KR20170022978A - 플라즈마 디퓨저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코팅을 형성하기 위하여 플라즈마를 기재 상에 증착시키기에 앞서 및/또는 증착시키는 동안 플라즈마를 확산시키는 플라즈마 코팅 공정에 의해 기재의 변색을 최소한 부분적으로 방지하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 코팅될 기재 주위의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 플라즈마 디퓨저를 포함하는 플라즈마 코팅 장치에 관한 것이다.

Description

플라즈마 디퓨저{PLASMA DIFFUSER}
본 발명은 색 변화에 민감한 기재(substrate)상에 바람직하게는 플라즈마 중합에 의해 그리고 바람직하게는 저압에서 플라즈마 코팅을 증착시키는 개선된 방법에 관한 것이다.
플라즈마 코팅, 그리고 특히 저압 플라즈마 코팅은, 친수성, 소수성, 소유성, 내스크래치성 및/또는 장벽 코팅과 같이, 기재(substrate)들에 기능성을 추가하기 위하여 오늘날 널리 사용된다. 일부 기재들, 고 광택 표면 또는 저 표면 조도(roughness) (예컨대, 부드러운 느낌의 표면들 또는 연마 표면들)를 보유하는 기재들 뿐만 아니라, 특히 어두운 기재들, 가령, 검은색, 회색, 암청색, 암녹색, 암자색 기재들에 있어서, 이러한 기재들이 처리 이후 색상이 점점 더 어두워지는 경향이 있는데 이는 의도하지 않은 현상이다. 때때로 무지개 같은 변색이 보이게 된다.
기재가 최종 사용자에 의해 사용되는 재료 또는 물건인 경우, 색이 어두워지든 또는 무지개 효과가 나타나든 이러한 색 변화가 최종 사용자에게 보이게 되는 것은 바람직하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 출원인은 소위 "플라즈마 디퓨저"를 개발하였는데, 이 플라즈마 디퓨저는 변색 효과가 매우 감소되어 제거된 나노코팅을 증착시킬 수 있게 하는 동시에 기재의 성능에는 부정적인 영향을 미치지 않는다.
본 발명은 생산하는 동안 뿐만 아니라 생산라인의 마지막에서 제품을 처리할 수 있게 한다.
출원인은 기재들에 소수성 및/또는 소유성을 부여하기 위해 사용되는 할로겐 함유 코팅, 가령, 플루오로-함유 코팅에서 변색효과가 가장 강력함을 인식하였다.
이러한 효과는 검은색, 암청색, 암녹색 및 암회색 표면들에서 가장 두드러진다. 이 효과는 고광택, 고 반사성 표면에 있어서 뿐만 아니라, 육안으로 꽤 매끄러운 표면을 보유한 표면들, 편평한 플라스틱 부분들, 가령, (휴대용) 전자 장치의 케이싱, 또는 텍스타일로 된 쉬트 또는 옷에서도 두드러진다.
출원인은 기재들을 정적인 방식으로 코팅하는 동안 회분식 절차에 있어 변색이 보다 더 두드러짐을 인식하였다. 정적 공정에서, 텍스타일로 된 쉬트와 옷들은 예를 들어 수직 위치로 고정되며 또는 플라스틱 부분들 및 전자장치들은 수평 위치의 트레이-식 시스템에서 코팅될 수 있다.
플라즈마 공정의 전개 시작시, 사용되는 시스템들은 그 부피가 제한되어 왔는데, 예를 들어, 10 리터 미만, 심지어 5 리터 미만 또는 1 리터 미만이었다. 이러한 우수한 플라즈마 균일성 및 밀도 분포를 가지는 소형 시스템들은 한정된 시스템 크기 및 제어가능한 공정 변수들로 인해 반도체 산업에서 사용하기 위해 주로 설계되었다. 이 시스템들의 설계는 보다 적은 및/또는 제한된 양의 제품들을 높은 정밀도로 처리하기 위해 최적화 되었으며 종종 복잡하였다. 이러한 유형의 장치에서는 처리되는 제품들이 작은 시스템이기 때문에 변색은 문제되지 않았다.
Yasuda, H. 및 Hsu, T.는 대략 1.26 cm3, 또는 0.00126 l의 챔버 부피를 나타내는 4 mm 직경 및 10 cm 길이의 원통형 유리 챔버 사용을 기재한다 ("Some Aspects of Plasma Polymerization Investigated by Pulsed R. F. Discharge", Journal of Polymer Science : Polymer Chemistry Edition, vol. 15, 81-97 (1977); 및 "Some Aspects of Plasma Polymerization of Fluorine-Containing Organic Compounds", Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition, vol. 15, 2411-2425 ( 1977)).
Panchalingam V. 외.는 대략 2.4 리터의 챔버 부피를 나타내는 10 cm 직경 및 30.5 cm 길이의 원통형 유리 챔버 사용을 기재한다 ("Pulsed Plasma discharge Polymer Coatings", ASAIO Journal, 1993, M305-M309).
Hynes, A.M 외.는 5 cm 직경 및 490 cm3 (0.49 리터) 부피의 원통형 유리 반응기 사용을 기재한다 ("Plasma Polymerization of trifluoromethyl-substituted Perfluorocyclohexane Monomers", Macromolecules 1996, 29, 18-21, and "Pulsed Plasma Polymerization of Perfluorocyclohexane", Macromolecules 1996, 29, 4220-4225).
US 특허 제 4,737,379는 (Energy Conversion Devices Inc.) 예를 들어 반도체 상에 부동태화를 목적으로 경질 합금 코팅을 증착시키기 위해 사용되는, 예를 들어 관형 챔버 또는 용기를 보유한 소형 플라즈마 장치를 기재한다.
US 특허 제 4,686,(113)은 (Fairchild Semiconductor Corporation) 실리콘 기재들, 예컨대, 반도체 응용에서 사용되는 실리콘 기재들을 유도적으로 코팅하기 위한 챔버로서 석영관으로 이루어진 플라즈마 장치를 기재한다.
GB 특허 출원 제 2,220,006은 (Philips Electronic Associated) 기재들, 예컨대 반도체 몸체들을 코팅 또는 에칭하기 위한 플라즈마 챔버의 사용을 기재한다. 상세한 설명에서, 소형 물품들을 처리하기 위한 소형 시스템을 보여주는데, 전극들은 대략 15 cm x 15 cm이고 실시예에서 처리된 샘플들은 100 mm 직경임이 언급되어 있다.
감압에서 사용되는 챔버들의 다른 예들은 원자층 증착 공정들 (ALD)을 위한 챔버들이다. 이들 공정들은 매우 복잡하며, 몇개의 선행 기술 문헌들은 이러한 ALD 진공 챔버들을 우수한 공정을 보장하기 위하여 설계하는 것에 관한 것이다. 전형적으로 이들 시스템들은 한정된 부피를 가지는데, 시스템들이 보다 커지면 제어가능한 공정 변수들이 적어지고 이에 따라 성능기준에 맞는 처리가 줄어들기 때문이다.
예를 들어, US 특허 출원 제 2009/255,470 (Beneq Oy)은 소형 물품을 ALD 공정으로 처리하기 위한 ALD 반응기를 기재하는데, 이 때 기체가 모든 벽을 통해 반응 챔버로 유입하여 기체 분포를 최적화할 수 있도록 하는 방식의 설계가 선택된다. 3페이지는 200 mm 직경을 가지는 하나 이상의 실리콘 샘플들을 처리하기 위한, 230 mm 내부 직경의 챔버를 보여준다.
US 특허 제 4,389,973 (Oy Lohja AB)은 ALD 반응기에 있어 공정 및 생성된 코팅을 최적화하기 위한 다중 복합 설계를 기재한다. 상기 공정은 ALD 공정의 단일 반응 단계들을 분리하기 위하여 기체 상(phase) 확산 장벽들을 사용한다. 또한, 이 시스템은 한정된 치수를 가지는 한정된 수의 샘플들을 처리하기 위하여 개발된다.
