 5 내지 6 배 확장될 수 있다. 이에 따라, 배치 처리량과 처리 효율이 크게 증가되었다. 일부 구현예에서, 본 개시내용에 따른 장치는 고품질 중합체 코팅을 얻기 위해 단량체 증기가 분해 및 파괴되는 것을 효과적으로 보호할 수 있다.
플라즈마 중합 코팅 공정
본원에 개시된 기술의 일 측면은 반응성 종 방전 공정을 포함한다. 일 구현예에서, 공정은 기재를 진공 챔버에 위치한 기재 플랫폼 상에 위치시킴으로써 시작된다. 진공 챔버(101)의 대기(atmosphere)는 진공 챔버(101)의 중심 축을 따라 배치된 수집 튜브의 공기(air) 배출 포트를 통해 진공 펌프에 의해 배출되다. 공정은 로터리 모터에 의해 제1 회전 샤프트에 결합된 제1 회전 랙을 회전시켜 진행한다. 일부 구현예에서, 제1 회전 랙은 중심 축을 따라 회전하도록 구성된다. 그 후, 캐리어 가스가 유입구 밸브를 통해 방전 캐비티로 방전된다. 캐리어 가스는 기재와 반응성 종 사이의 반응을 용이하게 할 수 있다. 공정은 공급 포트를 사용하여 단량체 증기를 진공 챔버(101)로 방전함으로써 계속된다. 공정은 캐리어 가스를 사용하여 진공 챔버(101)에서 단량체 증기를 중합함으로써 반응성 종을 생성한다. 그 후, 공정은 중합체 코팅을 형성하도록 반응성 종을 기재의 표면 상에 증착한다.
도 3은 예시적인 반응성 종 방전 공정(300)을 나타내는 플로우챠트이다. 일부 구현예에서, 공정(300)은 플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 다양한 구성요소를 제어하고 조정한다.
단계(301)에서, 디바이스(115)는 진공 챔버(101) 내에 배치된다. 일부 구현예에서, 디바이스(115)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 플래니터리 회전 플랫폼(114) 상에 배치된다. 플래니터리 회전 플랫폼(114)에 대한 디바이스(115)의 배치는 플라즈마 중합 코팅 공정 동안 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 디바이스(115)의 이동을 용이하게 한다. 진공 챔버(101)의 상이한 영역 주위를 이동함으로써, 플라즈마 밀도 변화의 부정적인 영향이 감소되거나 제거되어 기재 상에 보다 균일한 플라즈마 코팅이 되도록 한다.
단계(302)에서, 진공 펌프(116)는 진공 챔버(101) 내의 대기를 배출(evacuate)할 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기(117)는 진공 챔버(101) 내의 대기의 배출을 제어하도록 제어 신호를 진공 펌프(116)로 전송한다. 이 공정은 대기가 플라즈마 중합 공정을 방해하지 않고, 진공이 필요한 플라즈마 중합 공정을 용이하게 하는 것을 보장한다. 일부 예에서, 진공 펌프(116)는, 진공 챔버(101)의 대기압에 비해 테일 가스 수집 튜브(111)에 음의 대기압이 생성되도록 테일 가스 수집 튜브(111)에 결합된다. 음의 대기압은 진공 챔버(101) 외부로의 가스의 흐름을 생성한다. 제어기(117)는 제어 신호를 진공 펌프(116)에 전송하여 대기를 배출하기 위해 사용되는 타이밍, 파워, 및 기타 작동 파라미터를 제어할 수 있다.
단계(303)에서, 회전 랙(112)은 진공 챔버(101)에서 디바이스(115)를 회전시킨다. 일부 구현예에서, 제어기는, 균일한 코팅이 달성되도록 코팅 공정 동안 하나 이상의 기재 각각에 대하여 동일한 속도의 회전 운동을 제공하도록 제어 신호를 로터리 모터(118)에 전송하여 회전 랙(112)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어기(117)는 제어 신호를 플라즈마 중합 코팅을 위해 디바이스(115)를 포함하는 회전 랙(112)에 전송한다. 제어 신호의 수신시, 회전 랙(112)은 본 발명의 다양한 구현예에 따라 디바이스(115)가 진공 챔버(101) 내에서 회전하도록 회전할 수 있다. 일부 구현예에서, 회전 랙(112)은 플라즈마 중합 공정이 진행되는 디바이스(115)를 홀딩(holding)하도록 플래니터리 회전 플랫폼(114) 및 플래니터리 회전 샤프트(113)를 포함한다. 로터리 모터(118)는 회전 랙(112)의 회전 운동을 발생시킨다. 제어기(117)는 회전의 타이밍, 지속 기간, 및 속도를 제어하는 제어 신호를 로터리 모터(118)에 전송할 수 있다.
단계(304)에서, 플래니터리 회전 샤프트(113) 및 플래니터리 회전 플랫폼(114)은 진공 챔버(101)에서 디바이스(115)를 회전시킨다. 일부 구현예에서, 제2 회전 랙은 중심 축과 다른 제2 축에 대하여 회전한다. 구체적으로, 제어기(117)는 제어 신호를 플래니터리 회전 샤프트(113)로 전송한다. 제어 신호는 본 개시내용의 다양한 구현예에 따라 플래니터리 회전 샤프트(113)가 제2 축을 따라 독립적으로 회전하도록 한다. 추가 회전은 진공 챔버(101) 내에서 디바이스(115)의 더 넓은 이동 범위를 제공한다. 이는 처리될 각각의 디바이스(115)의 위치 및 배향을 추가로 변화시킴으로써 플라즈마 밀도 변화에 의해 야기되는 부정적인 영향이 추가적으로 완화되도록 한다.
단계(305)에서, 캐리어 가스는 방전 캐비티(104) 내로 도입된다. 일부 구현예에서, 제어기(117)는 제어 신호를 캐리어 가스 파이프(109)로 전송하여 이것이 캐리어 가스를 방전 캐비티(104)로 도입하여 단량체 증기를 활성화시키도록 한다. 캐리어 가스가 방전 캐비티(104) 내로 도입될 때, 전하가 방전 전력원(108)에 의해 방전 소스(107)에 적용된다. 전하로 인해, 캐리어 가스는 방전 캐비티(104)에서 이온화되어 플라즈마(즉, 이온화에 의해 생성된 양이온과 전자의 혼합물)가 된다. 일부 구현예에서, 캐리어 가스는 연속적으로 방전 캐비티(104) 내로 도입되고 단계(309)까지 중합 공정 전반 동안 플라즈마가 된다. 제어기(117)는 방전 캐비티(104)에 도입되는 캐리어 가스의 양과 타이밍뿐만 아니라 방전 전력원(108)에 의해 방전 소스(107)에 적용되는 파워 및 타이밍을 제어하는 제어 신호를 전송할 수 있다.
단계(306)에서, 공정(300)은 하나 이상의 디바이스(115)의 표면으로부터 불순물을 제거하기 위해 처리 플라즈마를 선택적으로 발생시킨다. 특정한 구현예에서, 처리 플라즈마는, 반응성 종을 진공 챔버(101)로 방전하기 전에 진공 챔버(101) 내로 도입될 수 있다. 다른 구현예에서, 처리 플라즈마는 또한 반응성 종이 기재의 표면 상에 증착된 후에 발생될 수 있다.
일부 구현예에서, 처리 플라즈마는 무선 주파수 전력원에 결합된 전극에 의해 발생된다. 구체적으로, 제어기(117)는 제어 신호를 무선 주파수 전력원(103)으로 전송하여 진공 챔버(101)에서 플라즈마를 발생시키는 전하를 발생시킨다. 플라즈마는, 플라즈마 중합이 진행되는 디바이스(115)로부터 불순물을 제거하기 위해 발생된다. 추가적으로, 플라즈마는 플라즈마 중합 코팅을 형성하기 위해, 디바이스(115)의 표면을 활성화하여 디바이스(115)의 표면과 플라즈마 사이에서 결합되도록 한다. 일부 구현예에서, 캐리어 가스는 진공 챔버(101) 전반에 걸쳐 플라즈마를 전파하기 위해 캐리어 가스 파이프(109)로부터 도입될 수 있다. 제어기(117)는 무선 주파수 전력원(103)에 대한 타이밍, 파워 및 기타 작동 파라미터를 제어하는 제어 신호를 다공성 전극(102)으로 전송할 수 있다. 일부 예에서, 캐리어 가스의 연속적인 흐름이 이 단계 동안 발생할 수 있다.
단계(307)에서, 반응성 종이 플라즈마 중합이 진행되는 디바이스(115)의 표면에 적용하기 위해 발생된다. 플라즈마가 단량체 증기에 도입되면, 반응성 종이 발생된다. 플라즈마로부터의 에너지가 플라즈마로부터 단량체 증기로 전달되어 단량체 증기를 활성화한다. 일부 구현예에서, 제어기(117)는 제어 신호를 단량체 증기 파이프(110)에 전송하여 단량체 증기를 진공 챔버(101) 내로 도입한다. 제어기(117)는 또한 제어 신호를 방전 전력원(108)에 전송하여 방전 소스(107)에 적용되는 파워의 양과 타이밍을 조절한다. 파워가 방전 전력원(108)으로부터 방전 소스(107)로 적용되면, 방전 캐비티(104) 내의 캐리어 가스는 플라즈마가 된다. 이는 방전 캐비티(104)가 플라즈마를 생성할 때 제어하는 메커니즘을 제공한다.
추가적으로, 제어기(117)는 금속 그리드(105)에 적용되는 파워를 조절하기 위해 제어 신호를 펄스 전력원(106)에 제공할 수 있다. 금속 그리드(105)는 펄스 전력원(106)에 결합되고 방전 캐비티와 진공 챔버(101)의 내벽의 연결 위치에 배치된다. 금속 그리드(105)는 진공 챔버(101)로 유입되는 단계(305)에서 발생된 플라즈마의 흐름과 방전 캐비티(104)로의 캐리어 가스의 역류를 조절한다. 일부 구현예에서, 제어기(117)는 방전 캐비티(104)로 도입되는 캐리어 가스의 양 및 타이밍을 제어하는 제어 신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 파워가 금속 그리드(105)에 적용되면, 플라즈마는 금속 그리드(105)를 통과할 수 있고, 파워가 금속 그리드(105)에 적용되지 않으면, 플라즈마는 금속 그리드(105)를 통한 통과가 차단된다. 플라즈마가 금속 그리드(105)를 통해 진공 챔버(101)로 이동할 때, 플라즈마는 에너지를 단량체 증기로 전달하여 단량체 증기를 고-에너지 상태로 활성화시킨다(즉, 단량체 증기가 활성화된 종이 된다). 일부 구현예에서, 캐리어 증기는 심지어 단량체의 일부 화학적 결합을 파괴하여 자유 라디칼과 같은 반응성 입자를 형성하도록 할 수 있다. 또한, 일부 예에서, 캐리어 가스의 연속적인 흐름이 이 단계 동안 발생할 수 있다.
