KR102383501B1 - 다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품 - Google Patents

다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제품의 표면에 다층 박막을 증착시키는 기술에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 박막은, 비전도성 물질을 포함하고, 대상체에 결합되는 제1층, 금속성 물질을 포함하고, 제1층에 결합되는 제2층 및 비전도성 물질을 포함하고, 제2층에 결합되는 제3층을 포함한다.

Description

다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품{MULTI-LAYER THIN FILM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTRONIC PRODUCT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 제품의 표면에 다층 박막을 증착시키는 기술에 관한 발명이다.
전자 제품의 외관을 형성하는 재료로서 금속 재료와 플라스틱 재료가 이용된다. 금속 재료는 기계 가공에 의한 조도(Roughness) 때문에 바로 외관으로 사용하기는 어렵고 도장, 도금, 음극산화법(Anodizing) 등의 후처리를 하게 된다. 이러한 금속 재료에 플라즈마를 이용하여 다층 박막을 증착시킴으로서 다양한 색상을 구현할 수 있다.
또한, 플라스틱 재료는 금속에 비해 가볍고 형상 자유도가 높아 복잡한 형상도 낮은 가격에 제조가 가능한 장점이 있다. 플라스틱 재료에도 금속 재료와 같이 플라즈마를 이용하여 다층 박막을 증착시킴으로서 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 금속감을 구현할 수도 있다. 이러한 플라스틱 모재에 금속감을 구현하기 위해 도금, 핫 스템핑(hot stamping), 일반 도장 등이 실시되고 있으며, 일반적으로 금속성 도료를 얇게 도포하는 방법 또는 반투명 레진을 사용하여 도포하는 방법 등이 주로 실시되고 있다.
최근 무선 통신 기술의 발달로 인하여 핸드폰과 같은 일반적인 전자 제품외에도 무선 통신이 이용되는 제품이 점점 증가하고 있다. 또한, 다수의 센서를 포함하는 전자 제품도 증가하고 있다. 이러한 무선 통신이 이용되는 전자 제품과 다수의 센서가 포함된 제품은 무선 통신 및 센싱의 품질을 향상시키기 위하여 그 외관이 비전도성 물질로 구성될 필요가 있다. 그러나, 증착된 다층 박막에서 비전도성을 가지는 물질은 주석 등으로 한정되어 있으므로 제품의 표면이 비전도성을 갖기 위하여는 다양한 색상 및 질감을 구현하는데 제한이 있다.
본 발명의 일 측면은 표면이 비전도성을 가지는 다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 다양한 색상으로 구현되는 비전도성 다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 플라즈마를 이용하여 증착되는 다층 박막의 구성만으로 비전도성을 가질 수 있도록 개선된 구성을 가지는 다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 박막은, 비전도성 물질을 포함하고, 대상체에 결합되는 제1층, 금속성 물질을 포함하고, 상기 제1층에 결합되는 제2층 및 비전도성 물질을 포함하고, 상기 제2층에 결합되는 제3층을 포함한다.
상기 제1층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제3층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2층은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(Si)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층 및 상기 제3층은 각각 플라즈마 처리되어 증착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 박막 제조 방법은, 증착 대상체에 비전도성을 가지는 제1층을 증착하는 공정, 상기 제1층에 금속성을 가지는 제2층을 증착하는 공정 및 상기 제2층에 비전도성을 가지는 제3층을 증착하는 공정을 포함한다.
상기 증착 대상체에 비전도성을 가지는 상기 제1층을 증착하는 공정은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(Si)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료를 제공하는 공정, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하는 공정 및 상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하고 상기 타겟 시료와 상기 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제1층에 금속성을 가지는 상기 제2층을 증착하는 공정은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(Si)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료를 제공하는 공정 및 상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제2층에 비전도성을 가지는 상기 제3층을 증착하는 공정은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(SI)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료를 제공하는 공정, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하는 공정 및 상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하고 상기 타겟 시료와 상기 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
상기 증착 대상체가 플라스틱으로 제공되는 경우에는 상기 증착 대상체의 표면을 플라즈마 처리 하여 개질 하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 증착 대상체의 표면을 플라즈마 처리 하여 개질하는 공정은 상기 증착 대상체에 상기 제1층을 증착하는 공정 전에 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 제품은, 하우징 및 상기 하우징의 표면 전부 또는 일부에 결합된 다층 박막을 포함하고, 상기 다층 박막은 상기 하우징에 결합된 제1층과, 상기 제1층에 결합되고 금속성을 가지는 제2층, 그리고 상기 제2층에 결합된 제3층을 포함하고, 상기 제1층과 상기 제3층은 비전도성 물질을 포함한다.
상기 제1층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제3층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2층은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(Si)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층 및 상기 제3층은 각각 플라즈마 처리되어 증착될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 다층 박막, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 제품에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 전자 제품의 하우징 표면에 비전도성 다층 박막이 형성될 수 있다.
또한, 전자 제품의 하우징 표면에 형성된 비전도성 다층 박막으로 인하여 무선 통신 및 센싱 품질이 향상될 수 있다.
또한, 전자 제품의 하우징 표면이 다양한 색감을 가지고 비전도성인 다층 박막으로 형성될 수 있다.
또한, 스퍼터링 증착 장치를 이용해 순수 건식 방식으로 금속감이 구현되도록 함으로써 친환경적으로 다층 박막이 형성되도록 할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착 장치의 예시도 이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 장치에 의해 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착 장치의 예시도 이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 장치에 의해 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착 장치의 예시도 이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 장치에 의해 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 장치에 의해 증착된 다층 박막의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 도 3의 장치에 의해 증착된 다층 박막의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 도 5의 장치에 의해 증착된 다층 박막의 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 티브이를 도시한 도면이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징을 포함하는 통신기기를 도시한 사시도이며, 도 12는 그 배면을 도시한 배면도 이다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 세탁기를 도시한 도면이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 냉장고를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
일 실시예에 따른 다층 박막 제조 방법은 다층 박막 제조 장치를 이용해 수행될 수 있다. 다층 박막이 증착되는 대상체는 플라스틱 또는 금속으로 제공될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 플라스틱 대상체에 다층 박막이 증착되는 공정을 설명한다.
다층 박막이 형성되는 공정은 대상체의 표면을 플라즈마 처리하여 개질하는 공정과, 플라즈마를 이용하여 대상체에 다층 박막을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라즈마 처리 및 다층 박막 증착은 스퍼터링 공법을 적용하여 수행될 수 있으며, 이하 본 명세서의 다층 박막 제조장치는 스퍼터링 증착장치를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
스퍼터링 공법은 대표적인 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition) 방법이다. 보다 상세하게, 진공 챔버 중에서 비활성 기체를 가속하여 고체 시료에 충돌시키고, 충돌시 발생하는 에너지로 고체 시료로부터 원자가 튀어나오도록 하는 방법으로, 반도체 및 디스플레이 소자 등을 제조하는데 필요한 박막의 금속층을 형성하거나 금속 산화물층을 증착하는데 이용될 수 있다.
이하, 다층 박막 제조장치의 일 예로 스퍼터링 증착장치의 구성을 설명한 후 일 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착장치(200)의 예시도 이다.
도 1을 참조하면, 스퍼터링 증착장치(200)는 복수의 진공 챔버(210, 310, 410, 510)와, 진공 펌프(214, 314, 414, 514)와, 가스 공급 시스템(220, 320, 420, 520)과, 레일(201)과, 타겟 시료(334, 434, 534)와, 건(gun)(330, 430, 530)과, 복수개의 마그네트론(340, 440, 540)을 포함할 수 있다.
진공 펌프(214, 314, 414, 514)는 진공 챔버(210, 310, 410, 510)의 일 측면에 마련되며, 진공 챔버(210, 310, 410, 510)의 진공 상태를 유지시킨다.
가스 공급 시스템(220, 320, 420, 520)은 진공 챔버(210, 310, 410, 510)의 측벽에 마련될 수 있고, 진공 챔버(210, 310, 410, 510) 내에 가스를 공급한다.