US 특허 출원 제 (201)0/166,955는 (Cambridge NanoTech Inc.) 서로의 상부에서 수직으로 배치된 하나 이상의 보다 소형인 직사각형 반응 챔버들을 보유한 장치를 기재하는데, 여기서 하나의 기재는 한번에 하나의 반응 챔버에 배치된다. 전형적인 챔버들은 20 리터 부피를 가지며, ALD (원자층 증착) 또는 ALE (원자층 에피택시)에 의해 LCD에 사용하기 위한 기재들 상에 박막을 증착시키기 위하여 사용된다. 챔버 설계는 실질적으로 균일한 유동 방향 및 속도를 얻도록 최적화된다. 이 설계는 복잡하며 코팅될 기재들의 치수 뿐만 아니라 처리량이 한정된다.
EP 특허 출원 제 1,933,608은 (Tonen Chemical Corporation) 플라즈마 기체를 다공체에 블로잉(blowing)하거나 다공체를 통해 플라즈마를 흡인(sucking)함에 의한 다공체의 플라즈마-처리를 위한 방법 및 장치를 기재한다. 그러나, 이는 원하는 바와 같이 균일하게 확산된 코팅을 담보하지 못한다. 특히 이 기법을 비다공체에 적용할 경우, 이는 비대칭 코팅을 생성하게 될 것이며, 또한 다공체에 적용할 경우에도 그러한데, 이는 플라즈마 기체의 전달이 다공체의 반대면에 공급되는 플라즈마 기체의 전달과 여전히 상이하게 될 것이기 때문이다. 더욱이, 기재는 한 면에서 다공체에 의해 지지된다. 이는 플라즈마 기체가 일부 통과할 수 있게 하지만, 그럼에도 불구하고 어느 정도까지는 다공체와 기재 간의 접촉으로 인해 지지된 기재 면에 대한 플라즈마 기체의 접근을 제한하여 지지된 기재 면에서의 비-균질 코팅을 생성하게 될 것이다.
US 특허 제 4,096,315 (NASA)는 저온 플라즈마 중합 공정에 의해 증착된 내마모성 코팅을 이용하여 광학적 플라스틱 기재를 코팅하는 방법을 기재한다. 이또한, 기재 표면 위에서의 균일한 확산 확보에 관한 언급은 없다. 170°F (76.67℃)의 온도에서 168시간 동안 보관될 경우 변색 없음이 증명됨이 청구되어 있다. 그러나 이 방법은 더 어두운 기재들에 관한 것이 아닌 광학적 플라스틱 기재들을 위한 코팅, 특히 카메라, 프로젝터, 망원경 및 다른 광학 기구들의 렌즈용 코팅에 중점을 두고 있으므로, 특허 제 4,096,315의 기재들에 대한 투명 코팅이 요구됨을 유의하여야 한다. 본 발명이 해결하고자 하는 문제는 주로 어두운 기재들에 대해 제기되는 것이므로 이러한 맥락에서 NASA의 특허 청구범위에는 변색의 증거가 없었음을 고려하여야 한다. 더욱이, US 특허 제 4,096,315는 20 nm의 바람직한 두께의 얇은 코팅을 고려한다. 출원인은 도포된 코팅이 더 두꺼울수록 변색이 더 두드러지게 되고, 이에 따라 출원인이 원하는 범위의 코팅 두께에 있어 매우 현실적인 문제가 생기게 됨을 인식하였다.
본 발명은 1회 공정 가동으로 다수의 샘플들을 처리할 수 있을 정도의 큰 대형 부피를 보유하는, 예를 들어 플라즈마 공정을 위한 반응 챔버들에 관한 것이다. 이는 탁월한 처리 성능과 함께 많은 처리량을 보유할 수 있게 한다. 본 발명은 가시적 효과 측면에서 공정을 개선시키며, 동시에 그 외 다른 처리 특징들, 예컨대, 플라즈마 코팅을 유지시킨다.
오늘날, 기술을 도입함에 있어 중요한 변수들 중 하나는 처리량이며, 이는 1일, 1주, 1개월 또는 1년 안에 처리될 수 있는 구성부들의 수에 해당한다. 서로 다른 시장에서 소비자들의 처리량 증가 요구에 부응하기 위해, 보다 대형인 시스템들이 설계되어왔다. 1 리터 미만의 가용 면적의 소형 R&D 시스템들은 수년간에 걸친 광범위한 연구에 의해, 수백 내지 수천 리터의 시스템들로 그 규모가 커져왔다. 예를 들어, 출원인은 500 리터 부피를 보유하는 회분식 시스템 - 여기서 예를 들어 최대 300개의 스마트폰들이 단일 회분에서 처리될 수 있고 - 그리고 텍스타일 롤들을 코팅하는데 사용되는 롤-투-롤 시스템(roll-to-roll systems)에 있어서는 보다 대형인, 최대 10000 리터 부피를 보유하는 회분식 시스템을 개발하였다.
이러한 대형 생산 규모의 기계에 있어서 주된 과제는 플라즈마 밀도 또는 플라즈마 강도를 가능한 최대의 가용 면적 위에 어떻게 고르게 그리고 균일하게 분포시키느냐 하는 것이다. 이러한 대형 시스템의 플라즈마 균일성 및 플라즈마 분포는 소형 R&D 시스템에서의 균일성 및 분포보다 떨어지는 것으로 널리 공지되어 있다. 이러한 균일성을 최적화시키기 위한 연구가 이루어져 왔으나, 100% 균일한 플라즈마 분포를 보유하게 하는 것은 매우 어렵고 심지어 불가능하기까지 한데, 이는 장치의 많은 구성부들: 펌프 개구, 기체 유입구, 트레이/행거, 전극, 등이 챔버내에서 가동된다는 사실로 인한 것이다.
결과적으로, 어두운 및/또는 고광택 및/또는 매끄러운 표면을 가지는 기재들에서의 변색은, 챔버 내부에서의 고르지 못한 플라즈마 균일성으로 인해 더욱 강하게 드러났다. 플라즈마 변수들의 최적화는 이러한 변색 문제에 대한 해결책을 제공하지 못했다.
변색은 제품에 가치를 부가하기 위하여 플라즈마 공정이 사용될 수 있는 응용들 및 시장들을 제한한다. 플라즈마 코팅의 사용은 완성 제품 수준에서의 사용에 특히 제한되는데, 완성 제품들은 소비자들에 대한 직접 판매를 의도한 것이기 때문이다. 물론 소비자들은 변색, 불균일한 색 또는 무지개같은 광택을 보유한 물품들을 구매하고 싶지 않을 것이다.
플라즈마 코팅의 사용이 변색 문제로 인해 제한되는 완성 제품들의 예에는 소매 시장에서 휴대용(hand held) 전자 장치, 예컨대, 스마트폰, 모바일 폰, 태블릿, 개인용 정보 단말기 (PDAs), 네비게이션 시스템, 스피커, 보청기, 헤드셋 등이 있다. 다른 예들에는 옷 및 의류용 텍스타일들, 가령, 스포츠 및 아웃도어 의류, 신발 및 장치, 또는 개인용 보호 장치 (PPE) - 의학적 응용, 무균실, 소방관, 경찰관, 우편집배원 등의 개인용 보호 장치에 사용하기 위한 신발, 의류 및 장치가 있다.
발명의 요약
출원인은 놀랍게도 처리 후 변색을 대단히 감소시키는, 그리고 일부 경우에서는 변색이 전혀 나타나지 않는 방법을 발견하였다. 변색 감소는 소위 "플라즈마 디퓨저"를 이용하여 이루어질 수 있는데, 여기서 디퓨저 물질은 제품들 또는 물품들과 최소한 하나의 전극 또는 전극들, 예를 들어, 예를 들어 하나의 또는 각각의 무선주파수 (RF) 전극 사이의 구역에 배치된다. 디퓨저 물질은 플라즈마를 확산시켜, 보다 더 균일한 그리고 균질한 분포를 가져오며, 놀랍게도 변색 문제를 감소시킨다.
그러므로, 본 발명은 코팅을 형성하기 위하여 플라즈마를 기재 상에 증착시키기에 앞서 및/또는 증착시키는 동안 플라즈마를 확산시킴으로써, 플라즈마 코팅 공정에 의한 기재의 변색을 최소한 부분적으로 방지하는 방법에 관한 것이다.
한 구체예에서, 상기 기재는 전처리(pre-treatment) 플라즈마에 의해 전처리되는데, 이 때 상기 전처리 플라즈마는 전처리 플라즈마와 상기 기재의 반응에 앞서 및/또는 반응하는 동안 확산되고, 이로써 바람직하게는 상기 기재를 세척, 활성화 및/또는 에칭한다.
