KR20100043070A - 플라즈마 증착 기구 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품(14)의 표면을 코팅하는 기구(10)에 있어서, 상기 기구는: 하나 이상의 물품들 각각이 위치될 수 있는 복수의 공정 챔버들(12a, 12b, 12c....12n); 상기 챔버들에서 플라즈마를 형성하기 위해서 상기 공정 챔버들에 활성종을 공급하는 수단(18, 19, 20, 21, 22); 각각의 공정 챔버들과 연관된 복수의 유도 수단(24)(상기 물품의 표면이 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층으로 코팅될 수 있기 위하여, 상기 활성종이 상기 공정 챔버에 공급되면, 플라즈마를 형성하고 이에 관련된 공정 챔버의 내부로 전계를 유도하기 위해 동작하는 각각의 유도 수단); 상기 유도 수단에 시변 전기 전류를 제공하는 수단(26); 및 하나 이상의 챔버들에서의 압력이 상기 챔버들 중 다른 챔버에서의 압력에 무관하게 제어될 수 있기 위하여, 상기 공정 챔버들에서 압력을 선택적으로 제어하는 압력 제어 수단(28)을 포함한다.
Description
본 발명은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 기구에 관한 것이다.
플라즈마 챔버들(plasma chambers)은 반도체 웨이퍼들의 공정에서 특히나 알려져 있다. 전형적으로, 상기와 같은 공정 시스템의 플라즈마 챔버들은 스테인리스 강 또는 알루미늄과 같은 물질로 구성된다. 내부 전기용량성 플레이트들(internal capacitive plates)은 시스템으로 전달된 파워를 최대화시키기 위해 방출을 생성하는데 일반적으로 사용되면서, 한번에 로딩될(loaded) 수 있는 생산량을 최대화시키고 손실을 최소화시킨다. 상기와 같은 배치는 공보된 국제 특허 출원 WO-A-2005/089961에서 개시된다.
미국 특허 US 5,647,913은 플라즈마 반응기의 내부 벽에 접착된 물질을 제거하기 위해 전기용량성 플레이트 셋업(setup)을 사용하는 방법을 기술한다. 또 다른 미국 특허 출원 2007/0034156는 증착 챔버에 의해 둘러싸이고, 소스(source)로부터 이온 처리된 분자를 도입시키는, 증착 진공 챔버를 통한 구멍(aperture)을 포함한 이온 가이드 기구를 사용한다.
유도적으로 연결된 플라즈마들은: 미국 특허 US 5,683,548에 기술된 것과 같이, 일반적으로 식각, 활성 또는 증착을 통해 표면 변형도를 이루기 위해 저압으로 사용될 수도 있다. 문헌에 기술된 다른 공정은 나노-파우더들(powders)(US 특허 출원 2005/0258766), 고온에서의 비결정 탄소막(US 6,423,384) 및 일본 특허 출원 JP 10028836에 개시된 바와 같이, 특정 플루오르화탄소들(fluorocarbons)의 증착 처리의 형태를 포함한다.
추가적인 일례들은 공보된 국제 특허 출원 WO-A-2004/112447에 기술된 바와 같이, 에너지 생성을 위한 연료를 생성하기 위해 탄소질의 성분의 일부 산화 개선을 실행하고, 그리고 고온으로 유도성 있게 연결된 플라즈마(WO-A-2005/007565)를 사용하여 연속적인 생성을 실행할 수 있는 시스템들을 기술한다. 공정에 있어서, 제조 공정에 있는 가공품(work piece)이 물리적으로 또는 화학적으로 변형된 후, 이 가공품은, 요구된 시간 프레임에서 동종의 공정이 일어나도록 하는 구성에 있어서, 평면으로 될 수 있다.
상술된 시스템들은 직물 또는 의류, 신발류, 의료 장치들, 전자 장비, 또는 3 차원의 자동차 또는 항공 우주 산업 부분 등의 플라즈마 개선형 물품들의 작업 처리량(through-put)을 빠르게 해결할 수 없다. 게다가 이들은 상기 물품들의 표면에 극도로 얇게 잘 접착된 폴리머 층을 기술하지 않는다.
