KR20070006991A - 소수성 또는 초소수성 처리를 위하여 상압 플라즈마를이용한 표면코팅방법 - Google Patents

소수성 또는 초소수성 처리를 위하여 상압 플라즈마를이용한 표면코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상압 플라즈마를 이용하여 탄화불소 또는 탄화수소를 대상물체의 표면에 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 대상물체의 표면이 소수성 또는 초소수성을 갖게 하기 위하여 상압하에서 플라즈마를 발생하여 탄화수소 또는 탄화불소를 대상물체의 표면에 코팅하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF 전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 제1 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상압 플라즈마, 소수성, 초소수성, 탄화불소, 탄화수소

Description

소수성 또는 초소수성 처리를 위하여 상압 플라즈마를 이용한 표면코팅방법{SURFACE COATING METHOD FOR HYDROPHOBIC AND SUPERHYDROPHOBIC TREATMENT IN ATMOSPHERIC PRREURE PLASMA}
도 1는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치의 제1 실시예의 개략도,
도 2는 본 발명의 상압 플라즈마 발생장치에 있어서, 롤투롤(Roll to roll) 방식의 시편공급장치의 개념도,
도 3은 본 발명의 상압 플라즈마 발생장치에 있어서, 릴투릴(Reel to reel) 방식의 시편공급장치의 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 상압 플르즈마 발생장치의 제2 실시예의 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 대상물체를 분석한 FT-IR 데이터,
도 6은 본 발명에 따른 대상물체를 처리횟수에 따라 분석한 FT-IR 데이터,
도 7은 골드 필름위에 증착된 초소수성 코팅의 XPS 스펙트럼,
도 8은 CF4-H2-He가스로 처리된 골드 필름의 AFM 이미지,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 초소수성 처리된 대상물체의 접촉각 이미지,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소수성 처리된 대상물체의 접촉각 이 미지,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 초소수성 처리된 필름상에서 물방울의 낙하 이미지,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초소수성 코팅된 필름상의 물방울 이미지와 E-SEM 이미지,
도 13은 물과 물체 표면의 접촉각 예시도,
도 14는 식물 잎의 소수성과 포러스 구조도,
도 15는 탄소나노튜브를 이용한 소수성 처리 이미지.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
400: RF 전원 401: 매칭박스(matching box)
402: 제1전극 404: 유전체
406: 가스 유입구 413: 가스 혼합기
본 발명은 상압 플라즈마를 이용하여 탄화불소 또는 탄화수소를 대상물체의 표면에 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 대상물체의 표면이 소수성 또는 초소수성을 갖게 하기 위하여 상압하에서 플라즈마를 발생하여 탄화수소 또는 탄화불소를 대상물체의 표면에 코팅하는 방법에 관한 것이다.
소수성은 물과 물체와의 관계를 나타내는 것으로서 개념적으로는 물에 친화 력을 가지지 않는 화학적 성질을 의미한다.
도 13은 물과 물체 표면의 접촉각을 도시한 것이다. 소수성이 커질수록 접촉각은 커진다. 예를 들어, 접촉각이 180°가 되면 표면은 초소수성으로 처리가 되었다는 것을 의미하며, 이 경우 물은 물체의 표면상에서 완전한 구형으로 존재한다.
일반적으로 소수성을 가지는 물체는 자연에서 쉽게 관찰된다. 토란잎 또는 연꽃잎이 소수성을 가지는 대표적인 물체이며, Wenzel's와 Cassie's에 의하여 상기 잎의 표면에 존재하는 미세한 포러스(porous) 구조가 소수성의 원인이라는 것이 밝혀졌다. 도 14는 소수성을 가지는 식물 잎과 그 포러스 구조를 나타낸 것이다.
소수성 또는 초소수성을 가지도록 물체의 표면을 처리하는 방법에는 물리적방법 또는 화학적방법이 있다.
