KR20150100414A

KR20150100414A - 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법, 및 이에 따라 제조되는 코팅막

Info

Publication number: KR20150100414A
Application number: KR1020140022201A
Authority: KR
Inventors: 한전건; 최윤석; 이준석
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-09-02
Also published as: US20150240354A1

Abstract

본원은 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법, 및 이에 따라 제조되는 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막을 제공한다.

Description

내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법, 및 이에 따라 제조되는 코팅막 {PREPARING METHOD OF ABRASION RESISTIBLE, HYDROPHOBIC AND OLEOPHOBIC COATING FILM, AND COATING FILM THEREBY}

본원은, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법, 및 이에 따라 제조되는 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막에 관한 것이다.

소수성 코팅은 그 독특한 특성으로 인해 많은 연구가 진행되어 왔다. 소수성 코팅은 내먼지성, 내화학성, 내오염성, 정전기 방지, 및 물이 흡착이 안되는 특성 때문에 자동차 유리창 등에 김서리 방지막이나 결빙 등을 방지하는 용도 사용되어 왔으며, 최근에는, 스마트폰과 같이 터치스크린을 이용하는 기기에 내지문막으로서 사용되고 있다.

주로, 탄화수소, 탄화불소 계열의 물질이 내지문막을 형성하기 위해서 사용되며, 기재에 상기 내지문막을 형성하는 방법으로는 습식방법과 건식방법이 있다. 상기 건식방법으로는 플라즈마 화학 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 방법을 사용하며, 일반적으로 많이 사용되는 PECVD 방법을 이용하게 되면 산업화 측면에서 유리하지만, 아직까지는 상기 PECVD 방법을 이용한 소수성 박막이 산업화되지는 못했다.

대한민국 공개특허 제2007-0006991호는 소수성 또는 초소수성 처리를 위하여 상압 플라즈마를 이용한 표면 코팅 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 대상 물체의 표면이 소수성 또는 초소수성을 갖게 하기 위하여 상압 하에서 플라즈마를 발생시켜 탄화수소 또는 탄화불소를 대상 물체의 표면에 코팅하는 방법에 관한 것이다.

그러나, 탄화수소 계열 물질로 소수성 박막을 형성하게 되면, 상기 탄화수소 박막의 화학적 특성상, 기름에 대해서는 친유성을 가지는 경향이 있다. 기름도 마찬가지로 탄화수소 연결에 의한 화학식을 가지게 되는데, 이러한 박막과 기름의 화학적 특성 때문에 친유성이 되기 쉽다. 또한, 외부의 충격에 쉽게 마모가 된다. 따라서, 내마모성 및 소유성을 띠는 박막을 형성하기 위해서는 탄화수소막 보다 탄화불소막을 형성하는게 유리하다.

본원은, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법, 및 이에 따라 제조되는 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막을 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 유기실란 전구체 및 산소를 이용하여 기재 상에 SiO_x 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계; 유기실란 전구체를 이용하여 상기 SiO_x 박막 상에 소수성 1 차 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계; 및, 불화탄소계 가스 전구체를 이용하여 상기 1 차 박막 상에 소유성 2 차 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계를 포함하는, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법을 제공한다.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조되고, 내마모성, 소수성 및 소유성을 가지는 코팅막을 제공한다.

본원에 따르면, 소수성 박막을 코팅함으로 인해서, 상기 소수성 박막의 정전기에 반응하지 않는 특성 때문에 유리창이나 환풍기 등에 적용 시, 먼지가 끼지 않아 깨끗하게 유지할 수 있고, 자동차 유리 등에 적용 시, 김서림이 방지되고 물 흡착이 되지 않으므로 결빙이 생기지 않아 겨울철 동파예방에 효과적이다. 또한, 물을 표면으로부터 차폐하기 때문에 내부식 코팅으로도 유용하다. 이러한 내부식 특성 때문에 임플란트, 보철물의 내부식 재료, 또는 혈관 시술에 들어가는 스텐트 등에 사용될 수 있으며, 내마모성, 소수성 및 소유성 코팅을 통해 혈전 등의 흡착을 방지할 수 있다. 또한, 내마모성 및 소유성 코팅을 통해서 물리적·화학적 신뢰도가 높아지게 되어 이들 코팅의 제품화에 유리하다.