유도 코일(들)을 사용한 반도체 공정에 필요한 플라즈마 반응은 가스 충격 및 분열의 높은 레벨을 생성하기에, 그리고 특정 화학 군 기능성을 가진 복합 3D 생산물을 맞추는데 부적당한 파라미터들에서 동작하기에 적합하고, 이때 상기 특정 화학 군 기능성은 제어된 방식으로 유기 분자의 부착을 통해 공급될 수 있다.
플라즈마 시스템들이 더 많은 생산물을 수용하기 위해 큰 체적으로 치수화됨에 따라서, 수분 증기량 및/또는 용제 기체 방출(out-gassing)량은 소기의 동작 압력 및 조건들을 이루기 위한 시간을 지연시키고, 작업 처리 시간을 더 길게 하고 장비당 연 생산량 비율은 낮아진다. 게다가, 전제 공정 시간은 소스와 물품과의 근접성에 따라 극적으로 증가할 수 있고, 이때 상기 소스는 소기의 기술 효과를 제공하기에 필요한 활성종을 발생시킨다.
본 발명에 따라서, 본 발명은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하는 기구를 제공하고, 상기 기구는:
하나 이상의 물품들이 위치될 수 있는 적어도 하나의 공정 챔버;
플라즈마로 형성될 수 있는 종(species)을 상기 적어도 하나의 공정 챔버에 공급하는 수단;
상기 챔버에서 플라즈마를 형성하기에 적합한 전계를 만들기 위해 상기 공정 챔버와 연관되고, 상기 물품의 표면이 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층으로 코팅될 수 있기 위하여, 상기 종이 상기 공정 챔버에 공급되면, 플라즈마를 형성하고 이에 관련된 공정 챔버의 내부로 전계를 만들기 위해 동작가능한, 상기 공정 챔버와 연관된 플라즈마 형성 수단;
상기 플라즈마 형성 수단에 시변 전기 전류(time varying electric current)를 제공하는 수단; 및
하나 이상의 챔버들에서의 압력이 상기 챔버들 중 또 다른 챔버에서의 압력에 무관하게 제어될 수 있기 위하여, 상기 공정 챔버들에서 압력을 선택적으로 제어하는 압력 변화 수단을 포함한다.
이상적으로, 상기 플라즈마 형성 수단은 상기 공정 챔버의 내부로 전계를 유도하기 위해 동작가능한 유도 장치를 포함한다.
대안적으로, 또는 유도 장치 외에도, 플라즈마 형성 수단은 플라즈마를 형성하기 위해 관련된 공정 챔버의 내부로 전계를 형성하기 위해 배치된 전기용량성 장치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 코팅은 얇은 층이되, 두께에 있어 대략 몇 나노미터 또는 수십 나노미터, 전형적으로 100 - 200 나노미터 두께까지의 얇은 층이다. 상기와 같은 코팅은 이하에서 나노-코팅이라 칭한다.
본 발명의 다른 바람직하고, 그리고/또는 선택적인 특징들은 첨부된 청구항에서 정의된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 일례로만 기술될 것이고, 상기 도면에서:
도 1은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 기구의 개략적인 도면이고;
도 2는 도 1의 기구의 공정 챔버의 도면이고;
도 3은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 또 다른 기구의 개략적인 도면이고; 그리고
도 4는 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 추가적인 기구의 개략적인 도면이다.
도 1은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 기구의 개략적인 도면이고;
도 2는 도 1의 기구의 공정 챔버의 도면이고;
도 3은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 또 다른 기구의 개략적인 도면이고; 그리고
도 4는 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 나노-코팅하는 추가적인 기구의 개략적인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 기구(10)는 플라즈마 증착을 이용하여 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하기 위해 제시된다. 기구(10)는 복수의 공정 챔버들(12)(12a, 12b, 12c...12n)을 포함하고, 상기 복수의 공정 챔버들의 각각에는 하나 이상의 물품들(14)이 위치될 수 있다.
국한됨 없이, 상기와 같은 물품들은 직물 또는 의류, 신발류, 기계 장치들, 전자 장비, 배터리들, 필터들 및 여과법 장비(공기 필터들 등), 마이크로 또는 나노 장치들 또는 자동차 또는 항공 우주 부품들일 수 있다.
나노 박막 폴리머 층은 상기 물품이 소수성 또는 소유성(oleophobic)이 되도록 소기의 또는 이점의 기술 효과를 생성할 수 있다.