본 발명은 또한 바람직하게는 기재를 플라즈마 코팅하는 방법을 사용하기에 앞서 기재를 전처리 플라즈마에 의해 전처리하는 방법에 관한 것인데, 상기 전처리 플라즈마와 상기 기재의 반응에 앞서 및/또는 반응하는 동안 전처리 플라즈마를 확산시켜, 이로써 바람직하게는 상기 기재를 세척, 활성화 및/또는 에칭한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적합한, 바람직하게는 실시하도록 배열된 플라즈마 코팅 장치에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 플라즈마 코팅을, 그리고 바람직하게는 플라즈마 중합 코팅을 바람직하게는 저압에서 기재에 처리하기 위한 플라즈마 코팅 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 접지 (M) 전극(grounded electrode), 무선주파수 (RF) 전극 및 상기 기재 주변의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 플라즈마 디퓨저를 포함하는 플라즈마 챔버를 포함하는데, 바람직하게는 상기 플라즈마 디퓨저는 상기 전극들 사이에 배치된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 플라즈마 코팅 장치에 사용하기 적합한, 바람직하게는 사용하기 적합하게 배열된 플라즈마 디퓨져, 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 장치의 용도 및 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치로 처리한 제품, 바람직하게는 텍스타일을 포함하는 제품에 관한 것이다.
한 구체예에서, 상기 플라즈마는 단량체를 포함하며 바람직하게는 상기 코팅은 중합체 코팅이다.
한 구체예에서, 상기 플라즈마는 저압에서, 바람직하게는 대기압보다 낮은 압력에서, 더욱 바람직하게는 1000 mTorr 보다 낮고 및/또는 바람직하게는 5 mTorr 보다 높은 압력에서 제공된다.
한 구체예에서, 상기 플라즈마는 플라즈마 확산 물질에 의해 확산되고, 바람직하게는 상기 확산 물질을 제거, 배치, 대체 및/또는 재배치하는 단계들을 포함한다.
한 구체예에서, 발유성, 분사 테스트 및 세척성 면에서 코팅 성능은 부정적인 영향을 받지 않는다.
한 구체예에서, 상기 기재는 접지 (M) 전극, 무선주파수 (RF) 전극 및 공정 후 상기 기재의 변색을 감소시키기 위해 상기 기재 주변의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 플라즈마 디퓨저를 포함하는, 바람직하게는 상기 전극들 사이에 배치된 하나 이상의 플라즈마 디퓨저 물질을 포함하는, 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 코팅 장치에서 코팅되며, 상기 플라즈마 디퓨저 물질은 바람직하게는 쉬트의 형태이고, 이는 평면형, 곡선형 또는 접힘형일 수 있다.
한 구체예에서, 다음 특징들 중 하나 또는 이들의 조합이 제공된다:
-플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 무선주파수 전극 사이에 배치되고;
- 플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 접지 전극 사이에 배치되고;
-플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 접지 전극 사이에, 그리고 코팅될 기재 또는 기재들과 무선주파수 전극 사이에 배치되고;
- 플라즈마 디퓨저 물질은 콜로이드 플라즈마 디퓨저를 형성하기 위하여 플라즈마 챔버의 벽을 대면하는, 기재의 최소한 하나 이상의 면에 배치되며; 및/또는
-플라즈마 디퓨저 물질의 쉬트는 코팅될 기재 또는 기재들 주위를 따라 원통형으로 감싸진다.
한 구체예에서, 플라즈마 확산은 선택적인 방식으로, 가령, 플라즈마 확산을 감소 또는 증가시키기 위한 구역들에서 디퓨저 물질을 그에 맞게 제거 또는 추가함으로써 수행된다.
한 구체예에서, 상기 플라즈마 디퓨저는 상기 플라즈마 챔버에 배치된 플라즈마 디퓨저 물질을 포함하며, 바람직하게는 상기 플라즈마 디퓨저 물질은 쉬트 형태이다.
한 구체예에서, 플라즈마 디퓨저 물질은 개방 셀 중합체 구조물, 가령, 부직포, 직물, 편물, 막, 필름 또는 박막(foil); 및/또는 개방 셀 금속 구조물, 가령, 메쉬 구조물을 포함한다.
한 구체예에서, 플라즈마 디퓨저는 프레임(frame)을 사용하지 않는 또는 프레임으로 지지되는 플라즈마 챔버에 배치된다.
한 구체예에서, 플라즈마 디퓨저는 개방 수단들, 가령, 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프를 포함한다.
더욱이, 출원인은 플라즈마 디퓨저의 사용이 하나의 플라즈마 챔버에, 또는 한 세트의 플라즈마 공정들 또는 저압 플라즈마 공정들에 제한되지 않음을 발견하였다. 플라즈마 디퓨저는 보다 소형 시스템들에서 사용될 수 있으나, 플라즈마 챔버 내 플라즈마 디퓨저가 덜 균일한 대형 시스템들에 특히 적합하다.
플라즈마 디퓨저는 광범위한 공정 변수들을 위해 사용될 수 있는데, 이점은 플라즈마 디퓨저로 하여금 광범위한 공정들, 시스템들 및 기재들에 유용하게 한다. 공정 변수들의 예는, 제한없이, 다음과 같다:
- 예컨대 1 sccm 내지 500 sccm, 가령, 5 sccm 내지 150 sccm의 보다 낮은 그리고 보다 높은 단량체 유동;
- 펄스 방식 또는 연속파 방식으로 적용되는 전력, 예컨대 펄스 전력 방식으로 적용될 경우, 펄스 반복 주파수는 대략 0.05 내지 50%의 듀티 사이클(duty cycle)을 보유하는 100 Hz 내지 10 kHz일 수 있으며, 최적 변수들은 사용되는 단량체에 따라 달라지고;
- 보다 낮은 그리고 보다 높은 기저 압력 및 작업 압력, 예컨대 5 mTorr 내지 200 mTorr의 기저 압력 및 10 mTorr 내지 500 mTorr의 작업 압력; 예컨대 5초 내지 120분의 단기 및 장기 공정.
해당 분야의 숙련된 기술자는 디퓨저가 어느 정도까지는 플라즈마에 대한 제품들의 노출을 차폐하게 되어 성능 수준이 감소할 것임을 예상하기 때문에 변색 문제를 해결하기 위해 플라즈마 디퓨저를 사용하지 않을 것이다. 성능 - 코팅 두께, 발유성, 물 접촉각, 분사 테스트, 세척성 등 -의 감소가 예상되는 경우, 변색 문제를 해결하면서도 성능을 유지시키는 것이 중요하기 때문에 플라즈마 디퓨저를 사용하지 않을 것이다.
놀랍게도, 출원인은 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 확산에도 불구하고, 플라즈마 처리의 성능, 가령, - 발수성 및/또는 발유성 코팅의 경우 - 발유성 수준, 물 접촉각 및 세척 성능이 동일한 수준으로 유지됨을 인식하였다. 이는 플라즈마 디퓨저의 예상밖의 이점인데, 해당 분야의 숙련된 기술자는 그 반대를, 즉 최소한 RF 전극 또는 전극들과 처리될 제품들 사이에 디퓨저 물질을 배치함으로써 유발되는 어느 정도의 차폐로 인한 성능의 감소를 예상했을 것이기 때문이다.
도 1A-1H는 디퓨저 물질이 무선주파수 (RF) 전극과 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 사이에 배치되는 본 발명에 따른 구체예들을 도시한다.
도 2A-2H는 디퓨저 물질이 접지 (M) 전극과 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 사이에 배치되는 본 발명에 따른 구체예를 도시한다.
도 3A-3J는 디퓨저 물질이 RF 전극과 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 사이에 배치되어, 결과적으로, 동시에 또는 교대로, 접지 전극과 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 사이에 배치되는 본 발명에 따른 구체예들을 도시한다.
도 4A-4F는 디퓨저 물질이, 실질적으로 평행한 수평 전극 셋업으로 배열된 전극들과, 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 사이에 최소한 부분적으로 배치되고, 이 디퓨저 물질은 최소한 부분적으로 상기 기재 및/또는 트레이 주위를 따라 상기 전극들에 실질적으로 수직인 방향으로 배치되는 본 발명에 다른 구체예들을 도시한다.