본원에 따르면, MF(middle frequency) 파워의 PECVD에 의해 소유성 박막을 코팅함으로 인해서, 공정 중 불산 형성의 가능성이 거의 없고, 높은 신뢰성을 가지는 박막의 제작이 가능하다. 특히, 소유성이 우수할 경우, 내지문 효과가 뛰어나고, 표면 접촉 시, 마찰력이 현저히 감소해 미끄러지는 효과가 커지기 때문에 터치 스크린에 유용하다. 더불어, 소유성 박막을 코팅함으로써 화장품 등이 잘 묻지 않고, 잘 지워지는 특성이 있어, 스마트폰과 같은 전자기기에 유용하다. 상기 MF 파워를 적용함으로써 전구체의 분열이 약해지고 코팅면에 강한 이온과 라디칼들이 강한 운동에너지를 가지고 코팅면에 접하게 되어 운동에너지 활성화에 의한 박막의 증착에 기여하게 된다. 이로 인해, 박막의 밀도가 높아지고 소유성 및 내마모성이 향상된다. 또한, 불소 원자의 형성이 현저하게 감소하여 화학적 에칭에 의한 성능 저하의 우려도 감소된다.

본원에 따른 소수성과 소유성을 동시에 가지는 코팅막은, 불소에 의한 박막의 내구성 저하가 없고, 비교적 간단한 공정을 통해 상기 박막을 제조함으로써, 산업화가 용이하다. 또한, 기존의 PECVD 공정에서 사용되었던 장비에 전구체 또는 공정 조건만 변경함으로써 상기 박막을 제조할 수 있기 때문에 실제 산업화 가능성이 매우 높으며, PECVD 공정을 이용함으로써 두께 조절이 가능한 치밀한 박막을 제조할 수 있고, 다층 박막 또한 쉽게 제작할 수 있으며, 다른 공정에 비해 공정 비용이 낮고, 공정 시간도 10 분 이내로 단축시킬 수 있다.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 시, 사용되는 PECVD의 개략도이다.
도 3은, 본원의 일 구현예에 따른 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 모식도이다.
도 4a는 본원의 일 실시예에 따른 기재 온도에 따른 물 접촉각을 나타낸 그래프이고, 도 4b는 본원의 일 실시예에 따른 기재 온도에 따른 기름 접촉각을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 기재 온도에 따른 연필경도를 나타낸 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.

본원 명세서 전체에서, “SiO_x 박막”은 실리카계 박막을 뜻하는 것으로서, x는 2 근처의 값일 수 있으며, 바람직하게는 x는 2이다. 상기 x가 2가 될 경우, 고품질 박막이 될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 SiO_x 박막이 기재 상에 형성되어 있을 경우, 상기 SiO_x 박막에 O₂ 플라즈마 처리 또는 Ar 플라즈마 처리를 하여 소수성 박막과의 접착력을 향상시킬 수 있으며, 상기 SiO_x 박막이 기재 상에 형성되어 있지 않을 경우, 소수성 박막의 형성이 용이하지 않거나 접착력이 약해져서 내구성이 떨어질 수 있다

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.

본원에 따른 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막은, 먼저 도 1의 흐름도에 도시된 바와 같이, 유기실란 전구체 및 산소를 이용하여 기재 상에 SiO_x 박막을 PECVD에 의해 형성한다(S100). 본원에 따른 상기 기재는 통상의 강성 기재 또는 플렉서블 기재를 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 기재로서, 폴리머 계통의 기재를 사용할 경우, 표면 조도 향상을 위하여 SiO_x 박막을 먼저 형성한 후, 소수성 및 소유성 박막을 형성하는 것일 수 있다. 상기 SiO_x 박막을 형성하기 위한 유기실란 전구체는 TEOS (tetraethylorthosilicate), HMDSO (hexamethyldisiloxane), OMCTS (octamethylcyclotetrasiloxane), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 SiO_x 박막을 형성한 후, 플라즈마 처리하는 추가 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 SiO_x 박막을 플라즈마 처리하는 것은, O₂ 플라즈마 또는 Ar 플라즈마에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 기재의 표면처리로서, O₂ 플라즈마 처리를 수행할 경우, 상기 기재 표면에 OH-(하이드록실기)가 형성되어 상기 기재의 표면이 친수성으로 개질되며, 친수성으로 개질된 상기 기재의 표면은 후속하는 1 차 박막의 증착 시, 접착력이 향상되고 결함(defect) 없이 치밀한 박막을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 기재의 표면처리로서, Ar 플라즈마 처리를 수행할 경우, 물리적으로 상기 기재의 표면적을 늘리게 되어서 접착력이 향상될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 상기 플라즈마 처리 후, 상기 SiO_x 박막은 그 표면이 초친수성으로 변하게되며, 상기 초친수성을 띠는 SiO_x 박막 상에 유기실란 전구체를 이용하여 CH₃기가 풍부한 소수성 박막을 형성할 수 있다.