도 2에서 더 상세하게 도시된 바와 같이, 물품(14)은 챔버(12)의 지그(jig)(16) 상에 위치되어, 상기 물품은 챔버 내에서 배향될 수 있어서, 상기 물품상의 증착은 효과적으로 일어날 수 있거나, 또는 상기 물품은 물품 표면의 모든 나노-코팅을 효과적으로 공정하는 중에 다수의 배향으로 이동될 수 있다. 각 챔버용 경계부는 도면들에서 파선으로 도시된다.
기구(10)는 상기 챔버들에서 플라즈마를 형성하기 위해, 상기 공정 챔버들에게 활성종(active species)을 제공하는 수단을 포함한다. 단량체가 파괴되고 플라즈마를 형성할 시, 활성종은 전형적으로, 물품의 표면 상에 중합 반응(polymerisation)을 하는 단량체 튜브(18)에 저장된 단량체이다. 상기 단량체는 가스 상태이고 튜브(18)에서 압력하에 저장되어, 밸브(20)의 동작으로 단량체가 덕트들(ducts)(22)을 따라서 공정 챔버들(12)로 간다. 밸브들(21)은 가스를 하나 이상의 공정 챔버들(12)로 선택적으로 공급하기 위해 동작가능하다. 운반체 가스(carrier gas)는 단량체를 공정 챔버들로 전달하는 튜브(19)에 저장된다.
복수의 유도 수단(24)은 각각의 공정 챔버들(12)과 연관되고, 상기 물품의 표면이 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층에 코팅될 수 있도록, 활성종이 공정 챔버에 공급되면, 각 유도 수단은 플라즈마를 형성하고 이에 관련된 공정 챔버 내부로 전계를 유도하기 위해 동작가능하다.
제어 수단(26)은 유도 수단의 동작을 제어한다. 제어 수단(26)은 유도 수단(24)에서 시변 전기 전류를 제공하는 수단을 포함한다. 바람직하게는, 제어 수단(26)은 파워 서플라이에 연결된 13.56 ㎒ RF 발생기의 출력을 커플링(couple)하도록 사용되는 파워 미터(power meter) 및 적합한 매칭 유닛(matching unit) 또는 L-C를 더 포함한다. 이 배치는 공정 챔버에서 부분적으로 이온화처리된 가스에 대해서, 전달된 파워의 정재파비(SWR)가 최소화될 수 있게 한다. 펄스화된 플라즈마가 증착하기 위해서, 펄스화된 신호 발생기는 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 배치에 있어서, 각 유도 수단(24)은 와이어 또는 튜브의 형태로 구리와 같은 전기적인 도전성 물질의 코일을 포함한다. 구리의 말단은 도면에서 화살표로 제시된 바와 같이, 제어 수단(26)에 연결된다. 바람직한 배치에 있어서, 유도 수단은 제어 수단(26)과 무선으로 각각 연결될 수 있다.
공정 챔버의 벽들은 유전체 물질로 구성될 수 있다. 석영(quartz) 또는 붕규산 유리(borosilicate glass)가 적합하고 비싸지 않은 유전체 물질들이다. 코일은 챔버 주위에 구리 도전체를 권취하여(winding) 형성된 공정 챔버들(12)의 외부에 있을 수 있다. 대안적으로, 코일들은 공정 챔버들의 벽에 매입될 수 있거나 챔버들의 내부에 구비될 수 있되, 이 후자 구성이 일반적으로 바람직하지 않더라도 그러하게 구비될 수 있는데, 그 이유는 청소하기에 방해되기 때문이다. 공정 챔버들은 금속 물질로 구성될 수 있고, 이 같은 경우, 유도 코일 구성은 챔버의 내부에 있을 수 있고 배치될 수 있어서, 사용에 있어, 챔버의 주요 체적 내에서 자기장을 제공한다. 상기와 같은 유도 코일들은 솔레노이드(solenoid)와 같이 단독으로, 헬름홀츠(Helmholtz) 구성과 같이 한 쌍일 수 있거나, 또는 홀수 또는 짝수의 더 높은 배수를 가질 수 있다. 코일들은 챔버 형상에 적절하도록 수직 또는 수평 모양(aspect)의 원형 단면 또는 직사각형 단면일 수 있다.