단계(308)에서, 단계(307)에서 생성된 반응성 종은 플라즈마 중합이 진행되는 디바이스(115)의 표면에 증착될 수 있다. 구체적으로, 중합 반응 반응성 종은, 단량체 증기가 방전 캐비티(104)로부터 단계(307)에서 방출된 플라즈마와 접촉할 때, 단량체 증기로부터 발생된다. 캐리어 가스 플라즈마에 의해 활성화되어, 발생된 중합 반응성 종은 진공 챔버(101)의 축을 향해 그리고 디바이스(115) 상으로 방사상으로 분산된다. 일부 구현예에서, 반응성 종이 진공 챔버(101)에 도입된 후, 진공 챔버(101)는 이온화된 종, 자유 전자, 자유 라디칼, 여기된 분자 또는 원자, 및 변하지 않은 가스(unchanged gas)의 조합을 가질 것이다.
단계(309)에서, 반응성 종 방전 공정(300)은 수집 튜브의 기압을 진공 챔버(101)의 기압보다 낮게 감소시킴으로써, 진공 챔버(101)의 대기에서 과잉 반응성 종을 수집한다. 진공 펌프의 배출 속도는 다음을 고려하여 구성된다: (1) 기재에 대한 반응성 종의 증착에 기인한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 밀도 감소, (2) 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 반응성 종의 밀도가 균일하게 되도록, 챔버의 중심을 향해 수렴하는 반응성 종에 기인한 진공 챔버(101)에서 반응성 종의 밀도 증가, (3) 단량체 증기가 반응 챔버내로 도입되는 속도에 기반한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가, (4) 플라즈마를 발생시키도록 전력이 캐리어 가스에 적용되는 속도에 기반한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가, 및 (5) 플라즈마로부터의 에너지가 단량체 증기로 전달되는 속도에 기반한 진공 챔버(101) 내의 반응성 종의 증가.
구체적으로, 제어기(117)는 진공 챔버(101)의 대기로부터 과잉 가스, 플라즈마, 및 반응성 종을 배출하기 위해 제어 신호를 진공 펌프(116)로 전송한다. 진공 펌프(116)는, 진공 챔버(101)의 대기압에 비하여 테일 가스 수집 튜브(111) 내에서 음의 대기압을 생성하기 위해 테일 가스 수집 튜브(111)에 결합된다. 음의 대기압은 진공 챔버(101) 외부로의 가스의 흐름을 생성한다.
일부 구현예에서, 단계(306)(즉, 전처리 단계)는 하나의 플래니터리 회전 사이클보다 길어서, 모든 기재 샘플이 플라즈마를 수용하도록 다공성 전극에 가장 가까운 지점으로 이동해야 한다. 예를 들어, 단계(306)은 1-30 분을 요구할 수 있다. 이에 비해, 단계(308)은 요구되는 필름 두께에 의해 결정된다. 일반적으로, 단계(308)은 다른 단계보다 더 오래 걸려야 한다. 예를 들어, 단계(306)은 20-300 분을 요구할 수 있다. 마지막으로, 단계(309)는 초과 단량체가 챔버로부터 배출될 때까지 실행되어야 한다. 예를 들어, 단계(309)는 1-10 분이 요구될 수 있다.
프로세싱 시스템
도 4는 본원에 기술된 적어도 일부 작동이 구현될 수 있는 프로세싱 시스템(400)의 예를 예시하는 블록 다이어그램이다. 예를 들어, 프로세싱 시스템(400)의 일부 구성요소는 제어기 디바이스(예, 도 1 및 2의 제어기(117))에서 구현될 수 있다.
프로세싱 시스템(400)은 버스(416)에 통신적으로 연결된 하나 이상의 중앙 프로세싱 유닛("프로세서")(402), 메인 메모리(406), 비-휘발성 메모리(410), 네트워크 어댑터(412)(예, 네트워크 인터페이스), 비디오 디스플레이(418), 입력/출력 디바이스(420), 제어 디바이스(422)(예, 키보드 및 포인팅 장치), 저장 매체(426)를 포함하는 구동 유닛(424), 및 신호 발생 디바이스(signal generation device)(430)를 포함할 수 있다. 버스(416)는 적절한 브리지, 어댑터, 또는 제어기에 의해 연결되는 하나 이상의 물리적 버스 및/또는 포인트-대-포인트 연결을 나타내는 추상적 개념으로 예시된다. 따라서, 버스(416)는 시스템 버스, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스 또는 PCI-Express 버스, HyperTransport 또는 ISA(Industry Standard Architecture) 버스, SCSI(Small Computer System Interface) 버스, USB(universal serial bus), IIC(I2C) 버스, 또는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준 1394 버스("Firewire"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다.
프로세싱 시스템(400)은 프로세싱 시스템(400)에 의해 취해질 동작(들)을 구체화하는, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), 모바일 폰, 게임 콘솔, 뮤직 플레이어, 웨어러블 전자 디바이스(예, 시계, 또는 피트니스 트래커(fitness tracker)), 네트워크 연결("스마트") 디바이스(예, 텔레비전 또는 홈 어시스턴트 디바이스), 가상/증강 현실 시스템(예, 헤드-마운트 디스플레이), 또는 일련의 명령을 실행할 수 있는 다른 전자 디바이스(순차적 또는 기타)의 컴퓨터 프로세서 구조(computer processor architecture)와 유사한 컴퓨터 프로세서 구조를 공유할 수 있다.
메인 메모리(406), 비-휘발성 메모리(410), 및 저장 매체(426)("기계-판독 가능 매체(machine-readable medium)"로도 지칭됨)가 단일 매체인 것으로 나타내지만, 용어, "기계-판독 가능 매체" 및 "저장 매체"는 하나 이상의 명령(428) 세트를 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체(예, 중앙 집중식/분산식 데이터베이스 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 용어, "기계-판독 가능 매체" 및 "저장 매체"는 또한 프로세싱 시스템(400)에 의한 실행을 위한 명령 세트를 저장, 인코딩, 또는 전달할 수 있는 임의의 매체를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
일반적으로, 본 개시내용의 구현예를 구현하기 위해 실행되는 루틴은 운영 체제 또는 특정한 응용 프로그램, 구성요소, 프로그램, 객체, 모듈, 또는 명령 시퀀스(총칭하여 "컴퓨터 프로그램"으로 지칭됨)의 일부로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 전형적으로 컴퓨팅 장치의 다양한 메모리 및 저장 디바이스에서 다양한 시간에 설정된 하나 이상의 명령(예, 명령(404, 408, 428))을 포함한다. 하나 이상의 프로세서(402)에 의해 판독되고 실행될 때, 명령(들)은 프로세싱 시스템(400)이 본 개시내용의 다양한 측면을 포함하는 구성요소를 실행하는 작동을 수행하도록 한다.
더욱이, 구현예가 완전히 기능하는 컴퓨팅 디바이스의 맥락에서 기술되었지만, 당업자는 다양한 구현예가 다양한 형태의 프로그램 제품으로 배포될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 개시내용은 실제로 배포에 영향을 미치도록 사용되는 기계 또는 컴퓨터 판독-가능 매체의 특정한 타입에 무관하게 적용된다.
기계-판독 가능 저장 매체, 기계-판독 가능 매체, 또는 컴퓨터-판독 가능 매체의 추가적인 예는 기록 가능-타입 매체, 예컨대 휘발성 및 비-휘발성 메모리 디바이스(410), 플로피 및 기타 RD(removable disk), 하드 디스크 드라이브, 광 디스크(예, CD-ROMS(Compact Disk Read-Only Memory), DVD(Digital Versatile Disk)) 및 전송-타입 매체, 예컨대 디지털 및 아날로그 통신 링크를 포함한다.
네트워크 어댑터(412)는, 프로세싱 시스템(400)이, 프로세싱 시스템(400) 및 외부 엔터티(entity)에 의해 지원되는 임의의 통신 프로토콜을 통해 프로세싱 시스템(400) 외부에 있는 엔터티와 네트워크(414)에서 데이터를 중재할 수 있게 한다. 네트워크 어댑터(412)는 네트워크 어댑터 카드, 무선 네트워크 인터페이스 카드, 라우터, 액세스 포인트, 무선 라우터, 스위치, 다층 스위치, 프로토콜 컨버터, 게이트웨이, 브리지, 브리지 라우터, 허브, 디지털 매체 수신기, 및/또는 중계기(repeater)를 포함할 수 있다.
네트워크 어댑터(412)는 컴퓨터 네트워크에서 데이터에 대한 액세스/프록시에 대한 허가를 통제 및/또는 관리하고 상이한 기계 및/또는 응용 프로그램 사이의 다양한 신뢰 수준을 추적하는 방화벽을 포함할 수 있다. 방화벽은 (예, 이들 엔터티 간의 트래픽 흐름 및 리소스 공유를 규제하기 위한) 특정한 세트의 기계와 응용 프로그램, 기계와 기계, 및/또는 응용 프로그램과 응용 프로그램 사이에 예정된 액세스 권한 세트를 시행할 수 있는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소의 임의의 조합을 갖는 임의의 수의 모듈일 수 있다. 방화벽은 개인, 기계 및/또는 응용 프로그램에 의한 객체의 액세스 및 작동 권한을 포함한 승인, 및 승인 권한이 존재하는 상황을 자세히 설명하는 액세스 제어 목록을 추가적으로 관리 및/또는 액세스할 수 있다.
도 5는 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)의 회전을 위한 선택적인 샤프트 및 기어를 갖는 예시적인 플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 개략적인 정단면도이다. 일부 구현예에서, 중합 코팅 장치(100)는 로터리 모터(118), 모터 샤프트(120), 모터 샤프트 기어(121), 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122), 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123), 회전 랙 샤프트(125), 회전 랙 샤프트 제1 기어(126), 회전 랙 샤프트 제2 기어(127), 및 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 로터리 모터(118)는 로터리 모터(118)의 하우징으로부터 돌출될 수 있는, 모터 샤프트(120)에 결합된다. 추가적으로, 모터 샤프트(120)는 모터 샤프트 기어(121)에 결합될 수 있다. 추가적으로, 테일 가스 수집 튜브(111)는 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122) 및 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123)에 결합될 수 있다. 유사하게, 회전 랙 샤프트(125)는 회전 랙 샤프트 제1 기어(126) 및 회전 트랙 샤프트 제2 기어(127)에 결합될 수 있다.