가스 공급 시스템(220, 320, 420, 520)은 이온화 시킬 방전 가스가 저장되는 방전 가스 챔버(222, 322a, 422, 522a)와, 플라즈마 화학 증착을 위해 처리가스로 마련된 질소(N2) 가스 또는 산소(O2) 가스가 저장되는 처리 가스 챔버(322b, 522b)와, 진공 챔버와(210, 310, 410, 510) 가스 챔버(222, 322a, 322b, 422, 522a, 522b)를 연결하는 질량유량계(224, 324, 424, 524)와, 가스 챔버(222, 322a, 322b, 422, 522a, 522b)로부터 진공 챔버(210, 310, 410, 510)에 유입되는 가스를 조절하는 조절 밸브(226, 326, 426, 526)를 포함할 수 있다.
방전 가스 챔버(222, 322a, 422, 522a)에는 아르곤(Ar) 가스가 저장될 수 있으며, 아르곤(Ar) 가스 외에 다른 비활성 가스가 혼합되어 저장될 수도 있다. 이하, 설명의 편의상 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 사용하는 경우를 전제로 설명하도록 한다.
레일(201)은 진공 챔버(210, 310, 410, 510)의 상부에 마련되며, 증착 시키고자 하는 대상을 이동시킨다. 보다 상세하게, 증착 시키고자 하는 대상은 지그(204)에 고정되어 레일(201)을 따라 이동한다.
증착 시키고자 하는 대상체(100)는 상술한 바와 같이 플라스틱 소재 뿐만 아니라 금속 소재로 형성된 부품일 수 있다. 또한, 대상체(100)는 평면 형상의 표면 외에도 일부에 곡면을 포함하거나 돌출부를 포함하는 경우도 포함될 수 있다.
건(330, 430, 530)은 진공 챔버(310, 410, 510)의 내부에 마련된다. 건(330, 430, 530)은 제 2, 3, 4전원 공급부(335, 435, 535)를 통해 음극에 연결되어 있는바, 제 2, 3, 4전원 공급부(335, 435, 535)가 건(330, 430, 530)에 전원을 공급하면 음의 전기장이 발생하고, 방전이 시작된다. 이에, 아르곤(Ar) 가스와 전원공급부(335, 435, 535)에서 공급되는 전원이 충돌하여 아르곤 이온(Ar+)을 생성하면서 플라즈마(plasma)가 발생된다.
타겟 시료(334, 434, 534)는 진공 챔버(310, 410, 510) 내부에 마련되고, 증착시키고자 하는 대상의 맞은편에 위치한다. 전술한 바와 같이 증착시키고자 하는 대상은 평면 또는 곡면의 형태일 수 있으며, 증착 대상의 형태에 따라 복수개의 타겟 시료(334, 434, 534)가 사용될 수 있다.
마그네트론(340, 440, 540)은 진공 챔버(310, 410, 510)의 내부에 마련되고, 타겟 시료(334, 434, 534)의 하부에 복수개가 설치될 수 있다.
마그네트론(340, 440, 540)에 의해 자기장(345, 445, 545)이 형성되는데, 아르곤(Ar)에서 분리된 전자들은 기존의 전기장에 마그네트론(340, 440, 540)에 의해 형성된 자기장의 힘을 동시에 받아 나선운동을 하게 된다. 나선운동을 하는 전자들은 자기장에 포획되어 있어 빠져 나가기가 어려워 지고 플라즈마 내에 전자 밀도가 높아지게 된다. 이로 인해 진공 챔버(310, 410, 510) 내에 이온화된 아르곤(Ar)이 증가하게 되고 타겟 시료(334, 434, 534)에 충돌하는 아르곤(Ar)의 수도 증가하게 되어 박막 증착의 효율성이 향상된다.
이상으로, 스퍼터링 증착장치(200)의 구성의 일 예에 대해 설명하였다.
이하, 다층 박막 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 박막 제조장치(200)를 이용한 다층 박막 제조방법은, 플라스틱 대상체(100)의 표면을 플라즈마 처리 하여 개질하는 공정과, 플라스틱 대상체(100)에 제1층(110)을 증착하는 공정과, 제1층(110)에 제2층(120)을 증착하는 공정, 그리고 제2층(120)에 제3층(130)을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라스틱 대상체(100)에 제1층(110)을 증착하는 공정은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 물질군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료(334)를 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 처리 가스를 주입하는 공정과, 다층 박막 제조장치(200)에 전원을 인가하고 타겟 시료와(334)와 처리 가스를 반응 시키는 공정을 포함할 수 있다.
제1층(110)에 제2층(120)을 증착하는 공정은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 물질군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료(434)를 제공하는 공정을 포함할 수 있다.
제2층(120)에 제3층(130)을 증착하는 공정은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 물질군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 타겟 시료(534)를 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 처리 가스를 주입하는 공정과, 다층 박막 제조장치(200)에 전원을 인가하고 타겟 시료와 처리 가스를 반응 시키는 공정을 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의상 플라스틱 대상체(100)에 질화티타늄(TiN)을 포함하는 제1층(110)을 증착하는 공정, 제1층(110)에 크롬을 포함하는 제2층(120)을 증착하는 공정, 그리고 제2층(120)에 질화티타늄(TiN)을 포함하는 제3층(130)을 증착하는 공정을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 공정 중 타겟 시료(334, 434, 534)의 온도는 상온 이상 200 ℃ 이하로 유지하고, 레일(201)을 따라 이동하는 증착하고자 하는 대상의 온도는 60 ℃ 이상 70 ℃ 이하로 유지할 수 있다.
다층 박막의 제조 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시한 스퍼터링 증착장치(200)를 이용하여 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법은, 플라스틱 대상체(100)를 스퍼터링 증착장치(200)의 제 1 진공 챔버(210)로 이송시키고 적정 조건의 플라즈마 조사를 통해 플라스틱 대상체(100) 표면을 개질하는 공정을 거친다.
이 때, 제 1 전원 공급부(235)를 통해 건에 전원을 공급하여 음의 전기장을 생성시키면 제 1 진공 챔버(210) 내에 방전이 시작되어 플라즈마가 발생하게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 제 1 진공 챔버(210)에 주입된 아르곤(Ar) 가스는 1차 및 3차 전자와의 충돌로 이하의 반응식 1과 같이 이온화 되고, 이에 플라즈마가 발생한다.
반응식 1
Ar → Ar+ + -
방전 가스는 아르곤(Ar) 가스를 사용할 수 있으며, 다른 비활성 가스를 혼합하여 사용할 수도 있다. 이하 설명의 편의상 아르곤(Ar) 가스를 사용하는 경우를 전제로 설명하도록 한다.
전원공급장치로는 DC 전원(DC power source), 펄스 직류 전원(Pulsed DC power source) 또는 RF 전원(Radio Frequency power source)이 사용될 수 있는데, 이 중 제 1 전원 공급부(235)로는 플라즈마 처리시 플라스틱 대상체(100)의 손상을 방지하면서 플라즈마 가열을 통한 개질 효과를 극대화 할 수 있는 RF 전원을 사용하는 것이 바람직하다.
보다 상세하게 설명하면, RF 전원은 대략 13.56MHz의 주파수를 이용해 타겟에 인가되는 전원을 음에서 양으로, 양에서 음으로 계속 바꾸어주게 되는데, 이 경우 음극일 때에는 플라즈마 상태의 아르곤 이온(Ar+)이 플라스틱 대상체(100) 쪽으로 가속되지만, 스퍼터링 이후 표면에 붙어 있으려고 할 때 전원이 양극으로 바뀌어 플라스틱 대상체(100)의 표면에서 이탈하게 된다. 이와 같은 원리로 플라즈마 상태를 계속 유지시킬 수 있으며 따라서 부도체인 플라스틱 대상체(100)의 개질을 위해 RF 전원을 사용하는 것이 바람직하다.
플라즈마 처리를 통해 플라스틱 대상체(100) 표면을 개질하여 이후 형성되는 막의 부착성을 높이고 표면에 부착된 이물질을 제거하도록 할 수 있다.
표면 개질이 완료되면 스퍼터링 방식을 통해 다층 박막을 플라스틱 대상체(100)에 증착하는 공정이 수행된다.