기구(10)는 공정 챔버들(12)에 압력을 선택적으로 제어하는 압력 제어 수단(28)을 더 포함하여, 하나 이상의 챔버들의 압력은 다른 임의의 챔버들의 압력과 관계없이 제어될 수 있다. 따라서, 상기 기구는, 예를 들면, 챔버(12a)의 압력이 대기로 되고, 챔버(12b)의 압력이 공정 압력(processing pressure)으로 되고, 챔버(12c)의 압력이 대기로부터 공정 압력까지 감소되도록, 제어된다. 압력 제어 수단(28)은 챔버들에서의 압력을 제어할 수도 있어서, 서로 다른 압력을 요구하는 서로 다른 챔버들의 공정 단계들은 실행될 수 있다.
전형적으로, 플라즈마 증착을 요구하는 압력은 1x10-5 내지 1 토르(torr)(대략 1x10-8 내지 1x10-3 바(bar))의 범위에 있지만, 그러나 이 전형적인 범위 밖의 압력이 요구될 수도 있다.
압력 제어 수단(28)은 상기 공정 챔버들과 유체가 연통하도록 선택적으로 위치될 수 있는 진공 펌핑 수단(30)을 바람직하게 포함하여, 챔버들(12)은 타측에서 일측으로 독립적으로 배기될 수 있다. 단일 펌핑 유닛이 전형적인 공정 압력을 이루기 위해 선택될 수 있지만, 진공 펌핑 수단(30)이 대기로부터 제 1 압력 또는 중간 압력까지 압력을 감소시키는 고압 펌핑, 또는 백킹 유닛(backing unit)(32), 및 제 1 압력으로부터 공정 압력까지 압력을 감소시키는 저압 펌핑 유닛(34)을 포함하는 것이 바람직하다.
고압 펌핑 유닛(32)은 적합하게는 루츠형 펌프(roots pump)일 수 있다. 저압 펌핑 유닛(34)은 적합하게는 터보 분자 펌프(turbo molecular pump)일 수 있다. 상기와 같은 저압 펌핑 유닛의 출구는 정상적으로 대기로 배출할 수 없어서, 상기 출구는 고압 펌핑 유닛의 입구에 연결된다. 그러므로, 통상적으로 저압 펌핑 유닛이 고압 펌핑 유닛(32)에 의해 중간 압력으로 감소될 때까지는 상기 저압 펌핑 유닛(34)은 활성화되지 않는다.
압력 제어 수단(28)은 진공 펌핑 수단(30) 및 공정 챔버들(12)과 일련으로 연결된 사전-배기(pre-evacuation) 챔버 또는 압력 싱크(pressure sink)(36)를 포함할 수 있다. 그러므로, 사전-배기 챔버는 대기보다 낮은 압력으로 유지될 수 있고, 바람직하게는 진공 펌핑 수단에 의해 공정 압력보다 낮은 압력으로 유지될 수 있어서, 사전-배기 챔버와 하나 이상의 공정 챔버들 사이에서 유체가 연통하는 이러한 공정 챔버들에서의 압력은 감소된다.
상세하게 보면, 사전-배기 챔버(36)의 내부 체적은 상기 공정 챔버들(12)의 내부 체적보다 큰 것이 바람직하다.
사전-배기 챔버가 저압으로 배기되고, 유체 유동 통로가 공정 챔버(12)와 사전-배기 사이에서 열릴 시, 압력 구배(pressure gradient)는 공정 챔버에서 배기를 일으킨다. 사전-배기 챔버의 체적은 상대적으로 크기 때문에, 공정 챔버에서의 압력 감소율은 사전-배기 챔버에서의 압력 증가율보다 상대적으로 크다. 이 방식으로, 물품에 로딩될(loaded) 시, 공정 챔버들에서의 압력은 대기로부터 공정 압력까지 빠르게 감소될 수 있고, 이로써 물품들을 처리하는 시간을 감소시킨다.