특정한 구현예에서, 로터리 모터(118)의 작동은 테일 가스 수집 튜브(111)를 회전시킨다. 구체적으로, 모터 샤프트 기어(121)는 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)와 체결(engage)될 수 있다. 로터리 모터(118)가 모터 샤프트(120)를 회전시킬 때, 모터 기어(121)는 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)를 구동한다. 상기 언급한 바와 같이, 테일 가스 수집 튜브(111)는, 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)에 결합되며, 따라서, 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)와 회전한다. 사실상, 로터리 모터(118)에 의해 발생된 회전 운동은 모터 기어(121) 및 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)를 통해 모터 샤프트(120)로부터 테일 가스 수집 튜브(111)로 전달된다.
일부 구현예에서, 테일 가스 수집 튜브(111)의 회전 운동은 회전 랙 샤프트(125)로 전달된다. 상기 언급한 바와 같이, 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123)는 테일 가스 수집 튜브(111)에 결합되어 테일 가스 수집 튜브(111)와 회전한다. 추가적으로, 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123)는 회전 랙 샤프트 제1 기어(126)와 체결된다. 따라서, 테일 가스 수집 튜브(111)가 회전되는 경우, 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123)도 회전 랙 샤프트 제1 기어(126)의 회전을 구동한다. 회전 랙 샤프트 제1 기어(126)가 회전 랙(125)에 결합되므로, 회전 랙 샤프트 제1 기어(126)의 회전은 회전 랙(125)의 회전을 구동한다. 일부 예에서, 회전 랙 샤프트(125)는 회전 랙(112) 내에 둘러싸여, 슬리브를 둘러싸는 회전 랙(sleeve enclosing rotation rack)(112)으로 구현될 수 있거나, 또는 다르게는, 테일 가스 수집 튜브(111)로부터 플래니터리 회전 샤프트(113)로 회전 운동을 전달하는 임의의 방식으로 구현될 수 있다.
다양한 구현예에서, 회전 랙 샤프트(125)의 회전 운동은 플래니터리 회전 샤프트(113)로 전달된다. 상기 언급된 바와 같이, 회전 랙 샤프트 제2 기어(127)는 회전 랙(125)에 결합되어 회전 랙(125)과 회전한다. 추가적으로, 회전 랙 제2 기어(127)는 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)와 체결된다. 따라서, 회전 랙(125)이 회전하는 경우, 회전 랙 제2 기어(127)도 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)의 회전을 구동한다. 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)는 플래니터리 회전 샤프트(113)에 결합되기 때문에, 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)의 회전은 플래니터리 회전 샤프트(113)의 회전을 구동한다.
선택적인 샤프트 및 기어의 한 가지 효과는 로터리 모터(118)에 의해 발생된 회전 운동이 다양한 제어된 회전 속도로 테일 가스 수집 튜브(111) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)로 전달된다는 것이다. 예를 들어, 다양한 직경의 일련의 기어를 사용하여 원하는 토크 또는 회전 속도를 달성하도록 기어 비율(gear ratio)을 구현할 수 있다. 추가적으로, 다양한 기어는 기어들 사이에 회전 운동을 전달하기 위해 체결될 수 있거나, 기어들 사이의 회전 운동의 전달을 정지시키기 위해 체결을 해제(disengage)할 수 있다. 더욱이, 다양한 직경의 일련의 기어가 기어 박스에 포함될 수 있다. 다른 예에서, 일련의 기어는 그룹(예, 하나의 그룹에서 모터 샤프트 기어(121) 및 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122))로 나뉘어 질 수 있고, 기어의 각 그룹은 기어 박스 하우징 내에 포함될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 기어 박스는 제어 신호를 수신하기 위해 제어기(117)와 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 선택해야 할 기어의 크기뿐만 아니라 체결 또는 체결을 해제할 기어를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 테일 가스 수집 튜브(111) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)는 다양한 기어의 특정한 크기 비율을 선택하여 제어된 속도로 회전될 수 있다. 구체적으로, 모터 샤프트 기어(121)와 테일 가스 수집 튜브 제1 기어(122)의 크기 비율은 테일 가스 회전 랙(112) 및 차례로 회전 플랫폼(114)이 제어된 속도로 진공 챔버(101)의 중심 축을 따라 회전하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 유사하게, 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123)와 회전 랙 샤프트(125)의 크기 비율은 회전 랙 샤프트(125)가 또 다른 제어된 속도로 회전하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 마지막으로, 회전 랙 샤프트 제2 기어(127)와 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)의 크기 비율은 플래니터리 회전 샤프트(113)가 특정한 제어된 속도로 회전하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 따라서, 테일 가스 수집 튜브 제2 기어(123), 회전 랙 샤프트(125), 회전 랙 샤프트 제2 기어(127), 및 플래니터리 회전 샤프트 기어(128)의 크기 비율은 플래니터리 회전 샤프트(113), 및 차례로 회전 플랫폼(114)이 제어된 속도로 진공 챔버(101)의 플래니터리 축을 따라 회전하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다.
제어된 속도는 플라즈마 중합 코팅이 하나 이상의 디바이스(115)에 균일하게 적용되는 것을 보장할 수 있다. 제어된 속도는, 하나 이상의 디바이스(115) 각각이, 단량체 증기, 캐리어 가스, 플라즈마, 반응성 종 등을 다양한 밀도로 갖는 진공 챔버(101)의 다양한 영역을 횡단할 수 있도록 충분히 빠른 속도일 수 있다. 하나 이상의 디바이스(115) 각각이 다양한 영역을 횡단하는 것을 보장함으로써, 하나 이상의 기재 각각에 동일한 대기 변화가 적용되고 기재 각각의 전체에 걸쳐 동일한 균일한 플라즈마 중합 코팅을 수용한다. 추가적으로, 제어된 속도는 균일한 플라즈마 중합 코팅이 각각의 개별 기재의 표면 전체에 걸쳐 균일한 것이 보장되도록, 하나 이상의 디바이스(115) 각각의 배향(orientation)이 쉬프트(shift)되는 것을 보장할 수 있다.
도 6은 예시적인 반응성 종 방전 공정(600)을 나타내는 플로우챠트이다. 일부 구현예에서, 공정(600)은 플라즈마 중합 코팅 장치(100)의 다양한 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 추가적으로, 공정(600)은 플라즈마 중합 코팅을 디바이스(115)에 적용하기 위해 사용될 수 있다.
단계(601)에서, 공정(600)은 디바이스(115)에 대한 예시적인 반응성 종 방전 공정(600)를 수행하기 위해 진공 챔버(101)를 준비한다. 초기화 작동은 플라즈마 중합 코팅이 적용되기 전에 적절한 상태가 충족되는 것을 보장하도록 수행된다. 특정한 구현예에서, 단계(601)은 도 3의 단계(301-305)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다.
개시 작동의 일부로서, 디바이스(115)는 플라즈마 중합 코팅을 수용하는 진공 챔버(101) 내에 적절하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(115)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 플래니터리 회전 플랫폼(114) 상에 배치될 수 있다. 플래니터리 회전 플랫폼(114) 상에 디바이스(115)의 배치는, 플라즈마 중합 코팅 공정 동안 진공 챔버(101)의 전체에 걸쳐 디바이스(115)의 이동을 용이하게 하여 플라즈마 밀도 변화의 부정적인 영향을 감소시키고 디바이스(115) 상에 보다 균일한 플라즈마 코팅을 가능하게 한다.
일부 구현예에서, 진공 챔버(101)의 대기 상태는 대기가 플라즈마 중합 공정에 적합한 것을 보장하도록 적절하게 설정된다. 예를 들어, 진공 챔버(101)는, 대기가 10 내지 300 mTorr에 도달할 때까지 진공 펌프(116)가 진공 챔버(101) 내의 대기를 배출할 수 있도록 폐쇄될 수 있다. 압력뿐만 아니라, 진공 챔버(101)의 온도는 플라즈마 중합 공정을 용이하게 하도록 조절될 수 있다. 일부 예에서, 진공 챔버(101)의 온도는 30 내지 60℃에 해당하도록 제어될 수 있다.
디바이스는 공정(600)의 임의의 기간 동안 일관된 방식으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 중합 코팅 장치(100)는, 회전 랙(112)의 회전을 시작하여 제어된 회전 속도로 진공 챔버(101)의 중심 축을 따라 디바이스(115)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 회전 랙(112)은 분당 1.5 내지 2.5 회전의 속도로 중심 축을 따라 디바이스(115)를 회전시킬 수 있다. 추가적으로, 플라즈마 중합 코팅 장치(100)는 플래니터리 회전 샤프트(113) 및 플래니터리 회전 플랫폼(114)의 회전을 시작하여 제어된 회전으로 제2 축을 따라 진공 챔버(101)에서 디바이스(115)를 회전시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 회전 랙은 진공 챔버(101)의 중심 축으로부터 원위인 제2 축에서 회전한다.
제어기(117)는, 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)의 타이밍 및 회전 속도를 제어하기 위해, 제어 신호를 로터리 모터(116) 및 디바이스(115)에 대한 플라즈마 중합 코팅에서의 다른 구성요소에 전송할 수 있다. 추가적으로, 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)의 작동은, 반응성 종을 디바이스(115)의 표면에 증착하는 동안, 전기 커넥터가 진공 챔버(101)의 전반에 걸쳐 동시에 이동하도록 금속 그리드 배리어(105)에 대한 전력 적용과 일치한다.
일부 구현예에서, 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)의 회전은 진공 챔버(101) 내에서 디바이스(115)의 이동(movement)을 발생시킨다. 이동은 반응 챔버의 중심 축에 대한 곡선 운동 또는 선형 왕복 운동을 포함할 수 있다. 추가적으로, 곡선 운동은 중심 축을 따른 원형 운동, 중심 축을 따른 타원 운동, 구면 운동(spherical motion), 및 다른 불규칙한 경로를 갖는 곡선 운동 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 구현예에서, 회전 랙(112) 및/또는 플래니터리 회전 샤프트(113)의 작동은, 반응성 종을 디바이스(115)에 증착하는 동안, 진공 챔버(101)의 중심 축에 대한 디바이스(115)의 배향을 변화시킨다. 추가적으로, 회전 랙(112) 및 플래니터리 회전 샤프트(113)의 회전 속도는 독립적으로 구성될 수 있다.