도 15는 물리적방법으로 물체의 표면구조를 변형시킨 예이다. 초소수성을 가지도록 하기 위하여 탄소나노튜브를 사용하여 평평한 물체의 표면에 포러스 구조를 형성하였다. 탄소나노튜브의 표면 위에 물방울을 떨어뜨리면 물방울은 거의 원형으로 존재한다.
화학적 방법은 물체의 표면에 불소코팅 등을 하는 것으로 후라이팬 등이 대표적인 예이다. 즉, 소수성 또는 초소수성의 성질을 가지도록 물체 표면의 화학적 조성을 변화시켜 준다. 특히, 탄화불소계열의 폴리머는 화학물질 중에서도 강한 소수성 경향을 보인다.
이러한 화학적 방법에 의하여 소수성 또는 초소수성을 가지도록 물체의 표면을 처리하는 기술은 US4,869,922호, US6,649,222호 및 US5,733,610호 등에 개시되 어 있다.
US4,869,922호에는 소수성을 가지도록 하기 위하여 진공플라즈마를 이용하여 폴리플루오로카본(poly-fluorocarbon)을 물체의 표면에 코팅하는 표면 처리방법이 개시되어 있다. 상기의 특허에서는 1torr의 압력에서 수소가스와 모노머(monomer) C-F계열 가스의 혼합가스를 방전공간 주입하였다. 또한, 27.12MHz의 RF(Radio Frequency) 전원을 40~80W로 5분 ~ 20분 동안 인가하여 20mm×20mm×1mm의 알루미늄 시료의 표면에 폴리플루오로카본으로 코팅하여 시료의 표면을 소수성으로 개질시켰다.
US6,649,222호에는 변조된 글로우 방전 플라즈마를 이용하여 시료의 표면을 초소수성으로 처리하는 방법이 개시되어 있다. 300~400mTorr의 압력에서 13.56MHz의 변조주파수의 전원을 50~75W로 20~90분 동안 인가하였으며, 모노머 C-F계열의 가스를 사용하여 2~20㎠의 넓이의 PE, PP, 실리콘, 유리 및 PET 등의 비금속시료의 표면을 처리하였다.
US5,733,610호에는 대기압에서 소수성을 갖도록 물체의 표면을 처리하는 방법이 개시되어 있다. 대기압에서 3000Hz의 주파수를 사용하여 유기 및 실리콘 웨이퍼 등의 시료의 표면을 처리하였다.
소수성 또는 초소수성을 가지도록 처리하기 위하여 진공 시스템을 이용하는 종래의 기술들은 닫힌 시스템에서만 이루어진다. 따라서 시료가 이동하면서 처리되는 연속 공정 또는 자동화 공정을 수행할 수 없으므로 대량 생산을 필요로하는 산 업분야에 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 진공 시스템을 구비하기 위하여 고가의 진공장비를 구입하여야 하고 이를 유지해야 하므로 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
또한, 고온에서 물성이 변하는 폴리머의 특성상 낮은 온도에서 처리해야 하고, 수초 내로 처리가 이루어짐으로 인하여 미세한 처리를 위한 공정 조건의 조절이 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 대기압에서 소수성을 갖도록 물체의 표면을 처리하는 방법은 아크발생을 억제하기 위하여 배치 시스템(batch system)을 적용해야 하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 소수성 또는 초소수성을 가지도록 하기 위하여 물체의 표면을 처리하는 종래 방법의 문제점을 해소하기 위한 것이다. 본 발명은 진공시스템의 적용없이 상압하에서 소수성 또는 초소수성을 가지도록 물체의 표면을 처리할 수 있도록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배치 시스템(batch system)의 적용없이 상압하에서 물체의 표면을 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF 전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 제1 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 수소 가스는 부피의 비(탄화불소/수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상이며, 상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하며, 상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 표면코팅방법에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고, 상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고, 상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단을 더 포함하고, 상기 통로는 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성된 버퍼공간과, 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성되며 일측이 상기 방전공간으로 개방된 혼합공간과, 상기 버퍼공간에서 상기 혼합공간의 내벽을 향하도록 연통된 오리피스를 포함하는 것이 가능하다. 이 경우 상기 플라즈마 발생장치는, 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표면코팅방법은 상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고, 상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고, 상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단과, 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함하는 플라즈마 발생장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 측면 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 탄화수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF 전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 제1 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함한다. 