본원에 따른 상기 SiO_x 박막, 소수성을 띠는 1 차 박막, 및 상기 소유성을 띠는 2 차 박막을 형성하는 것은, 각각 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)에 의해 수행된다. 상기 PECVD는 예를 들어, CCP (capactively coupled plasma) 형 PECVD일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 CCP형 PECVD는, 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 전극을 이용하는 것으로서, 상부 전극에 파워가 인가되고, 상기 상부 전극에 구비된 샤워헤드를 통해 전구체가 챔버 내로 유입되는 것을 포함하며, 하부 전극은 접지되거나 또는 플로팅된(floated) 상태를 포함하여 상기 하부 전극이 기재 홀더(holder)의 역할을 해 상기 하부 전극 상에 기재를 위치시킬 수 있다. 또한 상기 하부 전극에 기재 온도를 올리는 장치가 추가될 수 있다. 상기 CCP 형 PECVD는, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극의 표면에 분포된 전하로 인해 형성된 축전 전기장에 의해 플라즈마가 발생한다. 본원에 따른 PECVD를 이용하여 상기 코팅막을 제조할 경우, 투명하고, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막을 제조할 수 있으며, 상기 코팅막은 두께 조절이 가능하고, 치밀한 구조를 가지는 우수한 품질의 코팅막일 수 있다. 예를 들어, 상기 PECVD의 기본 압력은 약 10 mT 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 약 10 mT 이하, 약 8 mT 이하, 약 5 mT 이하, 또는 약 3 mT 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 PECVD의 공정 압력은 약 100 mT 내지 약 200 mT일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 PECVD의 공정 압력은 약 100 mT 내지 약 200 mT, 약 110 mT 내지 약 200 mT, 약 120 mT 내지 약 200 mT, 약 130 mT 내지 약 200 mT, 약 140 mT 내지 약 200 mT, 약 150 mT 내지 약 200 mT, 약 160 mT 내지 약 200 mT, 약 170 mT 내지 약 200 mT, 약 180 mT 내지 약 200 mT, 약 190 mT 내지 약 200 mT, 약 100 mT 내지 약 190 mT, 약 100 mT 내지 약 180 mT, 약 100 mT 내지 약 170 mT, 약 100 mT 내지 약 160 mT, 약 100 mT 내지 약 150 mT, 약 100 mT 내지 약 140 mT, 약 100 mT 내지 약 130 mT, 약 100 mT 내지 약 120 mT, 또는 약 100 mT 내지 약 110 mT일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 더불어, 상기 PECVD의 공정 온도는 상온 내지 약 150℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상온 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 60℃ 내지 약 150℃, 약 70℃ 내지 약 150℃, 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 110℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 약 130℃ 내지 약 150℃, 약 140℃ 내지 약 150℃, 상온 내지 약 140℃, 상온 내지 약 130℃, 상온 내지 약 120℃, 상온 내지 약 110℃, 상온 내지 약 100℃, 상온 내지 약 90℃, 상온 내지 약 80℃, 상온 내지 약 70℃, 상온 내지 약 60℃, 또는 상온 내지 약 50℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 1 차 박막 및/또는 상기 2 차 박막의 기재 온도를 높일 경우, 기계적 강도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 2 차 박막의 증착 시, 기재 온도를 약 100℃ 내지 약 150℃로 상승시킬 경우, 소유성 및 내마모성이 향상된다.