보다 상세하게 설명하면, 플라스틱 대상체(100)에 질화티타늄(TiN)을 포함하는 제1층(110)을 증착 시키기 위해 도 2b에 도시한 바와 같이 플라스틱 대상체(100)를 제 2 진공 챔버(310)의 상부에 장착시키고 제 2 진공 챔버(310)의 하부에 티타늄(Ti) 타겟 시료(334)를 장착시킨다.
이후, 진공펌프(314)에 의해 제 2 진공 챔버(310)를 진공상태로 유지시키면서 질량유량계(326)를 조절하여 제 2 진공 챔버(310) 내부로 아르곤(Ar) 가스 및 질소(N2) 가스를 유입시킨다. 이후, 제 2 전원공급부(335)를 통해 건(330)에 전원을 공급하면 방전이 시작되어 전술한 반응식 1 및 이하의 반응식 2와 같은 반응이 일어나 아르곤(Ar) 기체와 질소(N2) 기체가 동시에 이온화된 플라즈마가 형성된다.
반응식 2
N2 → 2N+ + 2-
이 때 모든 질소(N2) 가스가 이온화 되는 것은 아니고, 일부는 분자 상태로 존재하고 일부는 이온화된 상태로 존재할 수 있다.
보다 상세하게, 이온화된 아르곤 가스(Ar+) 및 질소 가스(N+)는 전기장의 힘을 받아 음극으로 작용하는 티타늄(Ti) 타겟 시료(334) 쪽으로 가속되어 끌려간다. 가속된 아르곤 이온(Ar+)은 티타늄(Ti) 타겟 시료(334)에 충돌하여 타겟 시료(334)의 표면에 에너지를 전달하고, 그 에너지로 인해 타겟 시료(334)의 티타늄 원자(Ti)가 튀어나오게 된다. 여기서, 고에너지를 가지는 티타늄(Ti) 원자는 제 2 진공 챔버(310) 내부에 주입된 질소 가스와 이하의 반응식 3과 같이 반응하여 질화티타늄(TiN) 성분의 제1층(110)을 생성하게 된다.
반응식3
2Ti + N2 → 2TiN
일 실시예에 따른 다층 박막 제조방법은 제1층(110)을 증착시키고자 하는 바, 티타늄(Ti) 타겟 시료(334)와 질소(N2) 가스가 완전히 반응하도록 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 티타늄(Ti) 타겟 시료(334) 쪽으로 가속되어 끌려간 일부 이온화된 질소 이온(N+)은 반응식 4에서 나타난 바와 같이 티타늄(Ti) 타겟시료(334)의 표면에 충돌하면서 전자를 받아 중성화되고(반응식 4(1)) 일부는 티타늄(Ti) 과 반응(반응식 4(2))하여 질화티타늄(TiN)을 형성하기도 한다.
반응식 4
N+ + - → N (1)
N + Ti → TiN (2)
도 2b에 도시된 제 2 진공 챔버(310)의 제 2 전원공급부(335)로 DC 전원, 펄스직류전원, RF 전원이 사용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착 되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 질화티타늄(TiN)이 증착 되는 속도가 느려 증착율이 떨어지므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다.
펄스직류전원의 전압은 0 V보다 크고 600 V 이하인 것이 바람직하며, 금속이 갖는 고유 색상 외에 다양한 색상을 구현하도록 제1층(110)의 두께를 1-500 나노미터 범위 내에서 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 제1층(110)의 색상 구현 원리에 대해 이하 관련 부분에서 상세하게 설명하도록 한다.
또한, 펄스직류전원은 RF 전원에 비하여 증착율이 좋으나 DC 전원에 비해 증착율이 떨어지므로, 제 2 진공 챔버(310) 이후에 제 2 진공 챔버(310)와 동일한 조건의 챔버를 적어도 하나 더 마련하여 질화티타늄(TiN)을 증착하는 공정을 수행할 수 있다.
제1층(110)의 증착이 완료되면, 이후 제1층(110)에 제2층(120)을 증착하는 공정이 수행된다.
보다 상세하게 설명하면, 제1층(110)의 증착된 플라스틱 대상체(100)에 제2층(120)을 증착시키기 위해 도 2c에 도시한 바와 같이 플라즈마 처리된 플라스틱 대상체(100)를 제 3 진공 챔버(410)의 상부에 장착시키고 제 3 진공 챔버(410)의 하부에 크롬(Cr) 타겟 시료(434)를 위치시킨다. 이후, 진공펌프(414)에 의해 제 3 진공 챔버(410)를 진공상태로 유지시키면서 질량유량계(426)를 조절하여 제 3 진공 챔버(410) 내부로 아르곤(Ar) 가스를 주입한다.
이후, 제 3 전원공급부(435)를 통해 건(430)에 전원을 공급하면 방전이 시작되어 전술한 반응식 1과 같은 반응이 일어나 아르곤(Ar) 가스가 이온화된 플라즈마가 형성된다. 여기서, 플러스로 차지된 아르곤 이온(Ar+)은 크롬(Cr) 타겟 시료에 충돌하여 크롬(Cr) 원자가 튀어나와 제2층(120)을 형성한다.
제 3 전원공급부(435)로는 DC전원, 펄스직류전원, RF 전원이 사용될 수 있으며, 여기서 DC 전원은 증착되는 층의 밀도가 높지 않고, RF 전원은 크롬(Cr) 원자가 증착되는 속도가 느리므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다.
펄스직류전원의 전압은 0 V보다 크고 600 V이하인 것이 바람직하며, 제2층(120)은 1-500 나노미터의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
제2층(120)의 증착이 완료되면, 이후 제2층(120)에 제3층(130)을 증착하는 공정이 수행된다.
보다 상세하게 설명하면, 제2층(120)에 질화티타늄(TiN)을 포함하는 제3층(130)을 증착시키기 위해 도 2d에 도시한 바와 같이 제2층(120)이 형성된 플라스틱 대상체(100)를 제 4 진공 챔버(510)의 상부에 장착시키고 제 4 진공 챔버(510)의 하부에 티타늄(Ti) 타겟 시료를 장착시킨다.
이후, 진공펌프(514)에 의해 제 4 진공 챔버(510)를 진공상태로 유지시키면서 질량유량계(526)를 조절하여 제 4 진공 챔버(510) 내부로 아르곤(Ar) 가스 및 질소(N2) 가스를 유입시킨다. 이후, 제 4 전원공급부(535)를 통해 건(530)에 전원을 공급하면 방전이 시작되어 전술한 반응식 1 및 반응식 2와 같은 반응이 일어나 아르곤(Ar) 기체와 질소(N2) 기체가 동시에 이온화된 플라즈마가 형성된다.
이 때 모든 질소(N2) 가스가 이온화 되는 것은 아니고, 일부는 분자 상태로 존재하고 일부는 이온화된 상태로 존재할 수 있다.
보다 상세하게, 이온화된 아르곤 가스(Ar+) 및 질소 가스(N+)는 전기장의 힘을 받아 음극으로 작용하는 티타늄(Ti) 타겟 시료(534) 쪽으로 가속되어 끌려간다. 가속된 아르곤 이온(Ar+)은 티타늄(Ti) 타겟 시료(534)에 충돌하여 타겟 시료(534)의 표면에 에너지를 전달하고, 그 에너지로 인해 타겟 시료(534)의 티타늄 원자(Ti)가 튀어나오게 된다. 여기서, 고에너지를 가지는 티타늄(Ti) 원자는 제 4 진공 챔버(510) 내부에 주입된 질소 가스와 전술한 반응식 3과 같이 반응하여 질화티타늄(TiN) 성분의 제3층(130)을 생성하게 된다.
일 실시예에 따른 다층 박막 제조방법은 제3층(130)을 증착시키고자 하는 바, 티타늄(Ti) 타겟 시료와 질소(N2) 가스가 완전히 반응하도록 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 티타늄(Ti) 타겟 시료(534) 쪽으로 가속되어 끌려간 일부 이온화된 질소 이온(N+)은 반응식 4에서 나타난 바와 같이 티타늄(Ti) 타겟시료의 표면에 충돌하면서 전자를 받아 중성화되고(전술한 반응식 4(1)) 일부는 티타늄(Ti) 과 반응(전술한 반응식 4(2))하여 질화티타늄(TiN)을 형성하기도 한다.