이 경우 상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하며, 상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 탄화수소 가스는 부피의 비(탄화불소/탄화수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것이 바람직하며, 상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용할 수 있으며, 상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록 상기 생성된 상압 글로우 플라즈마에 대상물체의 표면을 노출시키는 단계를 포함한다. 이 경우 상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하며, 상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 수소 가스는 부피의 비(탄화불소/수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것이 바람직하며, 상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 글로우 플라즈마 생성 단계에 있어서, 상압 플라즈마 발생 장치는 100KHz 내지 60MHz 범위의 주파수의 RF 전원을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 탄화수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록 상기 생성된 상압 글로우 플라즈마에 대상물체의 표면을 노출시키는 단계를 포함한다. 이 경우 상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하며, 상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 탄화수소 가스는 부피의 비(탄화불소/탄화수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것이 바람직하며, 상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상이고, 상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 소수성 가지도록 대상물체의 표면을 코팅 방법은 탄화수소 가스 및 비활성가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되 어 대상물체의 표면에 탄화수소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함한다. 이 경우 상기 탄화수소는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하며, 상기 반응가스는 비활성가스의 부피가 90%이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 비활성가스는 부피 60%이상이 헬륨, 아르곤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 표면코팅방법은 상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고, 상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고, 상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단을 더 포함하고, 상기 통로는 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성된 버퍼공간과, 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성되며 일측이 상기 방전공간으로 개방된 혼합공간과, 상기 버퍼공간에서 상기 혼합공간의 내벽을 향하도록 연통된 오리피스를 포함하는 것 플라즈마 발생장치를 사용할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생장치는 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표면코팅방법은 상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 봉형상이고, 상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고, 상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단과 상기 제1 전극에 연결된 커패시터을 더 포함하는 플라즈마 발생장치를 사용할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생장치는 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 탄화수소 표면 코팅 방법.
이하에서는 본 발명에 따른 소수성 또는 초소수성을 가지도록 물체의 표면을 코팅하는 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 대상물체의 표면을 소수성 또는 초소수성으로 처리하기 위한 상압 플라즈마 발생장치의 구성도이다.
상압 플라즈마 발생장치는 RF(Radio frequency) 전원(400)과, 플라즈마 모듈(405)과, 매칭박스(matching box:401)와, 시편공급수단(422)과, 가스공급수단을 포함한다.
RF 전원(400)은 반응가스를 이온화시켜 플라즈마 상태로 만들기 위하여 필요한 전기에너지를 공급하며, 메칭박스(401)는 상기의 RF 전원(400)에서 공급된 전기에너지를 안정적인 주파수대의 전기에너지로 플라즈마 모듈(405)에 공급한다.
가스공급수단은 가스공급관(410, 411, 412)과, 가스혼합기(413)를 구비하고 있다. 가스공급관(410, 411, 412)은 플라즈마를 발생하고 소수성 또는 초소수성 가지도록 대상물체의 표면을 처리하기 위하여 필요한 가스를 공급하며, 다수 개의 관으로 구성될 수 있다. 가스혼합기(413)는 가스공급관(410, 411, 412)에서 유입된 가스를 혼합하여 반응가스를 만들며, 상기의 반응가스를 플라즈마 모듈(405)에 공급한다.
플라즈마 모듈(405)은 제1전극(402)과, 제2전극(403)과, 유전체(404)와, 가 스공급통로(407)와, 방전공간(406)을 구비한다.
제1전극(402)은 RF 전원(400)으로부터 전기에너지를 공급받기 위하여 메칭박스(401)와 연결되어 있으며, 유전체(404)로 덮여있다. 제2전극(403)은 접지와 연결되어 있으며, 방전공간(406)을 형성하기 위하여 제1전극(402)과 일정거리 이격되어 있다. 가스공급통로(407)는 가스혼합기(413)에서 공급된 반응가스를 수용하며, 방전공간(406)에 반응가스를 공급한다. 방전공간(406)에 반응가스가 유입된 후 제1전극(402)에 전기에너지가 공급되면, 제1전극(402)과 제2전극(403) 사이의 전압에 의하여 방전공간(406)에서 반응가스는 글로우 방전을 하여 순간적으로 플라즈마 상태로 만들어진다.