특정한 구현예에서, 처리 플라즈마는 디바이스(115)의 표면으로부터 불순물을 제거하고 플라즈마 중합 코팅의 결함을 방지하기 위해 진공 챔버(101) 내로 도입될 수 있다. 추가적으로, 처리 플라즈마는 디바이스(115)의 표면을 활성화하여 디바이스(115)의 표면과 플라스마 중합 코팅을 형성하도록 사용되는 반응성 종 사이에서 결합되도록 할 수 있다. 처리 플라즈마는 전하를 무선 주파수 전력원(103)으로부터 다공성 전극(102)으로 적용함으로써 발생될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기(117)는 타이밍, 파워, 및 기타 작동 파라미터를 제어하는 제어 신호를 무선 주파수 전력원(103)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 처리 플라즈마는, 반응성 종을 진공 챔버(101)로 방출하기 전에 및/또는 반응성 종이 기재의 표면에 증착된 후에 적용될 수 있다. 일부 예에서, 무선 주파수 전력원(103)에 의해 적용되는 전하의 파워는 연속 방전, 펄스 전기 방전, 또는 주기적인 교류 전기 방전일 수 있다. 추가적으로, 전하의 파워 및 전하의 지속 기간은 원하는 플라즈마 중합 코팅에 따라 달라질 수 있다. 일부 예에서, 무선 주파수 전력원(103)에 의해 적용되는 전력은 120-400 와트일 수 있고 전하의 지속 기간은 60 내지 450 초 일 수 있다.
단계(602)에서, 플라즈마는 캐리어 가스 파이프(109)로부터 방전 캐비티(104)로 도입된 캐리어 가스로부터 발생된다. 플라즈마는 전기 방전을 방전 전력원(108)으로부터 방전 소스(107)로 적용함으로써 발생된다. 일부 구현예에서, 단계(602)는 도 3의 단계(305)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 캐리어 가스가 방전 캐비티(104)로 도입된 후, 전하가 방전 전력원(108)에 의해 방전 소스(107)에 적용된다. 전하는 캐리어 가스를 이온화하여 캐리어가 플라즈마로 되도록 한다. 제어기(117)는 방전 캐비티(104)에 도입되는 캐리어 가스의 타이밍 및 양뿐만 아니라 방전 전력원(108)에 의해 방전 소스(107)에 적용되는 타이밍 및 파워를 제어하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 일부 구현예에서, 캐리어 가스는 헬륨, 네온, 크립톤, 및 아르곤 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러나, 당업자는 예를 들어 에너지를 단량체 증기로 전달하는 능력에 기초하여, 다른 원소가 캐리어 가스로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
특정한 구현예에서, 전기 방전은 무선 주파수 방전, 마이크로파 방전, 중간 주파수 방전(intermediate frequency discharge), 사인(sine) 또는 바이폴라 펄스 파형, 고주파 방전, 및 전기 스파크 방전 중 하나 이상을 사용하여 발생될 수 있다. 추가적으로, 고주파 방전 및 중간 주파수 방전은 사인 또는 바이폴라 펄스 파형을 가질 수 있다. 일부 예에서, 무선 주파수 방전은 고주파 전자기장 방전을 통해 플라즈마를 생성한다. 다른 예에서, 고주파 방전 및 중간 주파수 방전은 사인 또는 바이폴라 펄스 파형을 갖는다.
또 다른 예에서, 마이크로파 방전은 마이크로파 에너지를 사용하여 플라즈마를 여기시킨다. 마이크로파 방식은 에너지 이용 효율이 높다는 장점을 갖는다. 또한, 마이크로파 방전은 전극을 사용하지 않으며 생성된 플라즈마는 순수(pure)하다. 따라서, 마이크로파 방전은 플라즈마 중합 코팅의 고품질, 고속, 및 넓은 영역(large area) 적용을 제공한다.
일부 구현예에서, 펄스 전기 방전 또는 주기적인 교류 전기 방전이 방전 전력원(108)에 의해 적용되어 공정(600)의 특정한 기간 동안 진공 챔버(101)로 방출하기 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 일 예에서, 펄스 전기 방전은 600 내지 3,600 초의 지속 기간 동안 50 내지 200 와트의 파워를 사용한다. 추가적으로, 펄스 전기 방전의 주파수는 1 내지 1,000 HZ일 수 있고, 펄스의 듀티 사이클은 1:1 내지 1:500일 수 있다. 또 다른 예에서, 주기적인 교류 전기 방전은 600 내지 3,600 초의 지속 기간 동안 50-200 와트의 파워를 사용한다. 추가적으로, 방전의 교번 주파수(altemating frequency)는 1 내지 1,000 HZ일 수 있다. 일부 구현예에서, 주기적인 교류 전기 방전은 톱니 파형, 사인 파형, 구형 파형(square waveform), 전파 정류 파형(full-wave rectifying waveform), 또는 반파 정류 파형(half-wave rectifying waveform)일 수 있다.
단계(603)에서, 단량체 증기는 진공 챔버(101)로 도입될 수 있다. 일부 구현예에서, 단계(603)은 도 3의 단계(307)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 단량체 증기는 플라즈마 중합 코팅을 형성하도록 디바이스(115)에 증착되는 반응성 종을 발생시키도록 사용된다. 반응성 종은, 에너지가 플라즈마로부터 단량체 증기로 전달될 때 단량체 증기로부터 방출될 수 있다. 일부 구현예에서, 단량체 증기는 방전 캐비티(104)로 부분적으로 방전되어 진공 챔버(101)로 방출될 수 있다. 다른 구현예에서, 단량체 증기는 단량체 증기가 방전 캐비티(104)에서 방전되는 것을 방지하기 위해, 단량체 증기 파이프(110)를 통해 진공 챔버(101)로 직접 방출될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 제어기(117)는 방출되는 단량체 증기의 타입, 단량체 증기가 방출되는 속도, 및 단량체 증기가 방출되는 타이밍을 선택하도록 제어 신호를 단량체 증기 테일 파이프(110)로 전송할 수 있다. 일부 구현예에서, 단량체 증기는 대기가 10 내지 300 mTorr에 도달하는 속도로 진공 챔버(101)내로 도입된다.
우수한 전기 절연 특성 및 낮은 항복 전압을 갖는 조밀(compact)하고 균일한 플라즈마 중합 코팅을 달성하도록 다양한 단량체 증기가 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 단량체 증기는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 적어도 하나의 유기 단량체를 포함하는 제1 증기, 적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체를 포함하는 제2 증기, 적어도 하나의 단일작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체를 포함하는 제3 증기, 및 Si-Cl, Si-O-C, 또는 고리 구조에 적어도 하나의 유기실리콘 단량체를 포함하는 제4 증기.
단량체 증기는 낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 적어도 하나의 유기 단량체를 포함하는 제1 증기를 포함할 수 있다. 낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 낮은 쌍극자 중합체는 플라즈마 중합 코팅에 전체에 걸쳐 전기 신호에 대한 간섭을 줄일 수 있다. 특정한 구현예에서, 제1 증기는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: p-자일렌, 벤젠, 톨루엔, 카본 테트라플루오라이드, α-메틸스티렌, 폴리-p-디클로로톨루엔, 디메틸실록산, 알릴벤젠, 데카플루오로바이페닐, 데카플루오로벤조페논, 퍼플루오로(알릴벤젠), 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 1H,1H-퍼플루오로옥틸아민, 퍼플루오로도데실 요오다이드, 퍼플루오로트리부틸아민, 1,8-디요오도퍼플루오로옥탄, 퍼플루오로헥실 요오다이드, 퍼플루오로부틸 요오다이드, 퍼플루오로데실 요오다이드, 퍼플루오로옥틸 요오다이드, 1,4-비스(2',3'-에폭시프로필)퍼플루오로부탄, 도데카플루오로-2-메틸-2-펜텐, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 메틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 메틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로옥틸)요오도에탄, 퍼플루오로데실 에틸 요오다이드, 1,1,2,2-테트라하이드로 퍼플루오로헥실 요오다이드, 퍼플루오로부틸 에틸렌, 1H,1H,2H-퍼플루오로-1-데센, 2,4,6-트리스(퍼플루오로헵틸)-1,3,5-트리아진, 퍼플루오로헥실 에틸렌, 3-(퍼플루오로옥틸)-1,2-에폭시프로판, 퍼플루오로사이클로에테르, 퍼플루오로도데실 에틸렌, 퍼플루오로도데실 에틸 요오다이드, 디브로모-p-자일렌, 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔, 및 폴리디메틸실록산(분자량 500-50,000).
단량체 증기는 또한 적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체를 포함하는 제2 증기를 포함할 수 있다. 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체는 가교 중합체 코팅이 형성되도록 적어도 2 개의 반응성기를 갖는다. 일부 구현예에서, 제2 증기는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 1,3-부타디엔, 이소프렌, 1,4-펜타디엔, 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트, 트리(프로필렌 글리콜) 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디비닐 에테르, 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트.
단량체 증기는 적어도 하나의 단일작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체를 포함하는 제3 증기를 추가로 포함할 수 있다. 단일작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체는 방수 중합체 코팅이 형성되도록 하므로 유리하다. 제3 증기는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 단일작용성 불포화 플루오로카본 수지는 3-(퍼플루오로-5-메틸 헥실)-2-히드록시 프로필 메틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실) 에틸 메틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실) 에틸 메틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로도데실) 에틸 아크릴레이트, 2-퍼플루오로옥틸 에틸 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-아세테닐-3,5-디플루오로벤젠, 및 4-아세테닐 벤조트리플루오라이드를 포함한다.
마지막으로, 단량체 증기는 내마모성 코팅을 형성하도록 하는 적어도 하나의 유기실리콘 단량체를 Si-Cl, Si-O-C, 또는 고리 구조에 포함하는 제4 증기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제4 증기는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 테트라메톡시실란, 트리메톡시 하이드로젠 실록산, 트리에톡시옥틸실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, 트리에틸비닐실란, 헥사에틸 시클로트리실록산, 3-(메타크릴로일옥시)프로필트리메톡시실란, 페닐트리스(트리메틸실록시)실란, 디페닐 디에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 트리에톡시옥틸실란, 디메톡시실란, 및 3-클로로프로필 트리메톡시실란.
단계(603)에서 사용되는 증기는 형성되는 코팅에 따라 다르다. 예를 들어, 가교 구조 단량체는 플라즈마 중합 코팅의 강도와 내수성을 개선시키는 반응성 종을 발생한다. 일부 구현예에서, 단계(603-605)는 디바이스(115)의 표면에 전이층(transition layer)을 적용하도록 수행된다. 전이층은 디바이스(115)의 표면과 플라즈마 중합 코팅의 표면층 사이에 형성되는 중간층이다. 일부 구현예에서, 전이층은 적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체를 포함하는 제2 증기 및/또는 적어도 하나의 유기실리콘 단량체를 Si-Cl, Si-O-C에 포함하는 제4 증기를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 2 가지의 증기는 가교 중합체 코팅 및 내수성을 제공하는 구조가 형성되도록 한다.