도 5A-5C는 디퓨저 물질이 실질적으로 평행한 수직 전극 셋업으로 배열된 전극들과, 코팅될 기재 또는 기재들 사이에 배치되고, 이 디퓨저 물질은 최소한 부분적으로 상기 기재 주위를 따라 상기 전극들에 실질적으로 수직인 방향으로 추가로 배치되는 본 발명에 따른 구체예들을 도시한다.
도 6A-6D는 디퓨저 물질이 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 주위에 원통형 방식으로 최소한 부분적으로 배치되는 본 발명에 따른 구체예들을 도시한다.
도 7A-7B는 디퓨저 물질이 코팅될 기재 또는 기재들 및/또는 기재 또는 기재들 지지용 트레이 주위에 콜로이드 방식으로 최소한 부분적으로 배치되는 본 발명에 따른 구체예들을 도시한다.
도 8-9B는 보다 우수한 것으로 고려될 경우 사용될 수 있는 콜로이드 및 원통형 이외의 형상을 보유하는, 본 발명에 따른 3D-플라즈마 디퓨저의 구체예들을 도시한다.
플라즈마 디퓨저의 개념을 상세한 설명 및 청구범위에서 더 자세히 설명하는데, 실시예 및 도면에 의해 플라즈마 디퓨저가 사용하기 용이하고, 다목적이며 다변성(versatile)이 있음이 명확해질 것이다.
본 출원에서 사용되는 하기 용어들은 하기 의미들을 가진다:
본 출원에서 사용되는 "하나" 및 "그것"은 내용에서 명확하게 달리 언급이 없는 한 단수 및 복수형 모두를 의미한다. 예로서, "하나의 전극"은 하나 또는 하나 보다 많은 전극을 의미하며, "하나의 기재"은 하나 또는 하나 보다 많은 기재를 의미하고, "하나의 트레이"는 하나 또는 하나보다 많은 트레이를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 측정가능한 값, 가령, 변수, 양, 시간적 기간 등을 나타내는 "약"은, 하기 변이들이 개시된 발명에서의 실시에 적절한 한, 명시된 값의 그리고 명시된 값으로부터 +/-20% 또는 그 미만, 바람직하게는 +/-10% 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 +/-5% 또는 그 미만, 더더욱 바람직하게는 +/-1% 또는 그 미만, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 +/-0.1% 또는 그 미만의 변이를 포함하고자 하는 것이다. 그러나 변형어 "약"이 지칭하는 값 그 자체 또한 구체적으로 개시되는 것임을 이해하여야 한다.
본 출원에서 사용되는 "포함한다", "포함하는", 및 "~로 이루어진"은 "내포한다", "내포하는" 또는 "함유한다", "함유하는"과 유사하며, 그 뒤에 수반되는 것들, 예를 들어, 구성요소가 존재한다는 사실을 특정하는 포함적 또는 확장가능한 용어이며, 해당 분야에 공지되거나 개시된 추가적인, 언급되지 않는 구성부들, 특징들, 요소들, 구성원들, 단계들의 존재를 배제하거나 불가능하게 하지 않는다.
종점 수치를 언급하는 수치범위들은 언급된 종점 수치들 뿐만 아니라 그 범위에 포함되는 모든 숫자들 및 부분들을 포함한다.
설계는 플라즈마 디퓨저가 각 모든 회분에 사용하기 위해 챔버내에서 고정된 위치를 보유할 수 있는 방식으로 선택되거나, 플라즈마 디퓨저를 사용하는 것으로부터 이점을 얻는 제품들과 함께, 예컨대 적재 랙(loading rack)을 사용하여 디퓨저가 챔버내에 다만 적재되는 방식이 될 수 있다. 이는 플라즈마 디퓨저로부터 생기는 조작처리를 감소시켜, 대량 생산에서 처리량 수치가 보장되고 너무 과도한 추가 조작 및 시간의 손실에 의해 제한되지 않는다.
더욱이, 플라즈마 디퓨저는 널리 다양한 공정 조건들 및 플라즈마 챔버들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 디퓨저는 펄스식 플라즈마 공정 및 연속파 공정 모두에서 사용될 수 있는데, 이 두가지 전력 셋팅은 고 광택 표면 또는 저 표면 조도 (예컨대 부드러운 느낌의 표면들 또는 연마 표면들)를 보유하는 기재들 뿐만 아니라, 어두운 기재들, 가령, 검은색, 회색, 암청색, 암녹색, 암자색 기재들에 대해서도 변색을 나타내는 경향이 있기 때문이다.
사용이 용이하고 소비자들의 요구에 또는 플라즈마 처리를 필요로하는 제품들에 대해 다변성이 있는 놀랍게도 우수한 결과를 제공하는 플라즈마 디퓨저 개념 덕분에, 보다 많은 응용분야 및 시장들이 플라즈마 공정들로부터 생기는 부가 가치로부터 이점을 얻을 수 있다.
검은색 및 어두운 기재들은 인간의 눈에는 검은색 또는 어두운 색으로 보이는데, 이는 입사광선의 파장들 - 그것이 일광, 직사광선, TL 광 등 어떤 것이든 -은 모두 매우 잘 흡수되기 때문이다. 입사광선 중 오직 적은 부분만이 표면으로부터 반사된다. 모든 기재들은 특정 토폴로지 또는 매끄러움을 가진다. 변색은 코팅 이후 매끄러운 표면에서 발생하는데, 이는 샘플 상의 작은 (나노-) 코팅 두께 변화로 인한 것이다. 이는 표면의 나노-조도(nano-roughness)를 가져오는데, 이러한 나노-조도는 어두운 기재가 검은색 기재들에 대하여 반사되는 빛 부분의 확산 반사를 더 많아지게 한다. 빛은 비-규칙적 확산 방식으로 반사되기 때문에, 빛이 조합되는 상이한 파장들은 회절할 수 있고, 이는 무지개-유사 변색을 초래한다.
이 효과는 보다 장기의 공정 시간에 있어 더욱 두드러지며, 그 동안 코팅은 감소된 플라즈마 시간을 이용한 경우보다 일반적으로 더 두껍게 증착된다. 코팅 두께가 더 클 경우, 나노-조도 또한 더 커질 수 있으며, 이는 보다 두드러진 변색 효과를 가져온다. 그러므로, 한 구체예에서, 기재에 처리된 코팅은 20nm 보다 큰, 바람직하게는 50nm 보다 큰, 더더욱 바람직하게는 100nm 보다 큰 두께를 포함한다.
변색은 또한 가시광선 파장과 비슷한 두께, 예컨대 가장 작은 가시광선 파장의 10분의 1 내지 가장 큰 가시광선 파장의 10배의 두께를 포함하는 코팅에 있어서 특히 두드러진다. 그러므로, 한 구체예에서, 기재에 처리된 코팅은 10nm 보다 큰, 바람직하게는 20nm 보다 큰, 더더욱 바람직하게는100nm 보다 큰 두께, 및/또는 5000nm 보다 작은, 바람직하게는 2500nm 보다 작은, 더욱 바람직하게는 1000nm 보다 작은 두께를 포함한다.
출원인은 소위 "플라즈마 디퓨저"를 개발하였는데, 이는 플라즈마 챔버 내 고르지 않은 플라즈마 분포로부터 생기는 효과를 감소시키며, 챔버 전반에 걸쳐 보다 더 균일한 플라즈마 분포 및 플라즈마 밀도를 가져온다. 이 덕분에, 기재들 상에서의 코팅 나노-조도는 감소되며, 이는 입사광선 중 반사되는 부분의 확산 반사를 감소시킨다. 결과적으로, 무지개-유사 색 및/또는 다른 색 변화는 최대 100% 감소될 수 있다.
본 발명의 플라즈마 디퓨저 및/또는 방법은 많은 상이한 형상 및 치수의 모든 종류의 기재들과 물질들에 사용될 수 있다.