시편공급수단(421)은 표면처리 할 대상물체(420)를 제1전극(402)의 하부에 공급한다. 방전공간(406)에서 발생된 플라즈마 상태의 반응가스는 유동하여 제1전극(402)의 하부로 흘러나간다. 이때 대상물체(420)를 방전공간(406)의 출구 측의 제1전극(402) 하부에 위치시키면, 대상물체(420)의 표면 위로 플라즈마 전이가 발생한다.
대상물체(420)의 공급방식에는 스캔(scan), 롤투롤(Roll to roll) 및 릴투릴(Reel to reel) 등의 방법이 있다.
도 2는 롤투롤(Roll to roll) 방법에 의하여 대상물체(502)를 제1전극(500)의 하부에 공급하는 공정도이다. 대상물체(502)는 롤러(503)를 타고 이동하며, 제1전극(500)과 접지극(504)사이에 전이된 플라즈마(501)에 직접 노출됨으로써 소수성 또는 초소수성 처리가 된다. 이때 전극과 대상물체 사이의 거리는 1mm~10mm 정도이 다. 접지극(504)은 롤러의 높이보다 약간의 단차를 갖고 낮게 설치됨으로써 대상물체와 접지극(504)사이에 갭(Gap:505)을 형성하게 되는데, 이는 대상물체 밑면이 접지극(504)에 닿지 않도록 하여, 대상물체가 원할하게 이송되도록 한다.
도 3은 릴투릴(Reel to reel) 방법에 의하여 대상물체(602)를 제1전극(600)의 하부에 공급하는 공정도이다. 대상물체(602)는 롤러(603)를 타고 이동하며, 제1전극(600)과 접지극(604)사이에 전이된 플라즈마(601)에 직접 노출 됨으로써 소수성 또는 초소수성 처리가 된다.
RF 전원은 100KHz~60MHz의 주파수를 갖고 있으며, 매칭박스(401)에 의하여 안정적인 주파수대의 RF 전원이 전극에 인가된다. 제1전극(402)은 유전체(404)로 덮여 있어 아크 발생이 없고, 대상물체의 손상을 막을 수 있다.
대상물체의 표면을 소수성 또는 초소수성 처리를 위하여 사용되는 반응가스는 비활성가스와 작업가스로 구성되어 있다. 비활성가스는 헬륨이 바람직하며 그외 아르곤 또는 네온등을 추가하여 사용할 수 있다. 비활성가스는 반응가스의 전체부피 중 90%이상인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 95.00% 내지 99.99%이어야 한다. 또한, 비활성가스는 부피의 60%이상이 헬륨인 것이 바람직하다.
소수성 또는 접촉각 150°이상인 초소수성을 갖도록 대상물체 표면을 처리하기 위하여 탄화수소가스와 탄화불소가스를 작업가스로 사용한다. 탄화수소가스는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6 , C3H8 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하며, 탄화불소가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으 로부터 선택된 것이 바람직하다. 또한, 작업가스는 탄화수소가스 대신 수소가스나 SiH4가스가 사용될 수 있으며, 탄화불소가스 대신 SF6가스가 사용될 수 있다.
또한, 탄화불소가스의 부피는 수소가스 또는 탄화수소가스 부피의 0.1배 내지 10배 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 대상물체의 표면이 플라즈마 상태의 반응가스에 노출되면, 탄화불소가 폴리플루오르카본(poly-flurorocarbon)의 형태로 대상물체의 표면에 코팅되어 대상물체는 소수성 또는 초소수성의 성질을 가지게 된다. 이때 탄화 수소 계열의 가스는 코팅을 위한 분위기를 조성하게 된다.