공정(600)에서 사용되는 공정 파라미터는 단량체 증기 및 캐리어 가스의 다양한 특성에 기초하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 단계(603)에서 도입되는 증기의 타입 또는 상이한 증기의 비율은 분자 결합 에너지, 결합 길이 및 상이한 단량체 증기의 기화 온도(vaporization temperature)의 차이에 기초하여 선택될 수 있다. 추가적으로, 기화 온도가 높을수록, 단량체 증기에 적용되는 온도도 높아야 한다. 또 다른 구현예에서, 단량체 증기가 방전되는 속도는 반응성 종이 발생되는 속도 및 진공 챔버(101)에서 반응성 종의 결과 밀도에 영향을 미치도록 달라질 수 있다. 일부 예에서, 단량체 증기는 10 내지 10-1000 μL/min의 속도로 진공 챔버 내로 방전될 수 있다.
추가적으로, 제1, 제2 단량체 증기 및/또는 캐리어 가스에 적용되는 에너지는 분자 결합 에너지의 차이, 결합 길이 및 상이한 단량체의 기화 온도의 차이에 따라 선택되어 내수성과 낮은 항복 전압을 제공하는 조밀한 전이층 및 표면층을 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 플라즈마로부터의 에너지는 단량체 증기로 전달되어 디바이스(115)에 증착되는 반응성 종을 방출한다. 요구되는 에너지는 사용되는 단량체 증기에 따라 달라진다. 예를 들어, 단량체 증기의 분자 결합을 끊고 반응성 종을 방출하기에 충분한 에너지가 요구된다. 반응물(reagent)이 더 큰 결합 에너지를 갖는 경우, 단량체에 적용되는 에너지가 더 커야 한다. 유사하게, 단량체의 결합 길이가 짧을수록, 더 큰 에너지가 요구된다.
단계(604)에서, 반응성 종은 디바이스(115)의 표면에 적용하기 위해 발생된다. 반응성 종은, 단계(602)에서 발생된 플라즈마가 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로 방출되고 플라즈마로부터의 에너지가 단계(603)에서 방출된 단량체 증기로 전달될 때 발생된다. 일부 구현예에서, 단계(604)는 도 3의 단계(307)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다.
일부 구현예에서, 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로의 플라즈마 방출은 금속 그리드(105)에 의해 조절될 수 있다. 구체적으로, 제어기(117)는 금속 그리드(105)에 적용되는 파워를 조절하기 위해 펄스 전력원(106)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 파워가 금속 그리드(105)에 적용될 때, 플라즈마는 금속 그리드(105)를 통과할 수 있고, 파워가 금속 그리드(105)에 적용되지 않을 때, 플라즈마는 금속 그리드(105)의 통과가 차단된다. 일부 구현예에서, 플라즈마는 단량체의 화학적 결합을 파괴하고 자유 라디칼과 같은 반응성 입자를 형성할 수 있도록 한다.
일부 구현예에서, 플라즈마의 방출은 금속 게이트(105)에 대한 일정한 전기 방전 또는 주기적인 전기 방전을 사용함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 금속 게이트(105)에 일정한 전기 방전의 적용은 플라즈마가 진공 챔버로 지속적으로 흐르게 할 수 있다. 다른 예에서, 금속 게이트(105)에 주기적인 전기 방전의 적용은 플라즈마가 진공 챔버(101)로 주기적으로 흐르게 할 수 있다. 주기적인 전기 방전은 연속적인 전기 방전이거나 불연속적인 전기 방전, 예컨대 펄스 전기 방전일 수 있다. 도메인(예, 시간 도메인)을 따라 끊어지지 않은 곡선을 형성하는 경우 파형은 연속적이다. 반대로, 해당 도메인을 따라 곡선을 따라 끊어지는 경우 파형은 불연속적이다.
일부 구현예에서, 플라즈마 방출은 다중 단계를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마의 방출은 일정한 전기 방전을 금속 게이트(105)에 적용하는 단계를 사용하여 수행될 수 있다. 일정한 전기 방전은 플라즈마가 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로 지속적으로 방출되도록 한다. 또 다른 단계는 주기적인 전기 방전을 금속 게이트(105)에 적용함으로써 수행될 수 있다. 주기적인 전기 방전은 연속적 또는 불연속적인 전기 방전일 수 있다. 예를 들어, 연속적인 전기 방전은 사인 파형의 형태를 취할 수 있다. 다른 예에서, 불연속적인 전기 방전은 톱니 파형, 구형 파형(square waveform), 전파 정류 파형, 반파 정류 파형, 또는 펄스 방전의 형태를 취할 수 있다. 당업자는 일정한 파형 및 주기적 파형의 임의의 조합을 사용하여 하나 이상의 단계가 수행될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
주기적 파형은 금속 게이트(105)에 적용되는 주기적인 전기 방전에 영향을 미치는 다양한 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 일 구현예에서, 파형의 진폭 및 주파수가 조정될 수 있다. 예를 들어, 파형의 진폭을 증가시킴으로써, 더 큰 양의 전기 방전이 주기적으로 금속 게이트(105)에 적용되어 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로의 더 큰 플라즈마 흐름이 되도록 한다. 다른 예에서, 파형의 주파수를 증가시키는 것는 금속 게이트(105)에 적용되는 전기 방전이 더 빠르게 교번(alternate)되도록 한다. 이는 금속 게이트(105)를 통한 진공 챔버(101)로의 플라즈마의 흐름이 더욱 급속하게 변화되도록 한다(예, 높은 플라즈마 흐름과 낮은 플라즈마 흐름 사이의 교번, 또는 플라즈마-온 기간과 플라즈마-오프 기간 사이의 교번).
또 다른 기술에서, 복합 파형(composite waveform)은 다수의 다른 파형을 조합함으로써 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 구형 파형은 정현 파형(sinusoidal waveform)과 조합될 수 있다. 구형 파형은 최소값과 최대값 사이를 교번하는 주기적인 파형일 수 있다. 예를 들어, 전기 방전이 금속 게이트(105)에 적용되지 않을 때, "오프(off)" 상태를 제공하도록 최소값은 0일 수 있다. 정형파는 구형파보다 더 높은 주파수를 갖는 사인 파일 수 있다. 구형파의 최소값이 사인파의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 음의 값인 경우, 구형파의 최소값인 동안 복합파의 값이 제로 미만을 유지하므로, 두 파의 조합은 여전히 주기적 "오프" 상태가 된다. 구형파가 이의 최대값을 교번하는 경우, 복합 파형은 정현 파형을 가질 것이다. 실제로, 복합 파형은 구형 파형이 각각 이의 최대값 또는 최소값에 있는지 여부에 따라, "온(on)" 또는 "오프(off)" 상태를 교번한다. "온(on)" 상태인 동안, 파형은 사인 파형에 기초하여 교번하는 출력 값을 제공한다.
다른 구현예에서, DC 바이어스 파형은 주기적 파형과 조합될 수 있다. DC 바이어스 파형을 사용하여 최종적인 복합 파형의 평균 진폭(mean amplitude)을 구성할 수 있다. 예를 들어, 양의 DC 바이어스 파형은 구형 파형의 값을 증가시킬 수 있다. DC 바이어스 파형이 구형파의 최소값이 제로 보다 크게 되도록 하기에 충분히 높으면, 구형파는 제로 미만의 값을 절대 가질 수 없다. 실질적으로, 이는 전기 방전이 항상 금속 게이트(105)에 적용되며, 여기서 전기 방전은 더 높은 방전과 더 낮은 방전 사이에서 교번함을 의미한다.
파형을 발생시키는 또 다른 기술은 기존의 파동을 클리핑(clipping)하는 것을 포함한다. 클리핑은 파형이 특정한 값을 초과하면 파형을 제한하기 위해 수행된다. 예를 들어, 최소 토글 임계값(toggle threshold)은 파형의 최소값을 지정할 수 있다. 파형이 최소 토글 임계값 미만이 되면, 파형은 해당 임계값에서 클리핑된다. 예를 들어, 최소 토글 임계값은 제로일 수 있으므로, 파형이 제로 아래로 떨어지면, 파형이 단순히 제로로 유지될 수 있다. 제로의 최소 토글 임계값에 의해 클리핑된 파형은 전기 방전을 금속 게이트(105)에 적용하지 않고 플라즈마-오프 기간을 초래할 것이다. 유사하게, 최대 토글 임계값은 파형의 최대 값을 지정할 수 있다. 파형이 최대 토글 임계값을 초과하면, 파형이 해당 임계값에서 클리핑된다. 당업자는 파형을 생성하기 위해 다양한 기술이 조합될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 상술한 복합 파형은 파형의 진폭을 제한하기 위해 토글 임계값에 의해 조정될 수 있다.
하이브리드 플라즈마 중합 공정은 금속 그리드(105)를 이용하여 진공 챔버(101)로 흐르는 플라즈마의 펄스를 정밀하게 제어함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 주기적인 전기 방전이 하이브리드 플라즈마 중합 공정을 수행하는데 사용될 수 있다. 주기적인 전기 방전 동안, 전기 방전이 금속 게이트(105)에 주기적으로 적용된다. 플라즈마-온 기간은 전기 방전이 금속 게이트(105)에 적용될 때 발생한다. 반대로, 플라즈마-오프 기간은 전기 방전이 금속 게이트(105)에 적용되지 않을 때 발생한다.
일부 구현예에서, 이 하이브리드 공정은 플라즈마-온 기간(즉, 전하가 금속 게이트(105)에 적용될 때)으로 시작한다. 플라즈마-온 기간 동안, 플라즈마가 진공 챔버(101)로 흐르고 디바이스(115)의 표면에 증착됨에 따라, 플라즈마 중합체 형성의 일부는 비닐 또는 아크릴 단량체와 같은 화학적으로 중합 가능한 단량체의 플라즈마-화학적 활성화를 통한 단편화-다중재조합 공정(fragmentation-polyrecombination process)에 의해 발생한다. 그 후, 플라즈마-오프 기간(즉, 전하가 금속 게이트(105)에 적용되지 않을 때) 동안, 플라즈마는 진공 챔버(101)로 흐르지 않는다. 이 기간 동안, 라디칼 사슬 전파가 디바이스(115)의 표면에서 일어난다. 일부 예에서, 플라즈마 중합체 형성의 더 큰 부분은, 플라즈마-온 기간의 단편화-다중재조합 공정에 비하여 플라즈마-오프 기간의 라디칼 사슬 전파에 기인한다. 일부 구현예에서, 플라즈마-온 기간(즉, 단편화-다중재조합 공정)과 플라스마-오프 기간(즉, 라디칼 사슬 전파 공정)의 교번은 층으로부터 에너지를 방산(dissipate)하는 층의 교번 미세구조(microstmcture)를 초래한다.