도 2d에 도시된 제 4 진공 챔버(510)의 제 4 전원공급부(535)로 DC전원, 펄스직류전원, RF 전원이 사용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착 되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 질화티타늄(TiN)이 증착 되는 속도가 느려 증착율이 떨어지므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다.
펄스직류전원의 전압은 0 V보다 크고 600 V 이하인 것이 바람직하며, 금속이 갖는 고유 색상 외에 다양한 색상을 구현하도록 제3층(130)의 두께를 1-500 나노미터 범위 내에서 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 펄스직류전원은 RF 전원에 비하여 증착율이 좋으나 DC 전원에 비해 증착율이 떨어지므로, 제 4 진공 챔버(510) 이후에 제 4 진공 챔버(510)와 동일한 조건의 챔버를 적어도 하나 더 마련하여 질화티타늄(TiN)을 증착하는 공정을 수행할 수 있다.
이하, 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법은 다층 박막 제조장치를 이용해 수행될 수 있으며, 플라즈마 처리를 하여 플라스틱 대상체의 표면을 개질하는 공정과, 플라스틱 대상체에 제1층을 증착하는 공정과, 제1층에 제2층을 증착하는 공정과, 제2층에 제3층을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라즈마 처리 및 다층 박막 증착은 스퍼터링 공법을 적용하여 수행될 수 있음은 전술한 바와 같다. 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법은 도 1의 구성과는 다른 다층 박막 제조장치를 이용해 수행되며, 이하, 본 실시 예가 적용되는 스퍼터링 증착장치의 구성을 설명한 후 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착장치(200a)의 예시도 이다.
도 3을 참조하면, 스퍼터링 증착장치(200a)는 복수의 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a)와, 진공 펌프(214a, 314a, 414a, 514a)와, 가스 공급 시스템(220a, 320a, 420a, 520a)과, 레일(201a)과, 타겟 시료(334a, 434a, 534a)와, 건(gun)(330a, 430a, 530a)과, 복수개의 마그네트론(340a, 440a, 540a)을 포함할 수 있다. 복수의 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a)와, 진공 펌프(214a, 314a, 414a, 514a)와, 건(gun)(330a, 430a, 530a)과, 복수개의 마그네트론(340a, 440a, 540a)은 도 1의 구성과 실질적으로 동일하며 이하 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.
가스 공급 시스템(220a, 320a, 420a, 520a)은 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a)의 일측에 마련될 수 있고, 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a) 내부로 가스를 공급할 수 있다.
가스 공급 시스템(220a, 320a, 420a, 520a)은 이온화 시킬 아르곤(Ar) 가스가 저장되는 방전 가스 챔버(222a, 322aa, 422a, 522aa)와, 플라즈마 화학증착을 위해 처리가스로 마련된 질소(N2) 또는 산소(O2) 가스가 저장되는 처리 가스 챔버(322ba, 522ba)와, 진공 챔버와(210a, 310a, 410a, 510a) 가스 챔버(222a, 322aa, 322ba, 422a, 522aa, 522ba)를 연결하는 질량유량계(224a, 324a, 424a, 524a)와, 가스 챔버(222a, 322aa, 322ba, 422a, 522aa, 522ba)로부터 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a)에 유입되는 가스를 조절하는 조절 벨브(226a, 326a, 426a, 526a)를 포함할 수 있다.
레일(201a)은 진공 챔버(210a, 310a, 410a, 510a)의 상부에 마련되며, 증착 시키고자 하는 대상을 이동시킨다. 증착 시키고자 하는 대상은 평면 플라스틱 대상체일 수 있으며, 표면의 일부에 곡면을 포함하거나 돌출부를 포함하는 플라스틱 소재를 포함하는 부품일 수도 있고, 금속 소재로 형성된 부품일 수도 있다. 도 3 내지 도 4d에서는 평면 형상의 플라스틱 대상체(100a)를 예로 들어 도시하였다.
타겟 시료(334aa, 334ba, 434a, 534aa, 534ba)는 진공 챔버(310a, 410a, 510a) 내부에 마련되고, 증착시키고자 하는 대상의 맞은편에 위치한다. 전술한 바와 같이 증착 시키고자 하는 대상은 평면 또는 곡면의 형태일 수 있으며, 증착 대상의 형태에 따라 복수개의 타겟 시료(334aa, 334ba, 434a, 534aa, 534ba)가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 진공 챔버(310a) 내부에 마련되어 제1층(110a)을 형성하는 타겟 시료(334aa, 334ba)와 제4 진공 챔버(510a) 내부에 마련되어 제3층(130a)을 형성하는 타겟 시료(534aa, 534ba)는 복수개로 제공될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시한 스퍼터링 증착장치(200a)를 이용하여 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법은 플라스틱 대상체(100a)의 표면을 개질하는 공정과, 플라스틱 대상체(100a)에 제1층(110a)을 증착하는 공정과, 제1층(110a)에 제2층(120a)을 증착하는 공정, 그리고 제2층(120a)에 제3층(130a)을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라스틱 대상체(100a)에 제1층(110a)을 증착하는 공정은, 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 성분으로 제공되는 타겟 시료(334aa)와 규소(Si)를 타겟 시료(334ba)로 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 반응 가스를 주입하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200a)에 전원을 인가하고 타겟 시료(334aa, 334ba)와 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 제1층(110a)에 제2층(120a)을 증착하는 공정은, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 재료를 타겟 시료(434a)로 제공하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200a)에 전원을 인가하는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 제2층(120a)에 제3층(130a)을 증착하는 공정은, 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 성분으로 제공되는 타겟 시료(534aa)와 규소(Si)를 타겟 시료(534ba)로 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 반응 가스를 주입하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200a)에 전원을 인가하고 타겟 시료(534aa, 534ba)와 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
이하, 플라스틱 대상체(100a) 상에 산화 크롬(CrO) 및 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제1층(110a)과, 크롬(Cr)을 포함하는 제2층(120a) 및 산화 크롬(CrO) 및 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제3층(130a)을 포함하는 다층 박막을 제조하는 과정을 예로 들어 다층 박막 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 가공된 플라스틱 대상체(100a)를 스퍼터링 증착장치(200a)의 제 1 진공 챔버(210a)로 이송시키고, 적정 조건의 플라즈마를 조사하여 플라스틱 대상체(100a)의 표면을 개질 하는 공정을 거친다.
이때, 제 1 전원공급부(235a)를 통해 건에 전원을 공급하여 음의 전기장을 생성시키면 제 1 진공 챔버(210a) 내에 방전이 시작되어 플라즈마가 발생하게 된다. 플라즈마의 발생 과정, 방전 가스 및 전원공급장치와 관련한 설명은 도 2a의 설명과 동일하며 이하 중복되는 설명은 생략한다.
표면 개질이 완료되면 스퍼터링 방식을 통해 다층 박막을 플라스틱 대상체(100a)에 증착하는 공정이 수행된다.
일 실시예에 따른 다층 박막 제조방법은 플라스틱 대상체(100a)에 제1층(110a)과, 제2층(120a) 그리고 제3층(130a)을 증착하는 것을 포함한다. 이를 통해, 다층 박막이 증착된 제품의 표면이 비전도성의 성질이 구현될 수 있다.
이하, 플라스틱 대상체(100a)에 산화 크롬(CrO) 및 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제1층(110a)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
산화 크롬(CrO) 및 이산화 규소(SiO2)를 증착하기에 앞서, 도 4b에 도시한 바와 같이 플라즈마 처리된 플라스틱 대상체(100a)를 제 2 진공 챔버(310a)의 상부에 장착시키고, 하부에 타겟 시료(334aa, 334ba)로 크롬(Cr)과 규소(Si)를 마련할 수 있다.
다음으로, 진공펌프(314a)에 의해 제 2 진공 챔버(310a)를 진공상태로 유지시키면서 질량유량계(326a)를 조절하여 제 2 진공 챔버(310a) 내에 아르곤(Ar) 가스 및 산소(O2) 가스를 유입시킨다.
다음으로, 제 2 전원공급부(335a)를 통해 건(330a)에 전원을 공급하고 방전이 시작되어 전술한 반응식 1 및 이하 반응식 5와 같은 반응이 일어나 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스가 동시에 이온화된 플라즈마가 형성되도록 한다.