소수성을 갖도록 대상물체 표면을 처리하기 위한 다른 작업가스는 탄화수소가스를 사용한다. 대상물체의 표면이 플라즈마 상태의 반응가스에 노출되면 탄화수소가 대상물체의 표면에 코팅되어 대상물체는 소수성의 성질을 가지게 된다.
플라즈마(430)가 방응공간(406)에서 형성되면 대상물체(420)는 시편공급수단(422)에 의하여 제1전극(402)의 하부로 운반되며, 플라즈마는 전이되어 대상물체(420)에 직접 노출된다. 반응가스의 종류에 따라서 대상물체(420)는 소수성 또는 초소수성 처리된다. 대상물체(420)는 시편공급수단(422)에 의하여 정지 상태에서 처리될 수 있으며, 반복작업으로 처리될 수도 있다. 일반적으로 대상물체가 플라즈마의 발생면적보다 작을 경우 대상물체를 정지시켜 플라즈마 처리를 하거나 반복처리를 할 수 있다.
도 4는 플라즈마 발생장치의 다른 실시예이다. 본 실시예의 상압 플라즈마 발생장치는 매칭박스(41)를 통하여 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파전원(40)에 제1 전극 조립체(30)가 전기적으로 연결되어 있고, 제1 전극 조립체(30)에서 일정거리 이격되어 방전공간(15a)을 형성하도록 제2 전극(15)이 배치되어 있다. 제1 전극 조립체(30)와 제2 전극(15) 사이의 방전공간(15a)으로 반응가스를 공급하기 위한 입구(11)가 형성된 가스공급수단(10)은 제1 전극 조립체(30) 및 제2 전극(15a)을 고정하여 지지하도록 되어 있다. 대상물체(M)는 방전공간(15a)을 통과한 반응가스의 흐름의 하류 측에 제1 전극 조립체(30)와 일정거리 이격되어 배치되어 있다. 가스공급수단(10)의 입구(11)는 제1 전극 조립체(30)의 길이방향으로 따라서 연통되도록 형성된 버퍼공간(12)과 통하도록 되어 있다. 또한, 가스공급수단(10)에는 버퍼공간(12)에서 일정거리 이격되어 제1전극 조립체(30)의 길이방향을 따라서 형성되고 방전공간(15a)과 연결된 혼합공간(13a)이 형성되어 있다. 또한, 가스공급수단(10)에는 버퍼공간(12)에서 혼합공간(13a)의 내벽을 향하도록 복수의 오리피스(13)가 형성되어 있다. 또한, 제1전극 조립체(30) 길이가 긴 부재로 일측면에는 전원이 연결되어 있고(그림에서 점선으로 표시된 측면) 반대측면에는 커패시터가 전기적으로 연결되어 접지되어 있다. 또한, 제1전극 조립체(30)는 도전체(32)와 도전체(32)의 외주면을 감싸는 실리콘 수지(31)를 포함한다.
가스공급수단(10)의 입구(11)로 반응가스를 공급하면서 제1전극 조립체(30)에 RF 전원을 인가하면, 먼저 방전공간(15a)에서 제1 플라즈마(P1)가 생성된다. 제1전극 조립체와 제2전극 사이의 간격이 제1전극 조립체와 피처리물체(M)의 표면 사이의 간격보다 작기 때문에, 방전공간(15a)에서 생성된 플라즈마(P1)가 대상물체(M)와 제1전극 조립체 사이의 공간으로 쉽게 전이되어 안정된 표면처리를 위한 플라즈마(P2)를 생성할 수 있게 된다. 특히, 제1전극 조립체의 도전체 측단부에 전기적으로 연결된 커패시터(C1)가 접지되어 있어서, 제1전극 조립체의 길이방향으로 전압이 불균일하게 분포하는 것을 방지하여 안정된 플라즈마(P1, P2)를 생성시킬 수 있다. 상기 커패시터(C1)는 충방전을 통하여 상기 제1전극 조립체에 균일하게 전압이 분포되도록 하며, 상기 전원이 고주파 이므로 접지가 되지 않아도 충방전이 가능하나 바람직하게는 접지되도록 한다. 또한, 입구(11)를 통하여 공급된 반응가스는 1차로 제1전극 조립체(30)의 길이방향을 따라서 형성된 버퍼공간(12)에서 길이방향으로 균일한 압력이 된다. 균일한 압력의 버퍼공간(12)으로부터 복수의 오리피스(13)를 통과하여 공급되는 반응가스는 혼합공간(13)의 내측벽에 충돌한 후에 혼합공간에서 혼합되어 제1전극 조립체(30)의 길이방향을 따라서 2차로 균일한 압력분포를 갖게 된다. 균일한 압력분포를 갖는 혼합공간(13)의 반응가스는 방전공간(15a)으로 공급되어 제1전극 조립체(30)의 길이방향을 따라서 안정된 플라즈마(P1, P2)를 생성하게 된다.