금속 그리드(105)에 의해 제공되는 플라즈마 방출의 정확한 제어를 사용하여, 가변적인 두께의 플라즈마-온 및 플라즈마-오프 하위층(sublayer)을 갖는 플라즈마 중합 코팅이 제조될 수 있다. 구체적으로, 플라즈마-온 또는 플라즈마-오프 기간 동안 형성된 각 층의 두께를 변화시켜서 점진적인 구조가 제조될 수 있다. 예를 들어, 각 층의 두께는, 디바이스(115) 상에 적용되는 각각의 새로운 층이 감소할 수 있다.
단계(605)에서, 단계(604)에서 발생된 반응성 종은 플라즈마 중합이 진행되는 디바이스(115)의 표면에 증착된다. 일부 구현예에서, 단계(605)는 도 3의 단계(308)과 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 단계(604)의 발생된 반응성 종은 진공 챔버(101)의 축을 향해 그리고 디바이스(115) 상에 방사상으로 분산될 수 있다. 일부 구현예에서, 반응성 종이 진공 챔버(101)에 도입된 후, 진공 챔버(101)는 이온화된 종, 자유 전자, 자유 라디칼, 여기된 분자 또는 원자, 및 변하지 않은 기체의 조합을 가질 것이다. 일부 구현예에서, 자유 라디칼은 디바이스(115)의 표면에서 중합되어 중합체 코팅을 형성한다.
반응성 종은 디바이스(115)의 표면에 증착되어 우수한 전기 절연 특성 및 붕괴 효과(breakdown effect)와 관련된 낮은 항복 전압을 갖는 조밀하고 균일한 플라즈마 중합 코팅을 생성한다. 특히, 붕괴 효과(breakdown effect)는 코팅을 통한 전기 전도성을 허용하는 메커니즘이다. 중합체 필름은 매우 얇고 다수의 나노 미터 크기의 구멍을 갖는 질감(texture)이므로, 낮은 전압이 코팅 전체에 걸쳐 적용될 때, 낮은 전압이 전기 전도성 채널을 제공할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 구현예에 일치하는, 디바이스(115)의 이동(movement)(예, 단계(601)에서 시작된 이동)은, 플라즈마 중합 코팅의 균일한 적용을 보장하도록, 디바이스(115)가 상이한 대기 영역을 통해 진공 챔버(101) 전체에 걸쳐 이동하는 것을 보장하도록 공정(600) 전반에 작동할 수 있다. 추가적으로, 단계(601)의 처리 플라즈마는 코팅 증착을 용이하게 하고 디바이스(115)의 표면과 플라즈마 중합 코팅 사이의 결합력을 향상시키는 댕글링 결합(dangling bond)을 형성하도록 디바이스(115)의 유기 기재를 활성화할 수 있다. 단계(605)로부터의 결과물인 플라즈마 중합 코팅은 전이층일 수 있다. 일부 구현예에서, 전이층은 디바이스(115)의 표면 상에 직접 증착된다. 표면층은 전이층의 표면 상에 후속적으로 증착될 수 있다.
단계(606)에서, 단량체 증기는 진공 챔버(101)로 도입된다. 일부 구현예에서, 단계(606)은 단계(603)과 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 단량체 증기는 디바이스(115)에 증착되어 플라즈마 중합 코팅을 형성하는 반응성 종의 발생에 사용된다. 반응성 종은, 에너지가 플라즈마로부터 단량체 증기로 전달될 때, 단량체 증기로부터 방출될 수 있다.
단계(606)에서 진공 챔버(101)로 도입되는 증기는 형성되는 코팅에 따라 다르다. 예를 들어, 가교 구조 단량체는 플라즈마 중합 코팅의 강도와 내수성을 향상시키는 반응성 종을 발생시킨다. 일부 구현예에서, 단계(606-608)은 디바이스(115)의 표면에 표면층을 적용하기 위해 수행된다. 일부 구현예에서, 플라즈마 중합 코팅의 표면층은 단계(603-605)에서 적용된 전이층의 표면에 적용된다. 표면층은 낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 적어도 하나의 유기 단량체를 포함하는 제1 증기 및/또는 적어도 하나의 단일작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체를 포함하는 제3 증기를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 및 제3 증기는 낮은 유전 상수 코팅의 형성 및 방수 중합성 코팅이 형성되도록 한다.
단계(607)에서, 반응성 종은 진공 챔버(101)에서 발생된다. 일부 구현예에서, 단계(607)은 단계(604)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 단계(602)에서 발생된 플라즈마가 방전 캐비티(104)로부터 진공 챔버(101)로 방출되고 플라즈마로부터의 에너지가 단계(603)에서 방출된 단량체 증기로 전달될 때, 반응성 종이 발생된다.
단계(608)에서, 단계(604)에서 발생된 반응성 종이 플라즈마 중합이 진행되는 디바이스(115)의 표면에 증착된다. 일부 구현예에서, 단계(608)은 단계(605)와 일치하는 방식으로 수행될 수 있다. 단계(608)로부터의 결과물인 플라즈마 중합 코팅은 표면층일 수 있다. 일부 구현예에서, 표면층은 전이층(예, 단계(603-605)에서 적용된 전이층)의 표면 상에 증착될 수 있다.
도 7은 디바이스(115) 상에 적용된 예시적인 플라즈마 중합 코팅(700)을 나타내는 다이어그램이다. 플라즈마 중합 코팅은 전이층(701) 및 표면층(702)을 포함할 수 있다. 플라즈마 중합 코팅은 또한 전이층(703), 표면층(704), 전이층(705) 및/또는 표면층(706)을 포함할 수 있다. 전이층(701, 703, 및 705)은 도 6의 단계(603-605)와 일치하는 방식으로 제조될 수 있다. 유사하게, 표면층(702, 704, 및 706)은 도 6의 단계(606-608)와 일치하는 방식으로 제조된다.
일부 구현예에서, 전이층(701)은 디바이스(115)의 표면에 직접 증착될 수 있다. 후속적으로, 표면층(702)은 전이층(701)의 표면에 후속적으로 증착될 수 있다. 유사하게, 전이층(703)은 표면층(702)의 표면에 증착될 수 있고, 표면층(704)은 전이층(703)의 표면에 증착될 수 있고, 전이층(705)은 표면층(704)의 표면에 증착될 수 있으며, 표면층(706)은 전이층(705)의 표면에 증착될 수 있다.
일부 구현예에서, 전이층(701, 703, 705) 및/또는 표면층(702, 704, 706)은 각각 탄소, 불소, 산소, 규소, 및 수소 원자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 플라즈마 중합 코팅은 1:3 내지 1:20 사이의 산소 원자 대 탄소 원자의 비율을 가질 수 있다. 어느 정도, 산소 원자는 친수성이고, 탄소 원자는 소수성이다. 따라서, 산소 원자 대 탄소 원자의 비율이 너무 높으면, 코팅의 내수성이 저하된다. 전이층(701, 703, 705)은 산소 원자 대 탄소 원자의 제1 비율을 가질 수 있다. 상기 전이층의 산소 원자 대 탄소 원자의 상기 제1 비율은 1:3 내지 1:20일 수 있다. 표면층(702, 704, 706)은 상기 제1 비율보다 적은 산소 원자 대 탄소 원자의 제2 비율을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 전이층(701, 703, 705) 및 표면층(702, 704, 706)은 각각 도 6의 단계(604)에 기술된 공정과 같은 하이브리드 플라즈마 중합 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 하이브리드 공정은 플라스마-온 기간 동안(즉, 전하가 금속 게이트(105)에 적용될 때), 비닐 또는 아크릴 단량체와 같은 화학적으로 중합 가능한 단량체의 플라즈마-화학적 활성화로 시작하여 단편화-다중재조합 공정을 수행한다. 후속적으로, 플라즈마-오프 기간 동안(즉, 전하가 금속 게이트(105)에 적용되지 않을 때), 라디칼 사슬 전파가 디바이스(115)의 표면에서 발생한다. 일부 예에서, 플라즈마 중합체 코팅 형성의 더 큰 부분이, 플라즈마-온 기간의 단편화-다중재조합 공정에 비하여 플라즈마-오프 기간의 라디칼 사슬 전파에 기인한다. 예를 들어, 플라즈마 중합 코팅의 적은 분획 만이 플라즈마-온 기간의 단편화-다중재조합 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 라디칼 사슬 전파와 단편화-다중재조합 공정 사이의 교번은 플라즈마 중합 코팅으로부터 에너지를 분산시키는 층의 교번 배열을 초래한다.
청구된 주제의 다양한 구현예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 청구된 주제를 개시된 정확한 형태로 제한하거나 이의 완전한 것을 의도하는 것이 아니다. 많은 변형 및 변경이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 원리 및 이의 실제적용을 가장 잘 설명하기 위해 구현예가 선택되고 기술되었으며, 이에 따라 관련 기술의 당업가가 청구된 주제, 다양한 구현예, 및 고려되는 특정한 용도에 적합한 다양한 변형을 이해할 수 있다.
상세한 설명이 특정한 구현예 및 고려되는 최상의 모드를 설명하지만, 기술은 상세한 설명이 아무리 상세하게 나타내어져 있더라도, 여러 방식으로 실시될 수 있다. 구현예는 그 구현 세부 사항에서 상당히 다를 수 있지만, 여전히 명세서에 포함된다. 다양한 구현예의 특정한 특징 또는 측면을 설명할 때 사용된 특정한 용어는 그 용어가 관련되는 기술의 임의의 특정한 특징, 특성, 또는 측면으로 제한되도록 본원에서 재정의되고 있음을 의미하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 일반적으로, 다음의 청구범위에서 사용된 용어는, 이들 용어가 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 명세서에 개시된 특정한 구현예에 대한 기술을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서, 기술의 실제범위는 개시된 구현예뿐만 아니라 구현예를 실시하거나 구현하는 모든 동등한 방식을 또한 포함한다.
명세서에서 사용된 언어는 주로 가독성 및 설명 목적으로 선택되었다. 이는 주제를 설명하거나 제한하기 위해 선택되지 않았을 수 있다. 따라서, 기술의 범위는 이 상세한 설명에 의해 제한되는 것이 아니라, 그에 기초한 적용상의 사안인 청구 범위에 의해 제한되는 것으로 의도된다. 따라서, 다양한 구현예의 개시는 다음의 청구범위에 기재된 기술의 범위를 제한하는 것이 아니라, 이에 대하여 예시적인 것으로 의도된다.