변색 효과는 대규모 셋업에서 보다 더 두드러진다. 반면 소형 셋업에서, 변색 효과는 반응 챔버의 공정 변수들 및 최적 설계를 개조함으로써 상당한 정도로 보완될 수 있었으나, 이것은 보다 큰 셋업에서는 보다 큰 챔버 내부의 부피 및 여러 구성부들, 가령, 전극, 트레이, 기체 유입구, 펌프 배출구 등으로 인해 항상 가능한 것은 아니다. 그러므로 한 구체예에서, 본 발명의 방법은 0.1l 보다 큰, 바람직하게는 0.2l 보다 큰, 더욱 바람직하게는 0.3l 보다 큰, 더더욱 바람직하게는 0.4l 보다 큰, 또한 더욱 바람직하게는 0.5l 보다 큰, 또한 더욱 바람직하게는 0.6l 보다 큰, 또한 더더욱 바람직하게는 0.8l 보다 큰, 여전히 또한 더욱 바람직하게는 1l, 심지어 또한 더욱 바람직하게는 2l 보다 큰, 여전히 또한 더욱 바람직하게는 5l 보다 큰, 여전히 또한 더욱 바람직하게는 10l 보다 큰, 여전히 더욱 바람직하게는 20l 보다 큰 부피를 포함하는 반응 챔버에서 사용된다.
본 발명은 대형 기재들, 또는 동시에 많은 기재들, 예컨대 장치 내 트레이에 배치될 수 있는 많은 물품들을 처리할 수 있게 한다. 그러므로 바람직한 구체예에서, 기재, 기재들, 하나 이상의 기재들을 보유하고 있는 트레이 및/또는 모든 기재들의 조합 크기는 10 cm 보다 큰, 바람직하게는 20 cm 보다 큰, 더욱 바람직하게는 30 cm 보다 큰 최소한 하나의 크기를 포함한다.
관찰되었던 또다른 효과는 기재과 하나 이상의 전극들 간의 거리가 감소할 경우 변색이 악화된다는 것이다. 이는 전극 기하로부터 발생할 수 있는 플라즈마 밀도에 있어서의 작은 불균일성 또는 상기 전극 기하에 있어서 또는 다른 효과들로부터의 작은 불균일성의 원인이 될 수 있다. 기재가 하나 이상의 전극들에 의해 가깝게 배치된 경우, 상기 불균일성은 코팅 두께의 불균일성을 유발하고, 그리하여 변색을 증가시키게 될 것이다. 본 발명에 따른 플라즈마 디퓨저 및/또는 방법을 사용하면 기재를 전극들에 가깝게 배치할 수 있어 최소한 부분적으로 변색을 방지할 수 있다. 이는 명시된 양 또는 크기의 코팅될 기재들에 있어서 보다 소형의 반응 챔버를 사용할 수 있게 하거나, 주어진 치수의 반응 챔버에서 보다 많은 양 또는 크기의 기재들을 코팅할 수 있게 한다. 그러므로 한 구체예에서, 반응 챔버는 10000 l 보다 작은, 바람직하게는 5000 l 보다 작은, 더욱 바람직하게는 3000 l 보다 작은, 또한 더욱 바람직하게는 2500 l 보다 작은 부피를 포함한다.
예를 들어, 어두운 내지 검은색 표면부를 가지는 쉬트 형태의 텍스타일 또는 옷, 가령, 아웃도어, 스포츠 및 레저 직물, 또는 보호복으로 사용되는 기능성 옷, 가령, PPE (개인용 보호 장치)는, 코팅되지 않은 그리고 코팅된 부위 간의 색 차이를 전혀 보이지 않을 것이다. 의복은 의류 물품들, 가령, 재킷, 바지, 보닛(bonnets), 장갑, 및 코트가 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 텍스타일 제품들은 3D 피스들(pieces), 가령, 신발, 레이스(laces), 백(bags), 백팩, 텐트(tents), 스카프 등이 될 수 있다.
텍스타일들은 천연, 인조, 또는 합성 섬유, 또는 전술한 물질들의 임의의 혼합재(blend)일 수 있다. 물질들의 예에는 다음이 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다:
합성: 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리스티렌 (PS), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리아크릴로니트릴 (PAN), 폴리우레탄 (PUR), 폴리우레아, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 및 연신 폴리테트라플루오로에틸렌 (ePTFE), 폴리에스테르 (PES) - 가령, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 재생 PET 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리아미드 (PA) - 가령, PA6, PA66, 및 PA12, 폴리아라미드, 엘라스틴 (폴리우레탄-폴리우레아 공중합체). 천연 및 인조: 면, 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 실크, 울 등.
혼합재: 면/PES 50:50, PES/카본 99:1, 재생 PES/엘라스틴 92:8, PA6/엘라스틴 80/20 등.
텍스타일들은 부직포, 직물(woven) 또는 편물 구조물, 막 (극세사 및 나노섬유 막 모두), 필름, 박막, 또는 최소한 두 층의 부직포, 직물 또는 편물 구조물들, 막, 필름 또는 박막로 이루어진 복합재(composites)일 수 있으며, 여기서 이 층들은 동일한 텍스타일 구조물 또는 상이한 구조물일 수 있다. 이러한 복합재의 한 예는 직물 텍스타일(woven textile), 막 그리고 부직포 또는 직물일 수 있는 후면층(backing layer)의 샌드위치 구조로 이루어진 적층(laminate)이다. 이러한 복합재의 또다른 예는 후면층으로 사용되는 부직포 텍스타일, 및 이러한 후면층 위에 직접 생성되는 막으로 이루어진 적층이다.
본 발명의 플라즈마 디퓨저가 이점을 나타냈던 다른 기재들은, 3D-형상의 플라스틱 부품들, 가령, 휴대용 장치, 가령, 전화기, 스마트폰, 태블릿, 랩탑, GPS 시스템, 등을 위한 케이싱, 또는 안경용 케이싱이다. 이러한 플라스틱 부품들을 제조하기 위하여 사용되는 모든 유형의 중합체들은 본 발명의 플라즈마 디퓨저를 사용하여 의도하지 않은 색 변화를 매우 감소시킬 수 있는데, 중합체의 예는 다음과 같다 (그러나 이에 제한되는 것은 아님) : 폴리올레핀 가령, 폴리프로필렌 (PP) 및 폴리에틸렌 (PE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르 (PES), 폴리스티렌 (PS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 등.
플라즈마 디퓨저는 또한 전자장치, 가령, 인쇄 회로 기재 (PCB), 보청기, 헤드셋, 스피커 등의 코팅에서 변색을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 제품들은 종종 다수의 물질들, 가령, 플라스틱 및 전도성 금속으로 구성된다.
플라즈마 디퓨저는 또한 다양한 응용분야, 가령, 카메라, 휴대용 전자 장치, 가령, 태블릿 및 스마트폰, 스포츠 응용분야, 가령, 다이빙 고글, 수영 고글, 나침반, 시계 등에서 사용하기 위한 광학 구성부들, 가령, 렌즈, 거울, 및 유리상에서의 변색을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 예상가능한 그 외 다른 응용분야는 자동차 시장, 도로 가, 가정 등에서 사용되는 거울이다. 특히 코팅의 불균일성으로 인한 변색에 더욱 민감한, 그리고 변색, 가령, 무지개-유사 광을 더욱 용이하게 알아볼 수 있는 보다 대형의 구성부들은 플라즈마 처리를 하는 동안 플라즈마 디퓨저를 사용하여 이점을 얻을 수 있다.
그러므로 플라즈마-디퓨저의 원리는 더욱 균일하고, 고르지 않은 정도가 덜한 플라즈마 분포를 얻기 위하여 플라즈마를 확산시켜, 기재들의 표면 또는 표면들 상에서 더욱 균일한 처리를 제공하여, 변색을 줄이는 것이다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저는 디퓨저 물질을 포함하고 바람직하게는 디퓨저 물질로 이루어지며 선택적으로 디퓨저 물질을 지지하기 위한 프레임을 포함한다.
제 1 구체예에서, 플라즈마 디퓨저 물질은 개방 셀 중합체 구조물, 가령, 텍스타일 구조물, 예를 들어 부직포, 직물(woven), 편물 구조물, 또는 막, 또는 평면형 중합체 구조물, 가령, 박막 또는 필름을 포함한다. 바람직하게는 중합체 구조물은 특정 공극도 및 통기성을 가지는데, 이는 플라즈마를 제어된 방식으로 플라즈마 디퓨저를 통과시켜 코팅될 기재들에 도달하게 한다.
텍스타일 구조물은 하나의 중합체, 또는 둘 또는 그 이상의 중합체들의 조합을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 중합체들은 다음과 같다 (그러나 이에 제한되는 것은 아니다) : 폴리올레핀 가령, 폴리프로필렌 (PP) 및 폴리에틸렌 (PE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르 (PES), 폴리스티렌 (PS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 등. 바람직하게는 저수분 함량을 가진 중합체가 사용되는데, 가령, 폴리에스테르, 가령, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이다.