이어서, 유기실란 전구체를 이용하여 상기 SiO_x 박막 상에 탄화수소 계열의 소수성을 띠는 1 차 박막을 PECVD에 의해 형성한다(S200).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기실란 전구체는 Si_xC_yH_z (x는 1 내지 4, y는 3 내지 8, z는 10 내지 24임)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 유기실란 전구체는 HMDS (hexamethyldisilane), TMS (trimethylsilane), TEOS (tetraethylorthosilicate), HMDSO (hexamethyldisiloxane), OMCTS (octamethylcyclotetrasiloxane), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소수성을 띠는 1 차 박막은 약 5 MHz 내지 약 30 MHz의 RF(radio frequency) 파워를 이용한 PECVD에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성을 띠는 1 차 박막은 약 5 MHz 내지 약 30 MHz, 약 7 MHz 내지 약 30 MHz, 약 10 MHz 내지 약 30 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 30 MHz, 약 15 MHz 내지 약 30 MHz, 약 17 MHz 내지 약 30 MHz, 약 20 MHz 내지 약 30 MHz, 약 23 MHz 내지 약 30 MHz, 약 25 MHz 내지 약 30 MHz, 약 27 MHz 내지 약 30 MHz, 약 5 MHz 내지 약 27 MHz, 약 5 MHz 내지 약 25 MHz, 약 5 MHz 내지 약 23 MHz, 약 5 MHz 내지 약 20 MHz, 약 5 MHz 내지 약 17 MHz, 약 5 MHz 내지 약 15 MHz, 약 5 MHz 내지 약 13.56 MHz, 약 5 MHz 내지 약 10 MHz, 약 5 MHz 내지 약 7 MHz, 약 7 MHz 내지 약 13.56 MHz, 약 10 MHz 내지 약 13.56 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 15 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 17 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 20 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 23 MHz, 약 13.56 MHz 내지 약 25 MHz, 또는 약 13.56 MHz 내지 약 27 MHz의 RF 파워의 PECVD에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원에 따른 상기 소수성을 띠는 1 차 박막은 상기 기재 상에 약 10 nm 내지 약 100 nm의 두께로 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성을 띠는 1 차 박막은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 40 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 60 nm 내지 약 100 nm, 약 70 nm 내지 약 100 nm, 약 80 nm 내지 약 100 nm, 약 90 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 90 nm, 약 20 nm 내지 약 90 nm, 약 30 nm 내지 약 90 nm, 약 40 nm 내지 약 90 nm, 약 50 nm 내지 약 90 nm, 약 60 nm 내지 약 90 nm, 약 70 nm 내지 약 90 nm, 약 80 nm 내지 약 90 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 약 30 nm 내지 약 80 nm, 약 40 nm 내지 약 80 nm, 약 50 nm 내지 약 80 nm, 약 60 nm 내지 약 80 nm, 약 70 nm 내지 약 80 nm, 약 10 nm 내지 약 70 nm, 약 20 nm 내지 약 70 nm, 약 30 nm 내지 약 70 nm, 약 40 nm 내지 약 70 nm, 약 50 nm 내지 약 70 nm, 약 60 nm 내지 약 70 nm, 약 10 nm 내지 약 60 nm, 약 20 nm 내지 약 60 nm, 약 30 nm 내지 약 60 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 약 50 nm 내지 약 60 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 20 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성을 띠는 1 차 박막이 약 100 nm 일 경우, 물 접촉각 약 110° 이상의 소수성을 확보할 수 있다. 본원에 따른 상기 소수성을 띠는 1 차 박막을 형성함으로써 후속하는 소유성을 띠는 2 차 박막이 강한 접착력을 가지고 상기 1 차 박막 상에 형성되며, 본원에 따른 코팅막의 내마모성을 향상시킬 수 있다.

이어서, 불화탄소계 가스 전구체를 이용하여 상기 소수성을 띠는 1 차 박막 상에 탄화불소 계열의 소유성을 띠는 2 차 박막을 형성한다(S300).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화탄소계 가스 전구체는 C_xF_y (x는 1 내지 3, y는 4 내지 8임)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 불화탄소계 가스 전구체는 CF₄, C₂F₆, C₃F₈, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소유성을 띠는 2 차 박막은 약 10 kHz 내지 약 300 kHz의 MF(middle frequency) 파워를 인가한 상기 PECVD에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 MF 파워는 약 10 kHz 내지 약 300 kHz, 약 50 kHz 내지 약 300 kHz, 약 100 kHz 내지 약 300 kHz, 약 150 kHz 내지 약 300 kHz, 약 200 kHz 내지 약 300 kHz, 약 250 kHz 내지 약 300 kHz, 약 10 kHz 내지 약 250 kHz, 약 50 kHz 내지 약 250 kHz, 약 100 kHz 내지 약 250 kHz, 약 150 kHz 내지 약 250 kHz, 약 200 kHz 내지 약 250 kHz, 약 10 kHz 내지 약 200 kHz, 약 50 kHz 내지 약 200 kHz, 약 100 kHz 내지 약 200 kHz, 약 150 kHz 내지 약 200 kHz, 약 10 kHz 내지 약 150 kHz, 약 50 kHz 내지 약 150 kHz, 약 100 kHz 내지 약 150 kHz, 약 10 kHz 내지 약 100 kHz, 약 50 kHz 내지 약 100 kHz, 또는 약 10 kHz 내지 약 50 kHz일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 소유성을 띠는 2 차 박막의 형성 시, 상기 1 차 박막에 사용했던 RF 파워 대신 MF 파워를 사용하는 것은, 상기 2 차 박막에서 RF 파워를 사용할 경우, 상기 불화탄소계 가스의 높은 해리 현상 때문에, 박막 형성 시, 불소가 형성될 수 있기 때문이다. 상기 불소는 박막 내에서 확산이 용이하며, 상기 확산된 불소는 박막의 접착력과 내구성에 문제를 야기한다. 그러나, 본원에 따른 상기 MF 파워를 이용한 PECVD에 의해 상기 소유성을 띠는 2 차 박막을 형성할 경우, 상기 불화탄소계 가스 전구체의 해리는 많이 이루어지지 않으며, 상기 불화탄소계 가스 전구체가 큰 운동에너지를 가지기 때문에 박막 증착이 용이해진다. 상기 큰 운동에너지에 의한 활성화 효과로 인해 밀도가 높은 박막 형성에 유리하다. 더불어, 해리된 불소가 적기 때문에 박막의 접착력 및/또는 내구성에 영향을 미치지 않게 된다.