Claims (53)

  1. 플라즈마 중합 코팅을 생성하기 위한 중합 공정을 사용하여 부식 손상으로부터 전기 커넥터를 보호하는 방법으로서, 상기 방법은
    선택된 시간의 기간 동안, 전기 커넥터를 반응 챔버 내에서 지속적으로 이동시키는 단계를 포함하며;
    선택된 시간의 기간 동안:
    전이층을 상기 전기 커넥터에 적용하는 단계로서,
    제1 단량체 증기를 반응 챔버로 방전하는 단계,
    제1 중합 플라즈마를 반응 챔버로 방전함으로써 제1 단량체 증기로부터 제1 반응성 종을 발생시키는 단계, 및
    제1 반응성 종을 증착하여 상기 전기 커넥터의 표면 상에 전이층을 형성하는 단계로서, 상기 전이층은 산소 원자 대 탄소 원자의 제1 비율을 가지며, 상기 전이층의 산소 원자 대 탄소 원자의 상기 제1 비율이 1:3 내지 1:20인, 전이층을 형성하는 단계
    에 의해 전이층을 상기 전기 커넥터에 적용하는 단계; 및
    표면층을 상기 전기 커넥터에 적용하는 단계로서:
    제2 단량체 증기를 상기 반응 챔버로 방전하는 단계,
    제2 중합 플라즈마를 상기 반응 챔버로 방전함으로써 제2 단량체 증기로부터 제2 반응성 종을 발생시키는 단계, 및
    상기 제2 반응성 종을 증착하여 상기 전이층의 표면 상에 상기 표면층을 형성하는 단계로서, 상기 표면층은 상기 제1 비율보다 적은 산소 원자 대 탄소 원자의 제2 비율을 갖는, 표면층을 형성하는 단계
    에 의해 표면층을 상기 전기 커넥터에 적용하는 단계
    를 포함하는, 보호하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단량체 증기 및 제2 단량체 증기 중 적어도 하나는:
    낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 적어도 하나의 유기 단량체를 포함하는 제1 증기;
    적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체를 포함하는 제2 증기;
    적어도 하나의 일작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체를 포함하는 제3 증기; 및
    Si-Cl, Si-O-C, 또는 고리 구조에 적어도 하나의 유기실리콘 단량체를 포함하는 제4 증기 중 하나 이상을 포함하는, 보호하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 증기의 상기 낮은 쌍극자 모멘트가 상기 플라즈마 중합 코팅 전반에 걸쳐 전기 신호에 대한 간섭을 감소시키는, 보호하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    분자 결합 에너지의 차이, 결합 길이 및 상기 단량체 증기의 기화 온도 차이에 기초하여 증기의 비율을 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 보호하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단량체 증기 및 제2 단량체 증기 중 적어도 하나가 상기 전이층 및 표면층 중 적어도 하나의 강도 및 내수성을 개선하는 가교 구조 단량체를 포함하는, 보호하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    분자 결합 에너지의 차이, 결합 길이, 및 상이한 단량체의 기화 온도 차이에 따라 공정의 공정 파라미터를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는, 보호하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    분자 결합 에너지의 차이, 결합 길이, 및 상이한 단량체의 기화 온도 차이에 따라 상기 제1 단량체 증기, 제2 단량체 증기, 및 캐리어 가스 중 적어도 하나에 적용되는 에너지를 변화시켜서 내수성 및 낮은 항복 전압을 제공하는 조밀한 전이층 및 표면층을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 보호하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단량체 증기는 10-1000 μL/min의 속도(rate)로 상기 반응 챔버로 방전되는, 보호하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중합 플라즈마 및 제2 중합 플라즈마 중 적어도 하나는 전하를 상기 반응 챔버 내의 캐리어 가스에 적용함으로써 형성되고, 상기 중합 플라즈마는 펄스 전기 방전 또는 주기적인 교류 전기 방전(alternating electrical discharge)을 사용하여 증착되는, 보호하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전이층 또는 상기 표면층을 적용하는 동안, 펄스 전기 방전의 지속 시간은 600-3,600 초이고, 적용되는 파워는 1-600 와트이고, 상기 펄스 전기 방전의 주파수는 1-1000 Hz이고, 펄스의 듀티 사이클(duty cycle)은 1:1 내지 1:500인, 보호하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전이층 또는 상기 표면층을 적용하는 동안, 상기 주기적인 교류 전기 방전의 지속 시간은 600-3,600 초이고, 적용되는 파워는 1-600 와트이고, 교류 주파수는 1-1000 Hz인, 보호하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    전하를 캐리어 가스에 적용하여 상기 제1 중합 플라즈마 및 제2 중합 플라즈마 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 보호하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 원자의 불활성 가스를 포함하는, 보호하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전이층 및 표면층 중 적어도 하나가 탄소, 불소, 산소, 실리콘, 및 수소 원자 중 하나 이상을 포함하는, 보호하는 방법.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 종은, 에너지가 제1 중합 플라즈마 및 제2 중합 플라즈마 중 적어도 하나로부터 상기 단량체 증기로 전달될 때, 상기 단량체 증기로부터 방출(release)되는 자유 라디칼인, 보호하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자유 라디칼이 상기 전기 커넥터의 상기 표면 상에서 중합되어 중합체 코팅을 형성하는, 보호하는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전기 커넥터는 USBTM Type-C 커넥터, 마이크로-USBTM 커넥터, AppleTM Lighting 커넥터, HDMITM 커넥터, 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC) 커넥터, 보드-대-보드(board-to-board, BTB) 커넥터, 프로브 커넥터, 또는 무선 주파수(RF) 동축 커넥터인, 보호하는 방법.
  19. 중합 공정을 사용하여 부식성 손상으로부터 전기 커넥터를 보호하기 위한 반응 챔버로서, 반응 챔버는:
    반응 챔버 내에 전기 커넥터를 고정하고 상기 반응 챔버 내에서 상기 전기 커넥터가 지속적으로 이동하도록 로터리 모터에 의해 구동되는 회전 랙;
    캐리어 가스에 전기 방전을 적용하여 중합 플라즈마를 생성하기 위한 방전 캐비티;
    단량체 증기를 상기 반응 챔버로 방전하기 위한 단량체 증기 파이프; 및
    상기 반응 챔버와 상기 방전 캐비티 사이의 금속 그리드 배리어로서, 전력이 금속 그리드 배리어에 적용되어:
    상기 단량체 증기로부터 제1 반응성 종을 생성하도록 제1 중합 플라즈마를 상기 반응 챔버로 방전함으로써 전이층이 상기 전기 커넥터에 적용되도록 하며, 상기 제1 반응성 종은 상기 전기 커넥터의 표면 상에 증착되고, 상기 전이층은 산소 원자 대 탄소 원자의 제1 비율을 가지며, 상기 전이층의 산소 원자 대 탄소 원자의 상기 제1 비율이 1:3 내지 1:20이고,
    상기 단량체 증기로부터 제2 반응성 종을 생성하도록 제2 중합 플라즈마를 상기 반응 챔버로 방전함으로써 표면층이 상기 전기 커넥터에 적용되도록 하며, 상기 제2 반응성 종은 상기 표면층 상에 증착되고, 상기 표면층은 상기 제1 비율보다 적은, 산소 원자 대 탄소 원자의 제2 비율을 갖는, 금속 그리드 배리어를 포함하는, 반응 챔버.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 회전 랙의 작동은, 상기 전기 커넥터 상에 반응성 종을 증착하는 동안 반응 챔버 전체에 걸쳐 상기 전기 커넥터를 동시에 이동시키기 위해 전력을 상기 금속 그리드 배리어에 적용하는 것과 일치하는, 반응 챔버.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내의 상기 전기 커넥터의 이동은 상기 반응 챔버의 중심축에 대한 선형 왕복 운동 또는 곡선 운동(curvilinear motion)을 포함하는, 반응 챔버.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 곡선 운동은 중심축을 따른 원형 운동, 중심축을 따른 타원형 운동, 구형 운동, 및 다른 불규칙한 경로를 갖는 곡선 운동 중 하나 이상을 포함하는, 반응 챔버.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 회전 랙은 중심축으로부터 원위에 플래니터리 축을 갖는 플래니터리 회전 샤프트에 연결되고, 상기 플래니터리 회전 샤프트는 플래니터리 회전 플랫폼에 연결되고, 상기 전기 커넥터는 상기 플래니터리 회전 플랫폼에 고정되고 플래니터리 축을 따라 회전하는, 반응 챔버.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 전이층은 탄소, 불소, 산소, 실리콘, 및 수소 원소 중 하나 이상을 포함하고;
    상기 표면층은 탄소, 불소, 산소, 실리콘, 및 수소 원소 중 하나 이상을 포함하는, 반응 챔버.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 전기 커넥터는 USBTM Type-C 커넥터, 마이크로-USBTM 커넥터, AppleTM Lighting 커넥터, HDMITM 커넥터, 연성 인쇄 회로(FPC) 커넥터, 보드-대-보드(board-to-board, BTB) 커넥터, 프로브 커넥터, 또는 무선 주파수(RF) 동축 커넥터인, 반응 챔버.
  26. 수분 및 부식성 손상으로부터 전기 커넥터를 보호하기 위한 플라즈마 중합 코팅으로서, 플라즈마 중합 코팅은:
    상기 전기 커넥터의 표면상의 전이층으로서, 상기 전이층은 산소 원자 대 탄소 원자의 제1 비율을 가지며, 상기 전이층의 산소 원자 대 탄소 원자의 상기 제1 비율이 1:3 내지 1:20이며, 상기 전이층은:
    적어도 하나의 다작용성 불포화 탄화수소 및 탄화수소 유도체 단량체, 및
    Si-Cl, Si-O-C에 적어도 하나의 유기실리콘 단량체
    중 하나 이상으로부터의 반응성 종을 사용하여 형성되는, 전이층; 및
    상기 전이층의 표면상의 표면층으로서, 상기 표면층은 상기 제1 비율보다 적은, 산소 원자 대 탄소 원자의 제2 비율을 가지며, 상기 표면층은:
    낮은 쌍극자 모멘트를 갖는 적어도 하나의 유기 단량체, 및
    적어도 하나의 단작용성 불포화 플루오로카본 수지 단량체
    중 하나 이상으로부터 생성되는 반응성 종을 사용하여 형성되는, 표면층
    을 포함하는, 플라즈마 중합 코팅.
  27. 삭제
  28. 제26항에 있어서,
    상기 전이층 및 표면층 중 적어도 하나가 탄소, 불소, 산소, 실리콘, 및 수소 원자 중 하나 이상을 포함하는, 플라즈마 중합 코팅.