본 실시예의 플라즈마 발생장치는 방전공간에서 플라즈마를 발생시킨 후 플라즈마를 대상물체의 표면 위에 전이 시켜 폴리플루오르카본 또는 탄화수소를 코팅시켰다. 그러나 대상물체를 직접 플라즈마가 발생된 방전공간에 이동시켜 표면처리를 할 수 있다.
대상물체는 액체와 기체를 제외한 금속, 유리, 실리콘 웨이퍼, 산화물, 질화물, 세라믹, 폴리머, 고무, 실리콘, 섬유 중 적어도 어느 하나이거나 이들의 복합재질이면 어떤 것도 가능하다.
이하 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
목적 : 초소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CF4(15 sccm), H2 (5 sccm)
Power : 250W 처리횟수 : 15회
대상물체 : Cu sheet 처리속도 : 10mm/sec.
처리후 접촉각 : 171°
실시예 2
목적 : 초소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CF4(15 sccm), CH4 (5 sccm)
Power : 250W 처리횟수 : 15회
대상물체 : Aluminum sheet 처리속도 : 10mm/sec.
처리후 접촉각 : 168°
실시예 3
목적 : 초소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.), Ar(1ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CF4(10 sccm), H2 (5 sccm)
Power : 250W 처리횟수 : 10회
대상물체 : glass 처리속도 : 10mm/sec.
처리후 접촉각 : 157°
실시예 4
목적 : 초소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CF4(10 sccm), H2 (5 sccm)
Power : 250W 처리횟수 : 20회
대상물체 : polyimide film 처리속도 : 10mm/sec.
처리후 접촉각 : 175°
실시예 5
목적 : 소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CH4(10 sccm)
Power : 200W 처리횟수 : 10회
대상물체 : Cu sheet 처리속도 : 10mm/sec.
처리후 접촉각 : 112°
실시예 6
목적 : 소수성 비활성가스 : He(10ℓ/min.)
주파수 : 13.56MHz 반응가스 : CH4(10 sccm)
Power : 200W 처리횟수 : 10회
대상물체 : glass 처리속도 : 10mm/sec
처리후 접촉각 : 115°
실시예1 내지 실시예6에서 소수성 또는 초소수성을 갖도록 대상물체의 표면처리를 위하여 비활성가스로 헬륨을 사용하였다. 대상물체의 종류에는 금속, 폴리머 계열의 필름 및 유리를 사용하였지만, 상압에서 처리가 이루어지므로 진공 공정에서 문제가 되는 대상물체의 아웃개싱(out-gasing)을 고려할 필요가 없다. 따라서, 실시예에서 개시된 대상물체 이외에도 모든 재질의 대상물체에 적용이 가능하다.
또한, 이외에도 플라즈마는 쉬스(sheath)영역을 갖고 있음으로써, 평판, 침,벌크, 면, 입자 등 다양한 형태의 대상물체의 처리가 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 대상물체의 FT-IR 데이터이다. 특정 파장대에서의 피크는 해당 원소들 간의 결합 형태 및 에너지를 의미하는 것으로 분석한 결과 대상물체에 CF2-, CF3-, CF- 계열의 플르오르카본(fluorocarbon)이 코팅처리된 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 처리횟수에 따른 FT-IR 데이터로서, 처리회수가 거듭할수록 C-F계열의 신호 세기와 C-C계열의 신호 세기가 증가하고 있다.