반응식 5
O2 → 2O+ + 2-
이 때 모든 산소(O2) 가스가 이온화 되는 것은 아니고, 일부는 분자 상태로 존재하고 일부는 이온화된 상태로 존재하게 된다.
이온화된 아르곤 이온(Ar+) 및 산소 이온(O+)은 전기장의 힘을 받아 음극으로 작용하는 크롬(Cr) 타겟 시료(334aa)와 규소(Si) 타겟 시료(334ba) 쪽으로 가속되어 끌려가게 되고 가속된 아르곤 이온(Ar+)이 크롬 타겟 시료(334aa)와 규소 타겟 시료(334ba)에 충돌하여 크롬 타겟 시료(334aa)와 규소 타겟 시료(334ba)의 표면에 에너지를 전달하고 그 에너지로 인해 크롬 타겟 시료(334aa)와 규소 타겟 시료(334ba)에서 크롬 원자(Cr)와 규소 원자(Si)가 튀어나온다.
고에너지를 가지는 크롬(Cr) 원자와 규소 원자(Si)는 제 2 진공 챔버(310a) 내부에 주입된 산소(O2) 가스와 이하의 반응식 6과 같이 반응하여 산화 크롬(CrO)과 이산화규소(SiO2) 성분을 포함하는 제1층(110a)을 생성한다.
반응식 6
2Cr + O2 → 2CrO (1)
Si + O2 → SiO2 (2)
크롬 타겟 시료(334aa)와 규소 타겟 시료(334ba) 쪽으로 가속되어 끌려간 산소 이온(O+) 중 일부는 반응식 7에서 나타난 바와 같이 크롬 타겟 시료(334aa)와 규소 타겟 시료(334ba)의 표면에 충돌하면서 전자를 받아 중성화되고(반응식 7(1)) 일부는 크롬(Cr) 및 규소(Si)와 반응(반응식 7(2), (3))하여 산화크롬(CrO) 과 이산화규소(SiO2)를 형성하기도 한다.
반응식 7
O+ + - → O (1)
O + Cr → CrO (2)
2O + Si → SiO2 (3)
제 2전원공급부(335a)로는 DC전원, 펄스직류전원, RF 전원이 이용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 산화크롬(CrO) 과 이산화규소(SiO2)가 증착되는 속도가 느려 증착율이 떨어지므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 펄스직류전원의 전력 및 증착 시간은 제 1 금속층(110a)이 1-500 나노미터의 두께로 형성되도록 조절되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제 1 층(110a) 상에 크롬(Cr)을 포함하는 제 2 층(120a)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
제 1 층(110a)이 형성되면 제 1 층(110a)에 제 2 층(120a)을 증착하기 위해 도 4c에 도시한 바와 같이 레일(201a)을 따라 플라스틱 대상체(100a)를 이동시켜 제 3 진공 챔버(410a) 내에 장착시킨다. 제 1 층(110a)이 증착된 플라스틱 대상체(100a)가 제 3 진공 챔버(410a) 내에 장착되면, 제 3 진공 챔버(410a)가 진공 상태로 유지되도록 진공 펌프(414a)를 조절하고, 제 3 진공 챔버(410a) 내에 아르곤(Ar) 가스가 유입되도록 질량 유량계(426a)를 조절한다.
이후 제 1 진공 챔버(210a)와 동일한 원리로 플라즈마를 발생시키고, 플러스로 차지된 아르곤 이온(Ar+)이 크롬(Cr) 타겟 시료(434a)에 충돌하여 크롬(Cr) 원자가 튀어나와 크롬(Cr) 성분을 포함하는 제 2 층(120a)을 제 1 층(110a)에 증착시킨다.
제 3 전원공급부(435a)로는 DC전원, 펄스직류전원(Pulsed DC power source), RF 전원(Radio Frequency power source)이 이용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 크롬(Cr) 원자가 증착되는 속도가 느리므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 펄스직류전원의 전력 및 증착 시간은 제 2 층(120a)이 1-500 나노미터의 두께로 형성되도록 조절되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제 2 층(120a) 상에 산화 크롬(CrO) 및 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제 3 층(130a)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
제 2 층(120a)이 형성되면 제 2 층(120a)에 제 3 층(130a)을 증착하기 위해 도 4d에 도시한 바와 같이 레일(201a)을 따라 플라스틱 대상체(100a)를 이동시켜 제 4 진공 챔버(510a) 내에 장착시킨다. 제 1 층(110a)과 제 2 층(120a)이 순차적으로 증착된 플라스틱 대상체(100a)가 제 4 진공 챔버(510a) 내에 장착되면, 제 4 진공 챔버(510a)가 진공 상태로 유지되도록 진공 펌프(514a)를 조절하고, 제 4 진공 챔버(510a) 내에 아르곤(Ar) 가스와 산소 가스가 유입되도록 질량 유량계(526a)를 조절한다.
제 4 진공 챔버(510a)는 제 2 진공 챔버(310a)와 동일한 구성을 가지도록 제공될 수 있다. 이로 인하여 제 3 층(130a)은 상술한 제 1 층(110a)과 동일한 성분으로 제공될 수 있다. 또한, 상술한 제 2 진공 챔버(310a)에서 제 1 층(110a)이 증착되는 과정이 제 4 진공 챔버(510a)에서 동일하게 진행되고, 이로 인하여 제 2 층(120a)에 제 3 층(130a)이 증착되는 과정이 진행될 수 있다. 이에 동일한 설명은 생략한다.
다음으로, 또 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법을 설명한다.
또 다른 실시예에 따른 다층 박막 제조 방법은 다층 박막 제조장치를 이용해 수행될 수 있으며, 플라즈마 처리를 하여 플라스틱 대상체의 표면을 개질하는 공정과, 플라스틱 대상체에 제 1 층을 증착하는 공정과, 제 1 층에 제 2 층을 증착하는 공정, 그리고 제 2 층에 제 3 층을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라즈마 처리 및 다층 박막 증착은 스퍼터링 공법을 적용하여 수행될 수 있음은 전술한 바와 같다. 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법은 도 1의 구성과 유사한 다층 박막 제조장치를 이용해 수행될 수 있다. 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조장치는 도 1의 다층 박막 제조장치에서 각 진공 챔버에 제공되는 타겟시료와 가스 공급 시스템이 상이하고 다른 구성은 동일하게 제공될 수 있다.
이하, 본 실시 예가 적용되는 스퍼터링 증착장치의 구성을 설명한 후 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 다층 박막 제조방법을 수행하기 위한 스퍼터링 증착장치(200b)의 예시도이다.
도 5를 참조하면, 스퍼터링 증착장치(200b)는 복수의 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)와, 진공 펌프(214b, 314b, 414b, 514b)와, 가스 공급 시스템(220b, 320b, 420b, 520b)과, 레일(201b)과, 타겟 시료(334b, 434b, 534b)와, 건(gun)(330b, 430b, 530b)과, 복수개의 마그네트론(340b, 440b, 540b)을 포함할 수 있다. 복수의 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)와, 진공 펌프(214b, 314b, 414b, 514b)와, 건(330b, 430b, 530b)과, 복수개의 마그네트론(340b, 440b, 540b)은 도 1의 구성과 실질적으로 동일하며 이하 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.
가스 공급 시스템(220b, 320b, 420b, 520b)은 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)의 측벽에 마련될 수 있고, 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b) 내에 가스를 공급한다.
가스 공급 시스템(220b, 320b, 420b, 520b)은 이온화시킬 아르곤(Ar) 가스가 저장되는 방전 가스 챔버(222b, 322ab, 422b, 522ab)와, 플라즈마 화학증착을 위해 처리가스로 마련된 질소(N2) 또는 산소(O2) 가스가 저장되는 처리 가스 챔버(322bb, 522bb)와, 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)와 가스 챔버(222b, 322ab, 322bb, 422b, 522ab, 522bb)를 연결하는 질량유량계(224b, 324b, 424b, 524b)와, 가스 챔버(222b, 322ab, 322bb, 422b, 522ab, 522bb)로부터 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)에 유입되는 가스를 조절하는 조절 벨브(226b, 326b, 426b, 526b)를 포함할 수 있다.