유리하게는, 복수의 사전-배기 챔버들(36)은 진공 펌핑 수단(30) 및 공정 챔버들(12)과 일련으로 연결될 수 있다. 사전-배기 챔버들(36)은 하나 이상의 공정 챔버들과 유체가 연통하도록 선택적으로 위치될 수 있어서, 상기 사전-배기 챔버들 중 하나는 상기 공정 챔버들 중 하나에서 압력을 감소시킬 수 있다. 이 방식으로, 또 다른 사전-배기 챔버가 진공 펌핑 수단(30)에 의해 배기될 시, 하나의 사전-배기 챔버(36)는 공정 챔버(12)를 배기시키는데 사용될 수 있다. 선택될 수 있는 사전-배기 챔버들의 수는 특히, 공정 압력의 기능, 공정 챔버들의 수 및 물품을 처리하는 시간에 따라 달라진다.
도면에서 제시되지는 않았지만 압력 제어 수단(28)의 대안적인 배치에 있어서, 고압 펌핑 유닛은 사전-배기 챔버에서의 압력을 감소시키기 위해 동작가능하고, 복수의 저압 펌핑 유닛들은, 하나 이상의 공정 챔버들과 사전-배기 챔버 사이에서 압력차를 선택적으로 증가시키기 위해, 각각의 공정 챔버들(12)과 사전-배기 챔버 사이에서 연결된다. 도면에서 제시된 사전-배기 챔버를 매우 낮은 공정 압력으로 유지시키기는 것을 요구하지 않는 대신, 더 손쉽게 또는 더 효과적으로 유지되는 중간 압력으로 사전-배기 챔버가 배기된다는 것에서 상기와 같은 배치가 바람직할 수 있다.
도 3은 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하는 대안적인 기구(40)를 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조해보면, 이해의 편의상, 유도 수단 및 활성종 전달 시스템과 같은 상술된 구조 모두를 도 3에서는 도시하지 않았다.
도 3에서, 복수의 공정 챔버들(12)은 대기보다 낮은 압력으로, 바람직하게는 진공 펌핑 수단(44)에 의해 공정 압력으로 유지되기에 적합한 중간 챔버(42)에 덮인다. 기구는 대기압과 중간 챔버의 압력 사이에서 사이클에 적합한 하나 이상의 로드 락(load lock) 챔버들(2 개의 로드 락 챔버들(46, 48)이 제시됨)을 더 포함하여, 중간 챔버에서 압력이 증가됨없이, 물품들(50)이 기구 외부로부터 중간 챔버까지 전달되도록 한다. 이 배치는, 물품을 위치시킨 후에 공정 챔버들에서 압력을 감소시키는 요건을 제거하는 이점을 가진다. 그러므로 압력 감소에 걸리는 시간 및 추가적인 전력 소비가 방지될 수 있고, 이로써, 물품들의 작업 처리량을 증가시킨다.
로봇 수단(52)이 요구되고, 상기 로봇 수단은 로드 락 챔버(46)부터 공정 챔버(12)까지 물품들(50)을 전달하고 공정 후에 물품들을 또 다른 로드 락 챔버(48)에 전달하기 위해, 대기보다 낮은 압력에서 동작된다. 상기 로봇 수단(52)은 요구된 이동 범위를 나타내기 위해 파선으로 도시된다. 3 개의 로봇들은 도 3에서 제시된다. 제 1 로봇(51)은 대기로부터 중간 챔버(42)까지 물품들을 전달하고, 제 1 하중 락 챔버(46)에 덮인다. 제 2 로봇(53)은 공정 챔버들(12)로 왕복운동하여 물품들을 전달하고, 중간 챔버 내에서 이동할 수 있다. 제 3 로봇(54)은 중간 챔버로부터 대기까지 처리된 물품들을 전달하고 제 2 하중 락 챔버(48)에 덮인다.
플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하는 기구(60)의 또 다른 배치는 도 4에 도시된다. 도 1 및 도 2, 또는 도 3을 참조해보면, 이해의 편의상, 유도 수단 및 활성종 전달 시스템과 같은 상술된 구조 모두를 도 4에서는 도시하지 않았다.
복수의 공정 챔버들(62)은 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 위치와 공정 위치 사이에서 지지되어 이동한다. 공정 챔버들(62)은 축 X 주위로 베이스 상에서 지지되어 회전 이동을 한다(도 4의 평면도에서는 미도시). 이동은 모터에 의해 제어된다(이 또한 미도시).