도 7은 골드 필름위에 증착된 초소수성 코팅의 XPS 스펙트럼이다. 측정 스펙트럼은 3회 처리시 코팅이고, C1s와 F1s에 대한 고해상도 스펙트럼은 3회 및 9회처리에 대한 것이다. 고해상도의 스펙트럼을 다수의 피크를 가진 스펙트럼으로 분해한 결과 다양한 결합에너지를 갖는 탄소 및 플루오르 계열의 원소가 검출됨을 알 수 있다. 삽입된 숫자는 플라즈마 처리횟수를 나타낸 것이다. C1s 와 F1s 스펙트럼은 285.0 eV에서 C-C를 위치시키기 위하여 필요한 양 만큼 보정한다.
도 8은 CF4-H2-He가스로 처리된 골드 필름의 처리횟수에 따른 AFM 이미지이다. 각각 (a) 무처리, (b) 3회, (c)7회 및 (d) 11회 처리되었다. 각 이미지의 전체 대조 크기는 (a) 14.4nm, (b) 44.6nm, (c)64.0nm 및 (d) 79.6nm 이다.
이에 의하면 처리횟수가 반복됨에 따라 표면 거칠기가 증가하며 11회 처리시 나노이하의 표면 거칠기를 갖는다는 것을 알 수 있는데, 일반적으로 진공 공정상에서 처리된 대상물체의 초소수성은 대상물체 표면의 마이크로 이상 되어야 한다는 것을 감안하면 본 발명은 상당히 낮은 표면 거칠기에서도 초소수성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
평균적으로 10mm/sec.의 처리속도로 진행되는 동안 1회 처리시 약 45Å의 폴리 Fluorocarbon이 코팅 되었음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초소수성 처리된 (a)구리, (b) 실리콘 웨이퍼, (c) 알루미늄 및 (d) 슬라이드 글라스 대상물체의 접촉각 이미지를 나타낸 것 이다. 처리속도 및 처리횟수는 각각 10mm/sec, 10회 처리후 이미지이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소수성 처리된 (a) 구리, (b) 실리콘 웨이퍼, (c) 코튼(cotton), (d) 종이 및 (e) 슬라이드 글라스 대상물체의 접촉각 이미지를 나타낸 것이다. 처리속도 및 처리횟수는 각각 10mm/sec, 10회 처리후 이미지이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초소수성 코팅된 gold 필름(상)과, 코튼(cotton) fabric(하)에서의 물방울이 낙하하는 연속 이미지이다. 처음 6개의 연속이미지는 2ms 단위이며, 나머지 두 연속이미지는 6ms 단위이다. 초소수성 코팅된 대상물체에서 물방울은 떨어지고 난 후 대상물체에 붙지 않고 튕겨 올라간다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 초소수성 코팅된 골드 필름위의 물방울 사진(a)과 gold film에 증착된 초소수성 코팅막에서의 응축 물방울의 E-SEM 이미지(b,c)이다. 증기압은 5.54 Torr, 대상물체의 온도는 3.0℃, 스케일바(scale bar)는 각각 100mm(b), 5mm(c)이다.
본 발명은 상압 글로우 방전 플라즈마를 이용하여 대상물체 표면을 소수성 또는 초소수성 처리를 하는 것으로 처리속도 및 처리회수 조절을 통해 용이하게 대상물체 표면을 개질할 수 있다.
그리고, 대상물체의 종류에 따라 스캔방식, 롤투롤 및 릴투릴의 운반 시스템을 선택하여 사용함으로써 폴리플루오르카본(poly-fluorocarbon) 증착속도를 조절할 수 있고, 연속 공정을 이용하면 대면적의 대상물체에도 적용할 수 있어 대상물 체의 크기에 제약이 없다는 장점이 있다.