레일(201b)은 진공 챔버(210b, 310b, 410b, 510b)의 상부에 마련되며, 증착 시키고자 하는 대상을 이동시킨다. 증착 시키고자 하는 대상은 평면 플라스틱 대상체일 수 있으며, 표면의 일부에 곡면을 포함하거나 돌출부를 포함하는 플라스틱 소재를 포함하는 부품일 수도 있고, 금속 소재로 형성된 부품일 수도 있다. 도 5 내지 도 6d에서는 평면 형상의 플라스틱 대상체(100b)를 예로 들어 도시하였다.
타겟 시료(334b, 434b, 534b)는 진공 챔버(310b, 410b, 510b) 내부에 마련되고, 증착시키고자 하는 대상의 맞은편에 위치한다. 전술한 바와 같이 증착 시키고자 하는 대상은 평면 또는 곡면의 형태일 수 있다. 증착 대상의 형태에 따라 타겟 시료(334b, 434b, 534b)는 복수개가 각각 상이한 위치에 마련될 수도 있다
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시한 스퍼터링 증착장치(200b)를 이용하여 다층 박막 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 본 실시 예에 따른 다층 박막 제조 방법은 플라스틱 대상체(100b)의 표면을 개질하는 공정과, 플라스틱 대상체(100b)에 제1층(110b)을 증착하는 공정과, 제1층(110b)에 제2층(120b)을 증착하는 공정, 그리고 제2층(120b)에 제3층(130b)을 증착하는 공정을 포함할 수 있다.
플라스틱 대상체(100b)에 제1층(110b)을 증착하는 공정은, 규소(Si)를 타겟 시료(334b)로 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 반응 가스를 주입하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200b)에 전원을 인가하고 타겟 시료(334b)와 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 제1층(110b)에 제2층(120b)을 증착하는 공정은, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 재료를 타겟 시료(434b)로 제공하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200b)에 전원을 인가하는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 제2층(120b)에 제3층(130b)을 증착하는 공정은, 규소(Si)를 타겟 시료(534b)로 제공하는 공정과, 질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 반응 가스를 주입하는 공정과, 스퍼터링 증착장치(200b)에 전원을 인가하고 타겟 시료(534b)와 반응 가스를 반응시키는 공정을 포함할 수 있다.
이하, 플라스틱 대상체(100b) 상에 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제1층(110b)과, 크롬(Cr)을 포함하는 제2층(120b) 및 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제3층(130b)을 포함하는 다층 박막을 제조하는 과정을 예로 들어 다층 박막 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 가공된 플라스틱 대상체(100b)를 스퍼터링 증착장치(200b)의 제 1 진공 챔버(210b)로 이송시키고, 적정 조건의 플라즈마를 조사하여 플라스틱 대상체(100b)의 표면을 개질 하는 공정을 거친다.
이때, 제 1 전원공급부(235b)를 통해 건에 전원을 공급하여 음의 전기장을 생성시키면 제 1 진공 챔버(210b) 내에 방전이 시작되어 플라즈마가 발생하게 된다. 플라즈마의 발생 과정, 방전 가스 및 전원공급장치와 관련한 설명은 도 2a의 설명과 동일하며 이하 중복되는 설명은 생략한다.
표면 개질이 완료되면 스퍼터링 방식을 통해 다층 박막을 플라스틱 대상체(100b)에 증착하는 공정이 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 박막 제조방법은 플라스틱 대상체(100b)에 제1층(110b)과, 제2층(120b) 그리고 제3층(130b)을 증착하는 것을 포함한다. 이를 통해, 다층 박막이 증착된 제품의 표면이 비전도성의 성질이 구현될 수 있다.
이하, 플라스틱 대상체(100b)에 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제1층(110b)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
이산화 규소(SiO2)를 증착하기에 앞서, 도 6b에 도시한 바와 같이 플라즈마 처리된 플라스틱 대상체(100b)를 제 2 진공 챔버(310b)의 상부에 장착시키고, 하부에 타겟 시료(334b)로 규소(Si)를 마련할 수 있다.
다음으로, 진공 펌프(314b)에 의해 제 2 진공 챔버(310b)를 진공상태로 유지시키면서 질량유량계(326b)를 조절하여 제 2 진공 챔버(310b) 내에 아르곤(Ar) 가스 및 산소(O2) 가스를 유입시킨다.
다음으로, 제 2 전원공급부(335b)를 통해 건(330a)에 전원을 공급하고 방전이 시작되어 전술한 반응식 1 및 반응식 5와 같은 반응이 일어나 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스가 동시에 이온화된 플라즈마가 형성되도록 한다.
이 때 모든 산소(O2) 가스가 이온화 되는 것은 아니고, 일부는 분자 상태로 존재하고 일부는 이온화된 상태로 존재하게 된다.
이온화된 아르곤 이온(Ar+) 및 산소 이온(O+)은 전기장의 힘을 받아 음극으로 작용하는 규소(Si) 타겟 시료(334b) 쪽으로 가속되어 끌려가게 되고 가속된 아르곤 이온(Ar+)이 규소 타겟 시료(334b)에 충돌하여 규소 타겟 시료(334b)의 표면에 에너지를 전달하고 그 에너지로 인해 규소 타겟 시료(334b)에서 규소 원자(Si)가 튀어나온다.
고에너지를 가지는 규소 원자(Si)는 제 2 진공 챔버(310b) 내부에 주입된 산소(O2) 가스와 전술한 반응식 6(2)과 같이 반응하여 이산화규소(SiO2) 성분을 포함하는 제1층(110b)을 생성한다.
규소 타겟 시료(334b) 쪽으로 가속되어 끌려간 산소 이온(O+) 중 일부는 전술한 반응식 7에서 나타난 바와 같이 규소 타겟 시료(334b)의 표면에 충돌하면서 전자를 받아 중성화되고(반응식 7(1)) 일부는 규소(Si)와 반응(반응식 7(3))하여 이산화규소(SiO2)를 형성하기도 한다.
제 2 전원공급부(335b)로는 DC전원, 펄스직류전원, RF 전원이 이용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 이산화규소(SiO2)가 증착되는 속도가 느려 증착율이 떨어지므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 펄스직류전원의 전력 및 증착 시간은 제 1 금속층(110b)이 1-500 나노미터의 두께로 형성되도록 조절되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제 1 층(110b) 상에 크롬(Cr)을 포함하는 제 2 층(120b)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
제 1 층(110b)이 형성되면 제 1 층(110b)에 제 2 층(120b)을 증착하기 위해 도 6c에 도시한 바와 같이 레일(201b)을 따라 플라스틱 대상체(100b)를 이동시켜 제 3 진공 챔버(410b) 내에 장착시킨다. 제 1 층(110b)이 증착된 플라스틱 대상체(100b)가 제 3 진공 챔버(410b) 내에 장착되면, 제 3 진공 챔버(410b)가 진공 상태로 유지되도록 진공 펌프(414b)를 조절하고, 제 3 진공 챔버(410b) 내에 아르곤(Ar) 가스가 유입되도록 질량 유량계(426b)를 조절한다.
이후 제 1 진공 챔버(210b)와 동일한 원리로 플라즈마를 발생시키고, 플러스로 차지된 아르곤 이온(Ar+)이 크롬(Cr) 타겟 시료(434b)에 충돌하여 크롬(Cr) 원자가 튀어나와 크롬(Cr) 성분을 포함하는 제 2 층(120b)을 제 1 층(110b)에 증착시킨다.
제 3 전원공급부(435b)로는 DC전원, 펄스직류전원(Pulsed DC power source), RF 전원(Radio Frequency power source)이 이용될 수 있는데, 이 중 DC 전원은 증착되는 층의 밀도가 높지 않으며, RF 전원은 크롬(Cr) 원자가 증착되는 속도가 느리므로 펄스직류전원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 펄스직류전원의 전력 및 증착 시간은 제 2 층(120b)이 1-500 나노미터의 두께로 형성되도록 조절되는 것이 바람직하다.
다음으로, 제 2 층(120b) 상에 이산화 규소(SiO2)를 포함하는 제 3 층(130b)을 증착하는 공정에 대해 상세하게 설명한다.