상기 PECVD에서 상기 불화탄소계 가스 전구체를 이용하여 형성한 상기 소유성을 띠는 2 차 박막은, 예를 들어, 상기 1 차 박막 상에 약 10 nm 내지 약 20 nm의 두께로 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소유성을 띠는 2 차 박막의 두께는, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 12 nm 내지 약 20 nm, 약 14 nm 내지 약 20 nm, 약 16 nm 내지 약 20 nm, 약 18 nm 내지 약 20 nm, 약 19 nm 내지 약 20 nm, 약 10 nm 내지 약 19 nm, 약 12 nm 내지 약 19 nm, 약 14 nm 내지 약 19 nm, 약 16 nm 내지 약 19 nm, 약 18 nm 내지 약 19 nm, 약 10 nm 내지 약 18 nm, 약 12 nm 내지 약 18 nm, 약 14 nm 내지 약 18 nm, 약 16 nm 내지 약 18 nm, 약 10 nm 내지 약 16 nm, 약 12 nm 내지 약 16 nm, 약 14 nm 내지 약 16 nm, 약 10 nm 내지 약 14 nm, 약 12 nm 내지 약 14 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 12 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소유성을 띠는 2 차 박막이 상기 범위의 두께를 가질 경우, 기름 접촉각 약 80° 이상의 소유성을 확보할 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조되고, 내마모성, 소수성 및 소유성을 가지는, 코팅막을 제공한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 코팅막은 기재(100) 상에 형성된 SiO_x 박막(200), 소수성을 띠는 1 차 박막(300) 및 상기 1 차 박막(300) 상에 형성된 소유성을 띠는 2 차 박막(400)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 SiO_x 박막(200) 상에 소수성 및 소유성을 띠는 박막을 형성하여 제조한 상기 코팅막은 내마모성, 내부식성, 내지문성, 내구성 등에서 우수한 특성을 나타낼 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅막은 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 코팅막 표면 위에 물 약 4 μL를 떨어뜨렸을 경우에 측정한 물 접촉각(water contact angle, WCA)이 110° 이상이고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 코팅막 표면에 디요오드메탄 (diiodomethane, CH₂I₂)를 약 4 μL 떨어뜨렸을 경우에 측정한 기름 접촉각(oil contact angle, OCA)은 80° 이상이며, 도 5에 도시된 바와 같이, 연필경도는 7 H 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 기재
200 : SiO_x 박막
300 : 1 차 박막
400 : 2 차 박막

Claims

유기실란 전구체 및 산소를 이용하여 기재 상에 SiO_x 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계;
유기실란 전구체를 이용하여 상기 SiO_x 박막 상에 소수성 1 차 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계; 및,
불화탄소계 가스 전구체를 이용하여 상기 1 차 박막 상에 소유성 2 차 박막을 PECVD에 의해 형성하는 단계
를 포함하는,
내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 SiO_x 박막을 형성한 후, 플라즈마 처리하는 것을 추가 수행하는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 SiO_x 박막을 플라즈마 처리하는 것은 O₂ 플라즈마 또는 Ar 플라즈마에 의해 수행되는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유기실란 전구체는 Si_xC_yH_z (x는 1 내지 4이고, y는 3 내지 8이며, 및 z는 10 내지 24임)를 포함하는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 불화탄소계 가스 전구체는 C_xF_y (x는 1 내지 3, y는 4 내지 8임)를 포함하는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 박막은 5 MHz 내지 30 MHz의 RF 파워를 이용한 PECVD에 의해 형성되는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 2 차 박막은 10 kHz 내지 300 kHz의 MF 파워를 이용한 PECVD에 의해 형성되는 것인, 내마모성, 소수성 및 소유성을 갖는 코팅막의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되고, 내마모성, 소수성 및 소유성을 가지는, 코팅막.
제 8 항에 있어서,
물 접촉각이 110° 이상이고, 기름 접촉각은 80° 이상이며, 연필경도는 7 H 이상인 것인, 코팅막.