  29. 플라즈마 중합 코팅을 전기 커넥터 상에 적용하는 방법으로서,
    상기 방법은
    상기 전기 커넥터의 표면 상에 전이층을 적용하는 단계로서, 상기 전이층은 산소 원자 대 탄소 원자의 제1 비율을 가지며, 상기 전이층의 산소 원자 대 탄소 원자의 상기 제1 비율이 1:3 내지 1:20인, 전이층을 적용하는 단계; 및
    상기 전이층의 표면 상에 표면층을 적용하는 단계로서, 상기 표면층은 상기 제1 비율보다 적은, 산소 원자 대 탄소 원자의 제2 비율을 갖는, 표면층을 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 플라즈마 중합 코팅은 내수성이고, 상기 플라즈마 중합 코팅의 두께는 5nm-500nm 범위이고, 상기 플라즈마 중합 코팅은 1V 내지 30V의 전압이 플라즈마 중합 코팅 전반에 걸쳐 적용될 때 전도성인, 적용하는 방법.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11339477B2 (en) 2016-11-30 2022-05-24 Jiangsu Favored Nanotechnology Co., LTD Plasma polymerization coating apparatus and process
CN106756888B (zh) * 2016-11-30 2018-07-13 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 一种纳米镀膜设备旋转货架装置
US11270871B2 (en) * 2017-05-21 2022-03-08 Jiangsu Favored Nanotechnology Co., LTD Multi-layer protective coating
CN111372692A (zh) * 2018-05-04 2020-07-03 美商菲沃泰科技公司 电子设备的纳米涂层保护方法
CN110129769B (zh) * 2019-05-17 2021-05-14 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 疏水性的低介电常数膜及其制备方法
US11786858B2 (en) 2019-06-06 2023-10-17 Edwards Vacuum Llc Liquid filter apparatus for gas/solid separation for semiconductor processes
CN111041455B (zh) * 2019-12-27 2020-09-04 哈尔滨工业大学 一种高透明、抗带电粒子辐照的碳基复合涂层及其制备方法
CN111570216B (zh) * 2020-04-27 2023-10-13 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 具有硅烷过渡层的复合防护膜层及其制备方法和产品
US11931682B2 (en) 2020-09-22 2024-03-19 Edwards Vacuum Llc Waste gas abatement technology for semiconductor processing
CN114833045B (zh) * 2021-02-01 2023-07-25 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 Pecvd镀膜系统和镀膜方法
CN114836735B (zh) * 2021-02-01 2024-01-19 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 基于icp的等离子体镀膜装置及其方法
WO2022183136A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 Hzo, Inc. Plasma-enhanced chemical vapor deposition coating system
CN115400930A (zh) * 2021-05-26 2022-11-29 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 一种等离子体聚合涂层、制备方法及器件
CN115991951B (zh) * 2021-10-20 2024-02-20 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 一种复合涂层、制备方法及器件
TWI801058B (zh) * 2021-12-23 2023-05-01 明遠精密科技股份有限公司 一種複合式電漿源及其運作方法
CN114850001A (zh) * 2022-03-17 2022-08-05 惠州市联建光电有限公司 Led显示屏中led显示模块的镀膜方法
CN119677801A (zh) * 2022-08-09 2025-03-21 卡尔图伦私人有限公司 将生物分子与塑料共价结合的方法
US20240276163A1 (en) * 2023-02-13 2024-08-15 Oticon A/S Hearing instrument with improved corrosion protection
WO2024262029A1 (ja) * 2023-06-23 2024-12-26 ｓａｎｔｅｃ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ株式会社 基板回転装置、加工システム、及び加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005508728A (ja) 2001-03-29 2005-04-07 カール − ツァイス − シュティフツング コーティングされたプラスチック物体の製造方法
WO2006063388A1 (en) 2004-12-13 2006-06-22 University Of South Australia Craze resistant plastic article and method of production
WO2017051019A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Europlasma Nv Polymer coatings and methods for depositing polymer coatings
CN107142465A (zh) 2017-05-21 2017-09-08 无锡荣坚五金工具有限公司 一种循环小功率连续放电制备多功能性纳米防护涂层的方法
CN107201511A (zh) 2017-05-21 2017-09-26 无锡荣坚五金工具有限公司 一种循环周期交替放电制备多功能性纳米防护涂层的方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60195092A (ja) 1984-03-15 1985-10-03 Tdk Corp カ−ボン系薄膜の製造方法および装置
US4926793A (en) 1986-12-15 1990-05-22 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of forming thin film and apparatus therefor
US4921723A (en) * 1987-10-16 1990-05-01 The Curators Of The University Of Missouri Process for applying a composite insulative coating to a substrate
JPH02178630A (ja) * 1988-12-29 1990-07-11 Sharp Corp ポリイミド薄膜の製法及びその装置
FR2681334A1 (fr) * 1991-09-18 1993-03-19 Siderurgie Fse Inst Rech Procede et dispositif de revetement d'un produit metallurgique par des couches de polymere et produit obtenu par ce procede.
US5795448A (en) 1995-12-08 1998-08-18 Sony Corporation Magnetic device for rotating a substrate
US5840427A (en) 1996-05-21 1998-11-24 Teledyne Industries Incorporated Method for making corrosion resistant electrical components
ES2188006T3 (es) * 1997-09-29 2003-06-16 Unaxis Trading Ag Instalacion de recubrimiento a vacio y disposicion de acoplamiento y procedimiento para la fabricacion de piezas de trabajo.
DE19750909C1 (de) 1997-11-17 1999-04-15 Bosch Gmbh Robert Drehvorrichtung zur plasma-immersions-gestützten Behandlung von Substraten
US7067405B2 (en) * 1999-02-01 2006-06-27 Sigma Laboratories Of Arizona, Inc. Atmospheric glow discharge with concurrent coating deposition
US20060118242A1 (en) * 2001-02-12 2006-06-08 Anthony Herbert Atmospheric pressure plasma system
US20030116089A1 (en) * 2001-12-04 2003-06-26 Walther Steven R. Plasma implantation system and method with target movement
WO2005040812A1 (en) * 2003-10-15 2005-05-06 Roche Diagnostics Gmbh Use of protein ubc13 as a marker for breast cancer
US20050211171A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition plasma reactor having an ion shower grid
DK1630260T3 (da) * 2004-08-20 2011-10-31 Jds Uniphase Inc Magnetisk holdemekanisme til et dampudfældningssystem
US7399668B2 (en) * 2004-09-30 2008-07-15 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices having a dielectric layer surface treatment
WO2006047672A1 (en) 2004-10-26 2006-05-04 Vehicle Enhancement Systems, Inc. Connector system having corrosion reduction properties
US20080102206A1 (en) * 2006-11-01 2008-05-01 Sigurd Wagner Multilayered coatings for use on electronic devices or other articles
US20110122486A1 (en) * 2007-02-23 2011-05-26 Technische Universität Kaiserslautern Plasma-Deposited Electrically Insulating, Diffusion-Resistant and Elastic Layer System
FR2922358B1 (fr) * 2007-10-16 2013-02-01 Hydromecanique & Frottement Procede de traitement de surface d'au moins une piece au moyen de sources elementaires de plasma par resonance cyclotronique electronique
US8410928B2 (en) 2008-08-15 2013-04-02 Biogen Idec Ma Inc. Systems and methods for evaluating chromatography column performance
EP2408947A1 (en) * 2009-03-19 2012-01-25 Anthony Herbert Apparatus and method for deposition of functional coatings
DE102009046947B4 (de) * 2009-11-20 2015-04-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Substrat mit stickstoffhaltiger plasmapolymerer Beschichtung, dessen Verwendung und Verfahren zu dessen Herstellung
US8995146B2 (en) 2010-02-23 2015-03-31 Semblant Limited Electrical assembly and method
JP2013028851A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Kobe Steel Ltd プラズマｃｖｄ装置
LU91934B1 (en) * 2012-01-25 2013-07-26 Ct De Rech Public Gabriel Lippmann Controlled radical assisted polymerization
CA2864202A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Semblant Limited Coated electrical assembly
GB2510213A (en) * 2012-08-13 2014-07-30 Europlasma Nv Forming a protective polymer coating on a component
EP2888058A1 (de) * 2012-08-23 2015-07-01 Bayer Materialscience AG Gasphasenabscheidung organischer uv-absorber auf kunststoffsubstraten
US20150291830A1 (en) * 2012-11-16 2015-10-15 Liquipel Ip Llc Apparatus and methods for plasma enhanced chemical vapor deposition of polymer coatings
US20140141221A1 (en) 2012-11-16 2014-05-22 Liquipel, LLC Apparatus and methods for plasma enhanced chemical vapor deposition of polymer coatings
CA2901023A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Massachusetts Institute Of Technology Grafted polymer surfaces for dropwise condensation, and associated methods of use and manufacture
MX2017015919A (es) 2015-06-09 2018-08-21 P2I Ltd Recubrimientos.
US10212825B2 (en) * 2016-03-03 2019-02-19 Motorola Mobility Llc Polysiloxane films and methods of making polysiloxane films
CN105949836B (zh) * 2016-05-13 2017-06-16 无锡荣坚五金工具有限公司 一种栅控等离子体引发气相聚合表面涂层的装置及方法
EP3493843A1 (en) 2016-08-03 2019-06-12 FYB 202 Project GmbH Production of biosimilar ustekinumab in cho cells
CN106622824B (zh) * 2016-11-30 2018-10-12 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 一种等离子体聚合涂层装置
CN106756888B (zh) 2016-11-30 2018-07-13 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 一种纳米镀膜设备旋转货架装置
CN206304929U (zh) * 2016-11-30 2017-07-07 无锡荣坚五金工具有限公司 一种等离子体聚合涂层装置
CN107587120B (zh) * 2017-08-23 2018-12-18 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 一种具有调制结构的高绝缘纳米防护涂层的制备方法
CN111372692A (zh) * 2018-05-04 2020-07-03 美商菲沃泰科技公司 电子设备的纳米涂层保护方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005508728A (ja) 2001-03-29 2005-04-07 カール − ツァイス − シュティフツング コーティングされたプラスチック物体の製造方法
WO2006063388A1 (en) 2004-12-13 2006-06-22 University Of South Australia Craze resistant plastic article and method of production
WO2017051019A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Europlasma Nv Polymer coatings and methods for depositing polymer coatings
CN107142465A (zh) 2017-05-21 2017-09-08 无锡荣坚五金工具有限公司 一种循环小功率连续放电制备多功能性纳米防护涂层的方法
CN107201511A (zh) 2017-05-21 2017-09-26 无锡荣坚五金工具有限公司 一种循环周期交替放电制备多功能性纳米防护涂层的方法

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