또한, 열린 공간에서 이루어지는 상압 플라즈마의 처리는 진공플라즈마에 비해 처리 속도가 빨라 시간 및 비용을 절감하여 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (40)

  1. 수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF 전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 제1 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와,
    상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 수소 가스는 부피의 비(탄화불소/수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하며, 상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고,
    상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고,
    상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단을 더 포함하고,
    상기 통로는 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성된 버퍼공간과, 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성되며 일측이 상기 방전공간으로 개방된 혼합공간과, 상기 버퍼공간에서 상기 혼합공간의 내벽을 향하도록 연통된 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고,
    상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고,
    상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단과, 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 탄화불소 표 면 코팅 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치는 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 탄화불소 표면 코팅 방법.
  12. 탄화수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF 전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 제1 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와,
    상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 탄화수소 가스는 부피의 비(탄화불소/탄화수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하며, 상기 대상물체는 상기 제1전극과 1mm 내지 10mm 범위 이내에서 근접되는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  21. 수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성 가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와,
    대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록 상기 생성된 상압 글로우 플라즈마에 대상물체의 표면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 수소 가스는 부피의 비(탄화불소/수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 글로우 플라즈마 생성 단계에 있어서, 상압 플라즈마 발생 장치는 100KHz 내지 60MHz 범위의 주파수의 RF 전원을 사용하는 것을 특징으로 탄화불소 표면 코팅 방법.
  27. 탄화수소 가스와 탄화불소 가스와 비활성가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와,
    대상물체의 표면에 탄화불소 코팅층이 형성되도록 상기 생성된 상압 글로우 플라즈마에 대상물체의 표면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 탄화불소 표면 코팅 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 탄화불소 가스는 CF3, CF4, C2F6, C4F8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 탄화불소 가스와 탄화수소 가스는 부피의 비(탄화불소/탄화수소)가 0.1 내지 10의 범위인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 반응가스에 포함된 비활성가스의 부피는 전체 반응가스 부피의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 비활성가스는 헬륨가스를 포함하고, 헬륨가스의 부피는 전체 비활성가스 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  33. 제27항에 있어서,
    플라즈마를 발생시키기 위하여 100KHz 내지 60MHz 주파수의 RF전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 탄화불소 표면 코팅 방법.
  34. 탄화수소 가스 및 비활성가스를 포함하는 반응가스를 상압 플라즈마 발생장치의 RF전원이 연결된 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 방전공간에 공급하여 상압 글로우 플라즈마를 생성하는 단계와,
    상기 제1전극과 대상물체 사이의 공간에서 상기 방전공간에서 형성된 플라즈마가 전이되어 제2 상압 글로우 플라즈마가 생성되어 대상물체의 표면에 탄화수소 코팅층이 형성되도록, 상기 방전공간을 통과한 반응가스의 흐름의 하류에서 상기 제1전극에 대상물체를 근접시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 표면 코팅 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 탄화수소는 C2H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소 표면 코팅 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 반응가스는 비활성가스의 부피가 90%이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소 표면 코팅 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 비활성가스는 부피 60%이상이 헬륨, 아르곤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소 표면 코팅 방법.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 임의의 형상의 봉형상이고,
    상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고,
    상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단을 더 포함하고,
    상기 통로는 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성된 버퍼공간과, 상기 제1전극의 길이방향을 따라 형성되며 일측이 상기 방전공간으로 개방된 혼합공간과, 상기 버퍼공간에서 상기 혼합공간의 내벽을 향하도록 연통된 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 표면 코팅 방법.
  39. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치의 제1 전극은 일정한 길이를 갖는 봉형상이고,
    상기 제2 전극은 상기 방전공간을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 길이방향을 따라서 일정거리 이격되어 배치되어 있고,
    상기 반응가스를 상기 방전공간에 공급하기 위한 통로가 형성된 가스공급수단과 상기 제1전극에 연결된 커패시터을 더 포함하는 것을 특징으로 탄화수소 표면 코팅 방법.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치는 상기 제1전극에 연결된 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 탄화수소 표면 코팅 방법.
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