제 2 층(120b)이 형성되면 제 2 층(120b)에 제 3 층(130b)을 증착하기 위해 도 6d에 도시한 바와 같이 레일(201b)을 따라 플라스틱 대상체(100b)를 이동시켜 제 4 진공 챔버(510b) 내에 장착시킨다. 제 1 층(110b)과 제 2 층(120b)이 순차적으로 증착된 플라스틱 대상체(100b)가 제 4 진공 챔버(510b) 내에 장착되면, 제 4 진공 챔버(510b)가 진공 상태로 유지되도록 진공 펌프(514b)를 조절하고, 제 4 진공 챔버(510b) 내에 아르곤(Ar) 가스와 산소 가스가 유입되도록 질량 유량계(526b)를 조절한다.
제 4 진공 챔버(510b)는 제 2 진공 챔버(310b)와 동일한 구성을 가지도록 제공될 수 있다. 이로 인하여 제 3 층(130b)은 상술한 제 1 층(110b)과 동일한 성분으로 제공될 수 있다. 또한, 상술한 제 2 진공 챔버(310b)에서 제 1 층(110b)이 증착되는 과정이 제 4 진공 챔버(510b)에서 동일하게 진행되고, 이로 인하여 제 2 층(120b)에 제 3 층(130b)이 증착되는 과정이 진행될 수 있다. 이에 동일한 설명은 생략한다.
다음으로, 플라스틱 대상체 표면에 다층 박막이 형성된 플라스틱 부재에 대해 설명한다.
먼저, 도 1의 다층 박막 제조장치(200)를 통해 제조된 플라스틱 부재에 대해 도 7을 참조해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱 부재의 구조를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이 플라스틱 부재는 플라스틱 대상체(100)에 증착된 제1층(110)과, 제1층(110)에 증착된 제2층(120) 그리고 제2층(120)에 증착된 제3층(130)을 포함할 수 있다.
플라스틱 대상체(100)는 플라즈마 처리를 하여 이물질이 없이 매끄러우며, 평면 형상 또는 곡면 형상으로 마련될 수 있다.
제1층(110)은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1층(110)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
제2층(120)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2층(120)은 플라스틱 대상체(100)에 금속성을 구현하도록 마련되는 층으로, 전술한 원소 외에 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 생각할 수 있는 범위 내에서 반사율이 높은 재료를 포함할 수 있다.
제3층(130)은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3층(130)은 제1층(110)과 동일한 성분을 포함하도록 마련될 수 있다. 제3층(130)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
플라스틱 부재는 금속성을 가지는 제2층(120)의 양측으로 금속이 질소 또는 산소와 결합되도록 플라즈마 처리된 제1층(110)과 제3층(130)이 형성되어 비전도성 성질을 가질 수 있다. 이로 인하여 플라스틱 부재는 비전도성 표면을 가지므로, 플라스틱 부재와 무선 통신 장치 또는 센서를 포함하는 전자 제품에서 무선 통신 및 센싱의 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 3의 다층 박막 제조장치(200a)를 통해 제조된 플라스틱 부재에 대해 도 8을 참조해 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라스틱 부재의 구조를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 플라스틱 부재는 플라스틱 대상체(100a)에 증착된 제1층(110a)과, 제1층(110a)에 증착된 제2층(120a) 그리고 제2층(120a)에 증착된 제3층(130a)을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 플라스틱 부재는 도 7에 도시된 플라스틱 부재와 비교하여 제1층(110a) 및 제3층(130a)의 성분이 상이하고, 나머지는 동일하게 마련될 수 있다. 이하에서는 도 7에 도시된 플라스틱 부재와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
플라스틱 대상체(100a)는 플라즈마 처리를 하여 이물질이 없이 매끄러우며, 평면 형상 또는 곡면 형상으로 마련될 수 있다.
제1층(110a)은 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)과 같은 무기물을 포함하고, 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1층(110a)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
제2층(120a)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2층(120a)은 플라스틱 대상체(100a)에 금속성을 구현하도록 마련되는 층으로, 전술한 원소 외에 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 생각할 수 있는 범위 내에서 반사율이 높은 재료를 포함할 수 있다.
제3층(130a)은 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)과 같은 무기물을 포함하고, 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3층(130a)은 제1층(110a)과 동일한 성분을 포함하도록 마련될 수 있다. 제3층(130a)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
플라스틱 부재는 금속성을 가지는 제2층(120a)의 양측으로 금속이 질소 또는 산소와 결합되도록 플라즈마 처리된 제1층(110a)과 제3층(130a)이 형성되어 비전도성 성질을 가질 수 있다. 이로 인하여 플라스틱 부재는 비전도성 표면을 가지므로, 플라스틱 부재와 무선 통신 장치 또는 센서를 포함하는 전자 제품에서 무선 통신 및 센싱의 품질을 향상시킬 수 있다.
먼저, 도 5의 다층 박막 제조장치(200b)를 통해 제조된 플라스틱 부재에 대해 도 9를 참조해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱 부재의 구조를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이 플라스틱 부재는 플라스틱 대상체(100b)에 증착된 제1층(110b)과, 제1층(110b)에 증착된 제2층(120b) 그리고 제2층(120b)에 증착된 제3층(130b)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 플라스틱 부재는 도 7에 도시된 플라스틱 부재와 비교하여 제1층(110b) 및 제3층(130b)의 성분이 상이하고, 나머지는 동일하게 마련될 수 있다. 이하에서는 도 7에 도시된 플라스틱 부재와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
플라스틱 대상체(100b)는 플라즈마 처리를 하여 이물질이 없이 매끄러우며, 평면 형상 또는 곡면 형상으로 마련될 수 있다.
제1층(110b)은 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)과 같은 무기물을 포함할 수 있다. 제1층(110b)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
제2층(120b)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2층(120b)은 플라스틱 대상체(100b)에 금속성을 구현하도록 마련되는 층으로, 전술한 원소 외에 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 생각할 수 있는 범위 내에서 반사율이 높은 재료를 포함할 수 있다.
제3층(130b)은 질화규소(Si3N4) 또는 이산화규소(SiO2)과 같은 무기물을 포함할 수 있다. 제3층(130b)은 제1층(110b)과 동일한 성분을 포함하도록 마련될 수 있다. 제3층(130b)은 금속이 갖는 고유 색상 이외에 다양한 색상을 구현하도록 마련되는 층으로, 막 두께의 파장영역을 제어하여 빛의 반사에 의한 간섭 무늬를 조절하여 다양한 색조 표현을 실현할 수 있다.
플라스틱 부재는 금속성을 가지는 제2층(120b)의 양측으로 금속이 무기물을 포함하도록 플라즈마 처리된 제1층(110b)과 제3층(130b)이 형성되어 비전도성 성질을 가질 수 있다. 이로 인하여 플라스틱 부재는 비전도성 표면을 가지므로, 플라스틱 부재와 무선 통신 장치 또는 센서를 포함하는 전자 제품에서 무선 통신 및 센싱의 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 전술한 다층 박막 제조 방법 및 플라스틱 부재의 구조가 적용된 전자 제품에 대해 설명한다.
전자 제품은 하우징 및 하우징의 표면 전부 또는 일부에 결합된 다층 박막을 포함한다. 다층 박막은 플라스틱 하우징 표면에 깊은 금속감을 구현할 수 있으며, 전술한 구조와 동일한 구조가 적용될 수 있다.
예를 들어, 일 예에 따른 다층 박막은 하우징의 표면 전부 또는 일부에 결합되고, 도 7에 도시된 바와 같이 제1층(110)과 제1층(110)에 결합된 제2층(120) 그리고 제2층(120)에 결합된 제3층(130)을 포함할 수 있다. 또한, 전자 제품에 포함된 다층 박막은 도 8에 도시된 제1층(110a)과 제1층(110a)에 결합된 제2층(120a) 그리고 제2층(120a)에 결합된 제3층(130a)을 포함할 수 있고, 도 9에 도시된 제1층(110b)과 제1층(110b)에 결합된 제2층(120b) 그리고 제2층(120b)에 결합된 제3층(130b)을 포함할 수 있다. 다층 박막의 구조 및 그 성분과 관련해 도 7 내지 9와 중복되는 설명은 생략한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 7에 도시된 다층 박막을 포함하는 다수의 전자 제품에 대하여 설명한다. 후술하는 전자 제품에 도 8의 다층 박막이나 도 9의 다층 박막이 제공될 수 있음은 물론이다.