로딩 또는 언로딩 위치에 있어서, 공정 챔버들(62)은 (대기일 수 있는) 공정 압력보다 더 큰 압력에 유지되기에 적합하고, 공정 위치에 있어서는 공정 압력에 유지되기에 적합하다. 로딩/언로딩 위치는 도 4에서 실선 화살표로 도시되고, 상기 공정 위치는 파선 화살표에 의해 제시된다. 챔버의 유출입 가스 통로는 적절한 밸브들(63)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 밸브들은 일 방향 밸브들일 수 있다. 압력 제어 수단(64)은 진공 챔버(66), 및 상기 진공 챔버(66)를 공정 압력으로 배기시키는 진공 펌핑 유닛(68)을 포함한다.
로딩 또는 언로딩 위치와 공정 위치 사이에서 공정 챔버들(62)의 이동은 공정 챔버에서의 압력을 상기 공정 압력으로 자동적으로 감소시키기 시작한다. 각 공정 챔버는, 챔버의 외부로 가스가 통과하도록 하는 일 방향 밸브(63)와 맞춰질 수 있어서, 공정 챔버가 진공 챔버(66)에서 회전할 시에 가스는 그의 일 방향 밸브를 통해 진공 챔버로 흐르도록 한다. 공정이 완료되고 공정 챔버가 진공 챔버(66)의 외부로 회전될 시, 챔버는 대기로 나가 물품을 재로딩한다.
본 출원이 도 3 및 도 4에 제시된 기구에 관련하지만, 도면에서 제시된 기구의 사용은 도 1 및 도 2를 특히 참조하여 기술될 것이다.
도 1 및 도 2에서, 물품(14)은 압력 제어 수단(28)에 의해 공정 압력으로 배기되는 공정 챔버(12)의 지그(16) 상에 로딩된다. 압력 제어 수단이 사전-배기 압력을 포함하기 때문에, 공정 챔버에서의 압력은 상대적으로 빠르게 감소될 수 있다. 필요한 경우, 사전-처리 가스 및 증기가 챔버로 도입될 수 있다. 단량체는 밸브들(20 및 21)의 사용으로 인해 관련된 공정 챔버로 흐르고, 전기 전류는 플라즈마의 형상을 일으키는 단량체 가스에 유도된다. 플라즈마 공정 단계는 1초 내지 10분 동안(처리되는 물품에 의존함) 계속된다. 공정 중 물품의 이동은 지그(16)의 이동에 의해 제어될 수 있다. 증착/처리 단계의 완료 시에, 모든 가스 및 증기는 챔버들로부터 격리되고, 이때 상기 챔버들은 대기압으로 나가기 전에 저압으로 배기된다. 처리된 물품은 제거되고 새로운 물품은 공정 챔버(12)로 로딩된다.
본 발명의 기구의 이점은, 물품을 처리하기에 필요한 단계들이 공정 챔버들 중 하나에 독립적으로 실행될 수 있다는 것이다. 예를 들면, 로딩, 배기, 플라즈마 증착, 청소, 복구 및 유지 단계들은 하나의 공정 챔버에서 또는 상기 공정 챔버로 실행될 수 있으면서, 상기와 같은 단계들은 공정 챔버들 중 또 다른 것에서 실행된다. 상기와 같은 배치는 기구의 잠재적인 작업 처리량을 상당하게 증가시키고, 그리고 유지를 예방함으로써 다운 타임(down-time)을 제한시킨다.
공정 챔버들의 배기를 특히 참조하면, 공정 챔버가 배기됨으로써, 사전-배기 챔버에서 압력이 증가된다. 공정 챔버에서의 공정이 실행될 시, 진공 펌핑 수단은 사전-배기 챔버의 압력을 감소시키기 위해 동작될 수 있어서, 추가적인 공정 챔버를 배기시키는 것이 요구되면, 사전-배기 챔버는 요구된 압력으로 있게 된다. 상기와 같은 배치는 물품들을 처리하는데 걸린 시간을 감소시킨다.
방수/발수 처리(water repellent)코팅으로 코팅될 수 있는 추가적인 아이템들은: 스포츠 장비, 패션 액세서리 등의 고가치 패션 아이템들, 전기 상품, BLUETOOTH(Trade Mark) 장치들, 이동 통신 텔레폰들, 호출기들, 개인 휴대 정보 단말기들(PDA들), MP3 장치들, 전기 케이블들, 콤팩트 디스크들(CD들), 노트북들 및 키보드들 등의 개인 전자 장치들을 포함한다.