일반적으로 플라즈마 디퓨저의 기본 설계로부터 출발하여 최적의 셋업을 결정하기 위한 관례적인 기술을 사용함으로써 규칙적인 텍스타일 구조물이 플라즈마 디퓨저로서 사용될 수 있다.
또한 또다른 구체예에서, 플라즈마 디퓨저 물질은 개방 셀 금속 구조물, 가령, 금속 메쉬를 포함한다. 메쉬를 제조하기 위하여 사용되는 금속은 조밀하거나 보다 개방적일 수 있다. 메쉬는 임의의 금속, 가령, 알루미늄, 스틸(steel), 스테인리스 스틸 등을 포함할 수 있다.
플라즈마 챔버 내 전극들의 셋업이 수평일 경우, 처리될, 예컨대 코팅될 하나의 또는 각각의 기재는, 실질적인 수평 위치로 배치된다. 예를 들어, 하나의 또는 각각의 기재는 전극들 사이에 그리고 전극들에 평행하게 수평 위치로 배치되는 천공 용기(perforated container) 또는 트레이 내에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 기재들의 형상 및 치수에 따라, 기재들은 트레이에서 수평 위치, 수직 위치 또는 중간 위치로 배치될 수 있다. 이러한 셋업은, 예를 들어 휴대용 전자 장치, 또는 전자 구성부들, 부품들 또는 하위부품들을 처리하기 위하여 사용될 수 있다. 수평 셋업은 텍스타일 제품들, 가령, 신발, 장갑 등을 처리하기 위하여도 사용될 수 있다.
플라즈마 챔버 내 전극들의 셋업이 수직인 경우, 처리될, 예컨대 코팅될 하나의 또는 각각의 기재는 실질적인 수직 위치로 배치된다. 예를 들어, 하나의 또는 각각의 기재는 전극들 사이에 있을 것으로 예상되는 기재-구역 (또는 "슬롯")에 걸릴 수 있다. 이들 기재는 클램프 또는 행거 또는 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마에 대해 가장 우수한 표면 노출을 가능하게 하는 다른 구조물들을 이용하여 걸릴 수 있다. 기재들 및 슬롯 또는 슬롯들의 치수에 따라, 하나 이상의 기재들이 하나의 "슬롯"에 걸릴 수 있다. 수직 셋업은, 예를 들어, 텍스타일 제품들, 가령, 의류 (스웨터, 재킷, t-셔츠, 반바지, 여러벌의 바지, 스카프) 뿐만 아니라 텍스타일 쉬트 및 그 외 다른 텍스타일 물품들, 가령, 백팩, 로프 등을 처리하기 위하여 사용될 수도 있다.
수평 셋업이 사용될지 또는 수직 셋업이 사용될지 여부는 처리될 기재들에 따라 달라진다.
출원인은 또한 플라즈마 디퓨저 물질의 공극도 또는 개방도가 변색을 얼마나 많이 감소시키는지에 영향을 미칠 수 있음을 발견하였다. 구조물이 덜 개방적 일수록 (더 조밀할수록), 변색은 보다 많이 감소되는데, 이는 실시예들로부터 명확해질 것이다. 덜 개방적인 메쉬는 더욱 조밀하거나 더 두꺼운 물질을 사용함으로써, 또는 서로의 상부에 다수의 층들을 배치함으로써 얻을 수 있다. 서로의 상부에 다수의 층들을 사용함으로써, 변색될 경향이 더 적은 구역들에 대하여는 하나의 층이 사용될 수 있으며, 반면 더욱 중요한(critical) 구역들에 대하여는 이중 또는 심지어 삼중층도 사용될 수 있다. 이는 처리될 부품들의 기능 및 플라즈마 챔버 내 이들 부품들의 위치에 있어서 플라즈마 디퓨저 셋업의 변화 가능성을 제공한다.
일부 구체예들에서 표면을 모두 차폐하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 노출된 기재 또는 트레이 표면의 일부만을 커버하도록 디퓨저 물질의 치수를 정할 수 있다. 이를 출원인은 "선택적 플라즈마 디퓨저"로 언급한다. 표면의 전 표면이 확산에 사용되는지 또는 일부 표면이 사용되는지 여부는 처리될 기재(들), 플라즈마 챔버의 구조, 및 공정 변수들 그리고 사용되는 분자들에 따라 달라진다.
예를 들어, 코팅 전자 구성부들을 플라즈마 중합을 이용하여 코팅하기 위한 수평 셋업에서, 많은 표면들을 차폐하는 대신, 트레이들 또는 천공 용기들의 모서리들만을 차폐하는 것이 바람직할 수 있다.
변색될 경향이 높은 일부 구체예들에서, 더 두꺼운 디퓨저 물질을 사용하는 것, 또는 서로의 상부에 2개 쉬트의 디퓨저 물질을 사용하는 것을 고려할 수 있다.
또한 본 발명의 상세한 설명에서 "쉬트(sheet)" 또는 "면(side)"이 사용될 경우, 이것이 단일층이든 서로의 상부에서 다수층이든 관계없이, 그리고 이것이 전체 크기의 쉬트이든 또는 선택적 확산을 위한 한정된 치수의 쉬트이든 관계없이 이는 디퓨저 물질을 의미한다.
더욱이, 선택적 플라즈마 디퓨저는 특정 구역들에서 디퓨저 물질을 제거함에 의해서 뿐만 아니라, 디퓨저 물질을 추가함에 의해서도 생성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마를 더더욱 확산시키기 위하여 특정 구역들에서, 예컨대 모서리에서 이중층의 확산 물질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저는 공정 후 상기 기재의 변색을 감소시키기 위해 상기 기재 주변의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한, 전극들 사이에 배치된 하나 이상의 플라즈마 디퓨저 물질들을 포함하며, 이러한 플라즈마 디퓨저 물질들은 바람직하게는 쉬트의 형태이고, 이는 평면형, 곡선형 또는 접힘형일 수 있다. 플라즈마 디퓨저는 예를 들어 또한 예컨대 선택적 플라즈마 확산을 위해 상이한 높이 또는 위치들로 배치된 상이한 물질들을 포함할 수도 있다.
가장 단순한 형태에서, 플라즈마 디퓨저는 디퓨저 물질의 쉬트로 이루어질 수 있는데, 이는 기재 또는 기재들과 하나 또는 각각의 전극 사이에 배치된다. 이러한 유형의 플라즈마 디퓨저는 2D-플라즈마 디퓨저로 볼 수 있다.
바람직하게는, 2D-플라즈마 디퓨저의 치수는 전체 기재 또는 트레이 표면 위에 플라즈마를 확산시키기 위하여 기재(들) 또는 트레이의 표면 전부와 동일하거나 그보다 크도록 선택된다.
바람직하게는, 2D-플라즈마 디퓨저를 사용할 경우, 디퓨저 물질은 하나 또는 각각의 무선주파수 전극과 하나 또는 각각의 기재 사이에 배치된다. 도 1A는 수평 셋업의 2D-플라즈마 디퓨저를 보여주는데, 단일 트레이 (101), 단일 무선주파수 (RF) 전극 (102) 및 단일 접지 (M) 전극 (103) 만이 도시되어 있다. 처리될 기재들은 트레이 (101) 내에 배치된다. 디퓨저 물질 (104)는 트레이 (101)과 RF 전극 (102) 사이에 배치된다.
도 1B는 예를 들어 한번의 단일 공정 가동으로 더 많은 기재들을 처리할 수 있도록 더 큰 플라즈마 챔버에서 사용하기 위한, 도 1A의 배치 두번으로 이루어진 수평 셋업을 보여준다. 처리될, 예를 들어 코팅될 기재들은 트레이들 (101) 내에 배치되고, 이 트레이들은 예를 들어 RF 전극 (102)와 M 전극 (103) 사이에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트(104)는 각각의 트레이 (101)과 RF 전극 (102) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 1C에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 디퓨저를 각각의 트레이 (101)과 각각의 RF 전극 (102) 사이에 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수도 있다.