하우징은 부품을 수용하는 케이스나 기구를 포용하는 프레임 등 모든 기계 장치를 둘러싸고 있는 상자 모양의 부분으로, 하우징의 액세서리를 포함하는 개념일 수 있다. 또한, 하우징의 액세서리란 티브이의 베젤부, 티브이의 스텐드, 통신기기의 베젤부와 같이 외관을 형성하는 하우징의 일 부분을 포함하는 개념 또는 전자제품의 부품을 포함하는 개념으로 정의될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일 실시 예에 따른 전자제품에 대해 상세하게 설명한다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 티브이(600)를 도시한 도면이다.
다층 박막은 제1층(110)과, 제2층(120) 및 제3층(130)을 포함할 수 있다.
티브이(600)는 다층 박막이 형성된 베젤부(610)와, 다층 박막이 형성된 스텐드부(620a, 620b, 620c)를 포함할 수 있다. 베젤부(610)와 스텐드부(620a, 620b, 620c)에 형성된 다층 박막은 비전도성으로 제공되므로, 티브이(600)에 마련된 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 베젤부(610)와 스텐드부(620a, 620b, 620c)에 형성된 다층 박막은 티브이(600)에 마련된 무선 통신 장치의 무선 통신 효율을 향상시킬 수도 있다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징을 포함하는 통신기기(700)를 도시한 사시도이며, 도 12는 그 배면을 도시한 배면도 이다.
다층 박막은 제1층(110)과, 제2층(120) 및 제3층(130)을 포함할 수 있다.
통신기기(700)는 하우징에 의해 외관이 형성된다. 하우징은 통신기기(700)의 베젤부(710) 및 통신기기(700)의 케이스부(720)를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 하우징에 형성된 다층 박막은 비전도성으로 제공되므로, 통신기기(700)의 무선 통신 효율을 향상시킬 수도 있다. 또한, 하우징에 형성된 다층 박막은 통신기기(700)에 마련된 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 세탁기(800)를 도시한 도면이다.
다층 박막은 제1층(110)과, 제2층(120) 및 제3층(130)을 포함할 수 있다.
세탁기(800)는 하우징(810)에 의해 외관이 형성되며, 상부에 마련된 도어(811)에 의해 개폐 가능하다. 하우징(810)은 도어(811)를 포함하는 넓은 개념으로 이해될 수 있으며, 하우징(810)에 형성된 다층 박막은 비전도성으로 제공되므로, 세탁기(800)에 마련된 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 하우징(810)에 형성된 다층 박막은 세탁기(800)에 마련된 무선 통신 장치의 무선 통신 효율을 향상시킬 수도 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 전자제품의 예로 도 7에 도시된 다층 박막이 표면에 증착된 하우징에 의해 외관이 형성된 냉장고(900)를 도시한 도면이다.
다층 박막은 제1층(110)과, 제2층(120) 및 제3층(130)을 포함할 수 있다.
냉장고(900)는 하우징(910)에 의해 외관이 형성되며, 전면에 마련된 도어(911)에 의해 개방 가능하다. 하우징(910)은 도어(911)를 포함하는 넓은 개념으로 이해될 수 있다. 하우징(910)에 포함된 다층 박막은 비전도성으로 제공되므로, 냉장고(900)에 마련된 무선 통신 장치의 무선 통신 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 하우징(910)에 포함된 다층 박막은 냉장고(900)에 마련된 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수도 있다.
이상으로, 다층 박막의 제조 방법, 다층 박막이 형성된 플라스틱 부재 및 이를 포함하는 전자 제품의 실시 예를 설명하였다. 발명의 기술적 사상이 전술한 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100, 100a, 100b : 플라스틱 대상체
110, 110a, 110b : 제1층
120, 120a, 120b : 제2층
130, 130a, 130b : 제3층
200, 200a, 200b : 다층 박막 증착장치 (스퍼터링 증착장치)
201, 201a, 201b : 레일
204, 204a, 204b : 지그
210, 210a, 210b : 제 1 진공 챔버
310, 310a, 310b : 제 2 진공 챔버
410, 410a, 410b : 제 3 진공 챔버
510, 510a, 510b : 제 4 진공 챔버
214, 314, 414, 514 214a, 314a, 414a, 514a, 214b, 314b, 414b, 514b : 진공펌프
220, 320, 420, 520, 220a, 320a, 420a, 520a, 220b, 320b, 420b, 520b : 가스 공급 시스템
330, 430, 530, 330a, 430a, 530a, 330b, 430b, 530b : 건
340, 440, 540, 340a, 440a, 540a, 340b, 440b, 540b : 마그네트론
600 : 티브이(TV)
700 : 통신기기
800 : 세탁기
900 : 냉장고

Claims (18)

  1. 비전도성 물질을 포함하고, 대상체에 결합되는 제1층;
    금속성 물질을 포함하고, 상기 제1층에 결합되는 제2층; 및
    비전도성 물질을 포함하고, 상기 제2층에 결합되는 제3층;을 포함하고,
    상기 제3층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2층은 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 다층 박막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 다층 박막.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2층 및 상기 제3층은 각각 플라즈마 처리되어 증착되는 다층 박막.
  5. 증착 대상체에 비전도성을 가지는 제1층을 증착하는 공정;
    상기 제1층에 금속성을 가지는 제2층을 증착하는 공정; 및
    알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(SI)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제1 타겟 시료를 다층 박막 제조 장치에 제공함에 따라 상기 제2층에 비전도성을 가지는 제3층을 증착하는 공정;을 포함하고,
    상기 제1층에 금속성을 가지는 제2층을 증착하는 공정은 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 타겟 시료를 상기 다층 박막 제조 장치에 제공하는 공정을 포함하는 다층 박막 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2층에 비전도성을 가지는 상기 제3층을 증착하는 공정은
    질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 상기 다층 박막 제조 장치에 주입하는 공정; 및
    상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하고 상기 제1 타겟 시료와 상기 반응 가스를 반응시키는 공정;을 포함하는 다층 박막 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 증착 대상체에 비전도성을 가지는 상기 제1층을 증착하는 공정은
    알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 규소(Si)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제3 타겟 시료를 상기 다층 박막 제조 장치에 제공하는 공정;
    질소(N2) 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하는 공정; 및
    상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하고 상기 제3 타겟 시료와 상기 반응 가스를 반응시키는 공정;을 포함하는 다층 박막 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1층에 금속성을 가지는 상기 제2층을 증착하는 공정은
    상기 다층 박막 제조 장치에 전원을 인가하는 공정;을 포함하는 다층 박막 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 다층 박막 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 타겟 시료를 제공하는 공정은
    알루미늄(Al), 크롬(Cr), 및 티타늄(Ti)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2a 타겟 시료를 다층 박막 제조 장치에 제공하고,
    규소(Si)를 포함하는 제2b 타겟 시료를 상기 다층 박막 제조 장치에 제공하는 공정;을 포함하는 다층 박막 제조방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제3층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 다층 박막 제조방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 증착 대상체가 플라스틱으로 제공되는 경우에는 상기 증착 대상체의 표면을 플라즈마 처리 하여 개질 하는 공정;을 더 포함하는 다층 박막 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 증착 대상체의 표면을 플라즈마 처리 하여 개질하는 공정은 상기 증착 대상체에 상기 제1층을 증착하는 공정 전에 제공되는 다층 박막 제조방법.
  15. 하우징; 및
    상기 하우징의 표면 전부 또는 일부에 결합된 다층 박막;을 포함하고,
    상기 다층 박막은 상기 하우징에 결합된 제1층과, 상기 제1층에 결합되고 금속성을 가지는 제2층, 그리고 상기 제2층에 결합된 제3층을 포함하고,
    상기 제1층은 비전도성 물질을 포함하며,
    상기 제2층은 금속성을 가지고,
    상기 제3층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2층은 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 전자 제품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1층은 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 질화규소(Si3N4), 이산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(Ti2O3)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 전자 제품.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2층 및 상기 제3층은 각각 플라즈마 처리되어 증착되는 전자 제품.
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