본 발명이, 소기의 기술 효과를 이루기 위해서, 코팅되는 아이템의 소기의 특성 및 속성에 따라 서로 다른 활성종의 범위에 관련하여 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
이로써, 예를 들면, 살균종(antiseptic species)은 붕대, 드레싱, 및 응급 의료 장비 등과 같은 아이템들; 가구, 욕실 가구, 구급 상자(first aid kit)의 전문적인 아이템들, 의류 아이템들; 및 의료, 수술 및 치과 장치들에 또는 상기 장치들 상에 살균 코팅을 제공하기 위해 도입될 수 있다.
대안적으로, 난연제종(fire retardant species)은 의료 물품들, 가죽, 직물재료들 및 덮개들, 페이퍼 상품들, 전기 상품들, BLUETOOTH(Trade Mark) 장치들, 이동 통신 텔레폰들, 호출기들, 개인 휴대 정보 단말기들(PDA들), MP3 장치들, 전기 케이블들, 콤팩트 디스크들(CD들), 지폐들 및 신용 카드들 등의 개인 전자 장치들과 같은 아이템들에 난연제종을 제공하기 위해 도입될 수 있다.
여전히 추가적인 실시예에 있어서, 도입되는 상기 종은 단백질 결합제이고, 이때 상기 단백질 결합제는 뼈 성장 및 뼈 물질의 결합을 촉진시키기 위해 뼈 및 치과 임플란트들(dental implants)에 도입되기에 적합하여 파손된 뼈 또는 치아의 재성장/복구를 높인다.
추가적인 실시예에 있어서, 상기 종은 전기적인 도전성 물질일 수 있고, 이때 상기 도전성 물질은 코팅되는 아이템의 특정 영역들/범위들에 도입되기에 적합하다.
본 발명이 예를 들면: 연결창(bonded sole)을 가지거나 가지지 않은 신발 갑피 및 가죽들 등의 꿰매고 엮이거나 연결된 직물 또는 물질을 코팅하기에 적합한 것을 인지할 것이다.
본 발명의 권리 범위 내에서, 예를 들면, 물품에 방수 및 내화성 속성을 제공하는 것과 같이, 2 개 이상의 서로 다른 효과들을 제공하기 위해, 2 개 이상의 서로 다른 종을 가진 코팅 물품들을 증가시키기도 한다.
본 발명은 변형 및 대안을 가지고, 다양한 일례 및 실시예들에 의해 기술되지만, 이 설명을 읽고 이해할 수 있으며, 추가적인 실시예들 및 변형들은 기술 분야의 당업자에게 있어 명백해질 것이다. 상기와 같은 실시예들 및 변형은 첨부된 청구항에서 정의된 바와 같이 본 발명의 권리 범위 내에서 포함되는 것이 의도된다.
Claims (24)
- 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하는 기구에 있어서, 상기 기구는:
하나 이상의 물품들이 위치될 수 있는 적어도 하나의 공정 챔버;
플라즈마로 형성될 수 있는 종(species)을 상기 적어도 하나의 공정 챔버에 공급하는 수단;
상기 물품의 표면이 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층으로 코팅될 수 있기 위하여, 상기 종이 상기 공정 챔버에 공급되면, 플라즈마를 형성하고 이에 관련된 공정 챔버의 내부로 전계를 만들기 위해 동작가능한, 상기 공정 챔버와 연관된 플라즈마 형성 수단;
상기 플라즈마 형성 수단에 시변 전기 전류(time varying electric current)를 제공하는 수단; 및
하나 이상의 챔버들에서의 압력이 상기 챔버들 중 또 다른 챔버에서의 압력에 무관하게 제어될 수 있기 위하여, 상기 공정 챔버들에서 압력을 선택적으로 제어하는 압력 변화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 형성 수단은, 상기 공정 챔버의 내부로 전계를 유도하기 위해 동작가능한 유도 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 형성 수단은, 플라즈마를 형성하고 이에 관련된 공정 챔버의 내부로 전계를 형성하기 위해 배치된 전기용량성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅은 상기 물품의 표면을 나노-코팅하기 위한 것을 특징으로 하는 기구.