처리될 기재들의 크기에 따라, 디퓨저 물질 쉬트 (104)는 트레이 (101)의 상부에 배치될 수 있는데 (도 1D) - 예를 들어 트레이 내 배치되는 기재들의 높이가 트레이의 높이를 초과하지 않을 경우이다. 또다른 구체예에서 디퓨저 물질 쉬트 (104)는 트레이 (101)로부터 특정 거리에 배치될 수 있다 (도 1E). 기재들 또는 트레이와 디퓨저 물질 사이, 그리고 디퓨저 물질과 RF 전극 사이의 거리는 달라질 수 있으며, 이는 공정 후 코팅의 성능의 함수로, 그리고 변색 감소의 함수로 결정된다.
도 1F는 처리될 기재 (111)이 RF 전극 (112) 및 M 전극 (113)에 의해 결정되는 슬롯에 배치되는 수직 구체예를 보여준다. 디퓨저 물질 쉬트 (114)는 기재 (111)과 RF 전극 (112) 사이에 배치된다. 도 1G는 도 1F의 배치가 반복되는 수직 구체예를 보여준다. 처리될 3개의 기재들 (111)은 RF 전극 (112) 및 M 전극 (113)에 의해 결정되는 하나의 슬롯 내부에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트는 기재들 (111)과 RF 전극들 (112) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 1H에 나타낸 바와 같이, 모든 슬롯들에서 플라즈마 디퓨저를 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수 있다.
또다른 구체예에서, 디퓨저 물질 쉬트는 하나의 또는 각각의 접지(M) 전극과 하나의 또는 각각의 기재 사이에 배치된다.
도 2A는 수평 셋업의 2D-플라즈마 디퓨저를 보여주는데, 단일 트레이 (201), 단일 무선주파수 (RF) 전극 (202) 및 단일 접지 전극 (M) (203)만이 도시되어 있다. 처리될 기재들은 트레이 (201) 내에 배치된다. 디퓨저 물질 (204)는 트레이 (201)과 M 전극 (203) 사이에 배치된다.
도 2B는 예를 들어 한번의 단일 공정 가동으로 더 많은 기재들을 처리할 수 있도록 더 큰 플라즈마 챔버에서 사용하기 위한, 도 2A의 배치 두번으로 이루어진 수평 셋업을 보여준다. 처리될, 예를 들어 코팅될 기재들은 트레이들 (201) 내에 배치되고, 이 트레이들은 예를 들어 RF 전극 (202)와 M 전극 (203) 사이에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트(204)는 각각의 트레이 (201)과 M 전극 (203) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 디퓨저를 각각의 트레이 (201)과 각각의 M 전극 (203) 사이에 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수도 있다.
처리될 기재들의 크기에 따라, 디퓨저 물질 쉬트 (204)는 트레이 (201)의 하부에 배치될 수 있다 (도 2D). 또다른 구체예에서 디퓨저 물질 쉬트 (204)는 트레이 (201)로부터 특정 거리에 배치될 수 있다 (도 2E). 기재들 또는 트레이와 디퓨저 물질 사이, 그리고 디퓨저 물질과 M 전극 사이의 거리는 달라질 수 있으며, 이는 공정 후 코팅의 성능의 함수로, 그리고 변색 감소의 함수로 결정된다.
도 2F는 처리될 기재 (211)이 RF 전극 (212) 및 M 전극 (213)에 의해 결정되는 슬롯에 배치되는 수직 구체예를 보여준다. 디퓨저 물질 쉬트 (214)는 기재 (211)과 M 전극 (213) 사이에 배치된다. 도 2G는 도 2F의 배치가 반복되는 수직 구체예를 보여준다. 처리될 3개의 기재들 (211)은 RF 전극 (212) 및 M 전극 (213)에 의해 결정되는 하나의 슬롯 내부에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트는 기재 (211)과 M 전극 (213) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 2H에 나타낸 바와 같이, 모든 슬롯들에서 플라즈마 디퓨저를 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수 있다.
또다른 구체예에서, 디퓨저 물질 쉬트는 하나의 또는 각각의 무선주파수 전극과 하나의 또는 각각의 기재 사이에, 그리고 하나의 또는 각각의 접지 전극과 하나의 또는 각각의 기재 사이에 배치된다. 이러한 셋업은 여전히 그 응용분야가 2D-플라즈마 디퓨저인 것으로 고려되는데, 디퓨저 물질 쉬트들 모두가 서로 평행하기 때문이다.
도 3A는 수평 셋업의 2D-플라즈마 디퓨저를 보여주는데, 단일 트레이 (301), 단일 무선주파수 (RF) 전극 (302) 및 단일 접지 전극 (M) (303)만이 도시되어 있다. 처리될 기재들은 트레이 (301) 내에 배치된다. 디퓨저 물질 (304)는 트레이 (301)과 RF 전극 (302) 사이에, 그리고 트레이 (301)과 M 전극 (303) 사이에 배치된다.
도 3B는 예를 들어 한번의 단일 공정 가동으로 더 많은 기재들을 처리할 수 있도록 더 큰 플라즈마 챔버에서 사용하기 위한, 도 3A의 배치 두번으로 이루어진 수평 셋업을 보여준다. 처리될, 예를 들어 코팅될 기재들은 트레이들 (301) 내에 배치되고, 이 트레이들은 예를 들어 RF 전극 (302)와 M 전극 (303) 사이에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트 (304)는 각각의 트레이 (301)과 RF 전극 (302) 사이에, 그리고 각각의 트레이 (301)과 M 전극 (303) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 2C의 예시 배치에 주어진 바와 같이, 플라즈마 디퓨저를 각각의 트레이 (301)과 각각의 RF 전극 (302) 사이에, 그리고 각각의 트레이 (301)과 각각의 M 전극 (303) 사이에 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수 있다.
처리될 기재들의 크기에 따라, 디퓨저 물질 쉬트 (304)는 트레이 (301)의 상부 및 트레이 (301)의 하부에 배치될 수 있다 (도 3D). 또다른 구체예에서 디퓨저 물질 쉬트 (304)는 트레이 (301)로부터 양쪽 방향으로 특정 거리에 배치될 수 있다 (도 3E). 또한 또다른 구체예에서, 디퓨저 물질 쉬트 (304)는 트레이 (301)의 상부에 그리고 트레이 (301)로부터 M 전극 (303) 쪽으로 특정 거리에 배치될 수 있다 (도 3F). 또한 또다른 구체예에서, 디퓨저 물질 쉬트 (304)는 트레이 (301)로부터 RF 전극 (302) 쪽으로 특정 거리에 배치될 수 있으며, 트레이 (301)의 하부에 배치될 수 있다 (도 3G).
기재들 또는 트레이와 디퓨저 물질 사이, 그리고 디퓨저 물질과 M 전극 사이의 거리는 달라질 수 있으며, 이는 공정 후 코팅의 성능의 함수로, 그리고 변색 감소의 함수로 결정된다.
도 3H는 처리될 기재 (311)이 RF 전극 (312) 및 M 전극 (313)에 의해 결정되는 슬롯에 배치되는 수직 구체예를 보여준다. 디퓨저 물질 쉬트 (314)는 기재 (311)과 RF 전극 (312) 사이 그리고 기재 (311)과 M 전극 (313) 사이에 배치된다.
도 3I는 도 3H의 배치가 반복되는 수직 구체예를 보여준다. 처리될 3개의 기재들 (311)은 RF 전극 (312) 및 M 전극 (313)에 의해 결정되는 하나의 슬롯 내부에 배치된다. 디퓨저 물질 쉬트 (314)는 기재 (311)과 RF 전극 (312) 사이 그리고 기재 (311)과 M 전극 (313) 사이에 배치된다.
일부 구체예들에서, 도 3J에 나타낸 바와 같이, 모든 슬롯들에서 플라즈마 디퓨저를 매번 사용하지는 않는 것이 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 기재들과 2D-플라즈마 디퓨저 사이의 거리는 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm 이다.
바람직하게는, 2D-플라즈마 디퓨저와 플라즈마 챔버의 전극 또는 전극들 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
2D-플라즈마 디퓨저들은 사용하기 용이하지만, 여러 경우에서 제한된 확산을 제공할 수 있다. 더 많은 확산이 필요한 경우에서, 3D-플라즈마 디퓨저가 사용될 수 있다. 3D-플라즈마 디퓨저들은 면들의 형상 및 수가 달라질 수 있으나, 일반적으로 플라즈마 디퓨저의 최소한 한 면 또는 하나의 표면은 전극들에 완전히 평행인 것은 아니다.