제 2 항에 있어서,
상기 유도 장치는 전기적인 도전성 물질의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 4 항에 있어서,
상기 코일들은 각각의 공정 챔버들의 벽에 매입되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 5 항에 있어서,
상기 코일들은 각각의 공정 챔버들 외부에 있는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정 챔버들은 유전체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정 챔버들은 도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 변화 수단은, 상기 공정 챔버들과 유체가 연통하도록 선택적으로 위치될 수 있는 진공 펌핑 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 9 항에 있어서,
상기 진공 펌핑 수단은 대기부터 제 1 압력까지 압력을 감소시키는 고압 펌핑 유닛 및 상기 제 1 압력부터 공정 압력까지 압력을 감소시키는 저압 펌핑 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 압력 제어 수단은 상기 진공 펌핑 수단 및 상기 공정 챔버들과 일련으로 연결된 사전-배기 챔버를 포함하여, 상기 사전-배기 챔버와 하나 이상의 공정 챔버들 사이에서 유체가 연통하도록 상기 사전-배기 챔버는 상기 진공 펌핑 수단에 의해 대기보다 낮은 압력으로 유지될 수 있고, 상기 하나 이상의 공정 챔버들에서의 압력은 감소되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 11 항에 있어서,
제 10 항을 인용하면, 상기 고압 펌핑 유닛은 상기 사전-배기 챔버에서 압력을 감소시키기 위해 동작가능하고, 복수의 저압 펌프들은, 상기 하나 이상의 공정 챔버들과 상기 사전-배기 챔버 사이에서 압력차를 선택적으로 증가시키기 위해서, 각각의 공정 챔버들과 상기 사전-배기 챔버 사이에서 연결되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 사전-배기 챔버의 내부 체적은 상기 공정 챔버들의 내부 체적보다 큰 것을 특징으로 하는 기구. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 사전-배기 챔버들은 상기 진공 펌핑 수단 및 상기 공정 챔버들과 일련으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사전-배기 챔버들은 상기 하나 이상의 공정 챔버들과 유체가 연통하도록 선택적으로 위치될 수 있어서, 상기 사전-배기 챔버들 중 하나는 상기 공정 챔버들 중 하나에서 압력을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 공정 챔버들은 상기 압력 제어 수단에 의해 대기보다 낮은 압력으로 유지되기에 적합한 중간 챔버에 덮이고,
상기 기구는 대기압과 상기 중간 챔버의 압력 사이에서 사이클에 적합한 하나 이상의 로드 락 챔버들을 더 포함하여, 상기 중간 챔버에서의 압력이 증가됨없이, 상기 물품들이 상기 기구 외부로부터 상기 중간 챔버까지 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 16 항에 있어서,
상기 하나 이상의 로드 락 챔버들부터 상기 공정 챔버들까지 물품들을 전달하고 공정 후에 물품들을 상기 하나 이상의 로드 락 챔버들에 전달하기 위해, 대기보다 낮은 압력에서 동작가능한 로봇 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 공정 챔버들은 로딩 또는 언로딩 위치와 공정 위치 사이에서 지지되어 이동하는 것을 특징으로 기구. - 제 18 항에 있어서,
로딩 또는 언로딩 위치에서, 상기 공정 챔버들은 공정 압력보다 높은 압력으로 유지되기에 적합하고, 공정 위치에서는 공정 압력으로 유지되기에 적합한 것을 특징으로 하는 기구. - 제 19 항에 있어서,
로딩 또는 언로딩 위치와 공정 위치 사이에서 상기 공정 챔버들의 이동은 상기 공정 챔버에서의 압력을 상기 공정 압력으로 자동적으로 감소시키기 시작하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정 챔버들은 축 주위로 베이스 상에서 지지되어 회전 이동을 하는 것을 특징으로 하는 기구. - 제 21 항에 있어서,
수단은 분자 재배열(molecular rearrangement)을 이루기 위해 제공되어, 코팅되는 물품의 새로운 표면 속성을 생성하는 것을 특징으로 하는 기구. - 플라즈마 증착에 의해 박막 폴리머 층을 가진 물품의 표면을 코팅하는 방법에 있어서, 상기 방법은 제 1 항 내지 제 22 항에 따른 기구의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항의 방법에 따라서 코팅된 아이템.
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