3D-플라즈마 디퓨저들은 프레임 주위를 따라 구성될 수 있으나, 일부 구체예들에서 프레임은 사용되지 않으며 플라즈마 디퓨저는 디퓨저 물질 만으로 구성된다. 프레임이 권장되는지 아닌지 여부는 플라즈마 디퓨저의 형상, 셋업 및 치수에 따라 달라진다.
바람직하게는 프레임은 강성 또는 반-강성 구조물이며 플라즈마 디퓨저 물질이 주위를 따라 배치되는 몸체로서 사용된다. 프레임은 특정한 유연성을 가질 수 있으나 디퓨저가 무너질 위험없이 그리고 처리될 기재들과 접촉될 위험없이 플라즈마 디퓨저 물질을 지지하기에 충분히 강할 필요가 있다.
프레임은 저압 플라즈마 장치 내부에서 사용되기에 적합한 모든 물질들, 가령, - 이에 제한되는 것은 아님 - 알루미늄, 강철 가령, 스테인리스 스틸, 중합체, 가령, HDPE, PS, PP 및 PTFE (테플론으로 공지), 및 전술한 것들의 혼합물로부터 제조될 수 있다.
프레임은 조립된 막대들, 원형 횡단면, 직사각형 또는 정사각형 횡단면을 가지는 막대들로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 횡단면은 1 cm2 또는 그 미만의 표면을 가진다.
일부 수평 구체예들에서, 트레이 그 자체가 프레임으로서 사용될 수 있다.
가장 간단한 방식에서, 3D-플라즈마 디퓨저는 추가 디퓨저 물질이 추가되는 2D-플라즈마 디퓨저로서 도시될 수 있다.
도 4A는 수평 전극 셋업용 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 이러한 플라즈마 디퓨저는 도 3A에 도시된 플라즈마 디퓨저로부터 제조될 수 있다. 처리될 기재 또는 기재들은 RF 전극 (402)와 M 전극 (403) 사이에 배치된 트레이 (401) 위에 배치된다. 플라즈마 디퓨저 (404)는 트레이 (401) 주위를 따라 구성되며, 트레이 (401)과 RF 전극 (402) 사이에 배치된 상부면 (405), 트레이 (401)과 M 전극 (403) 사이에 배치된 하부면 (406)을 포함하고 (이것은 그리하여 도 3A의 디퓨저와 동일함), 그리고 후면 (407) 또한 포함한다. 후면 (407)은 전극들 (402)와 (403) 평면에 수직이며, 상부면 (405)와 하부면 (406)을 연결한다. 정면은 여전히 개방되어 있고, 이는 트레이 (401) 위에 기재 또는 기재들의 배치를 용이하게 한다. 플라즈마 디퓨저 (404)의 면들 (405) 및 (406)은 트레이 (또는 기재들)와 전극들 사이 특정 거리에 배치되며, 면 (407)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치된다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용된다.
또다른 구체예에서, 플라즈마 디퓨저는 후면은 없으나 정면을 가진다. 또한 도 4B에 나타낸 또다른 구체예에서, 플라즈마 디퓨저 (404)는 또다시 트레이 (401) 주위를 따라 구성되며, 플라즈마 디퓨저 (404)와 트레이 (401) 모두가 RF 전극 (402)와 M 전극 (403) 사이에 배치된다. 플라즈마 디퓨저 (404)는 상부면 (405), 하부면 (406), 후면 (407) 및 정면 (408)을 가진다. 오직 좌측 및 우측면만이 임의의 디퓨저 물질로 채워져있지 않다. 이 구체예는 플라즈마를 전극으로부터 멀리 확산시키기 위해 사용될 수 있으며, 동시에 플라즈마 디퓨저와 기재들 (또는 트레이들) 사이의 구역에 전구물질 분자들의 용이한 유입이 가능해진다. 플라즈마 디퓨저 (404)의 면들 (405) 및 (406)은 트레이 (또는 기재들)와 전극들 사이의 특정 거리에 배치되며, 면 (407)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치될 수 있고, 면 (408)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 전면벽 사이의 특정 거리에 배치될 수 있다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용된다.
도 4C는 이제 좌측면 (409)와 우측면 (410) 또한 플라즈마 디퓨저 물질로 채워져 있는 도 4B의 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 플라즈마 디퓨저는 이제 6 면들 (모든 면들)이 플라즈마 디퓨저 물질로 채워진 콜로이드 형상이다. 플라즈마 디퓨저 (404)의 면들 (405)와 (406)은 트레이 (또는 기재들)와 전극들 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (407)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치되며, 면 (408)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 전면벽 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (409)는 트레이 (401)과 챔버의 좌측벽 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (410)은 트레이 (401)과 플라즈마 챔버의 우측벽 사이의 특정 거리에 배치된다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용된다.
바람직하게는, 도 4A 내지 4C에 도식적으로 나타낸 구체예들에 있어서, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저의 디퓨저 물질 사이의 거리는 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm이다.
바람직하게는, 플라즈마 챔버의 전극들에 평행한 플라즈마 디퓨저의 면들과 전극들 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
바람직하게는, 전극들 평면에 수직인 플라즈마 디퓨저 면들과 이러한 플라즈마 디퓨저 면들에 평행한 플라즈마 챔버의 벽들 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm이다.
도 4D는 트레이 (401) 그 자체가 프레임으로서 사용되는 도 4C의 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 이것은 트레이 (401)의 치수(특히 높이)를 넘지 않는 치수들을 가지는 기재들에 있어 가능하다. 결과적으로, 트레이 내 기재들과 플라즈마 디퓨저 물질 사이의 거리는 기재들과 트레이 사이의 거리와 동일하다 - 다시 말하면, 트레이와 디퓨저 물질 사이에 거리가 없다.
트레이 (401)의 높이보다 높은 기재들에 있어서, 프레임은 기재들과 플라즈마 디퓨저 (404)의 상부면 (407) 사이의 특정 거리에 생성되도록 구성될 수 있다. 디퓨저의 다른 면들 (406), (407), (408), (409) 및 (410)에 있어서, 트레이가 프레임으로서 사용될 수 있다. 이는 도 4E에 나타나 있다.
그 외 다른 변형들도 고려될 수 있는데, 예컨대, 면들 (409) 및 (410)은 트레이 (401)과 측면 벽들 사이에 배치된다. 하나 이상의 면들에 대한 프레임으로서 사용되는지 여부에 대한 선택은 플라즈마 챔버와 트레이들의 설계 뿐만 아니라 처리될 기재들, 이들의 형상, 치수 및 조성, 이들의 배치에 따라 달라진다.
기재(들)과 RF 전극 사이에 플라즈마 디퓨저 물질을 사용하는 것이 바람직하지만, 일부 경우, 특히 코팅 두께가 중요한 경우, 기재(들)과 RF 전극 사이에 디퓨저 물질을 사용하지 않는 것이 고려될 수 있으나, 다른 경우에는 그렇지 않을 수 있다. 전자 구성부들, 하위부품들, 어셈블리 또는 장치들을 플라즈마 처리, 예컨대 플라즈마 코팅할 경우, 전자 구성부들, 하위부품들, 어셈블리 또는 장치들이 트레이 위에 배치되는 수평 셋업을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 기재들 상에서의 코팅 증착에 있어서, 특정 코팅 두께를 확보하기 위해 기재들을 내포하는 트레이와 RF 전극 사이에 플라즈마를 확산시키지 않는 것이 이로울 수 있다. 그러나 바람직하게는 플라즈마 디퓨저는 트레이의 선택된 표면들에서 사용된다 -이것이 소위 "선택적 플라즈마 확산"이다.
도 4F는 가능한 선택적 플라즈마 디퓨저의 배열을 도식적으로 보여준다. 플라즈마 디퓨저 물질은 상부면과 하부면이 없고 다른 4개 면들 (정면, 후면, 좌측면, 우측면)에 대해서는 감소된 확산 구역을 보유하는 콜로이드 형상으로 배치된다. 선택적 확산 정도 - 그에 따라 디퓨저 물질을 얼마나 많이 제거하는지 -는 처리될 기재들, 그 치수, 형상, 물질들, 조성, 그리고 공정 변수들, 플라즈마 챔버의 셋업 등에 따라 달라진다. 도 4F는 전형적으로 보다 높은 플라즈마 밀도가 두드러지고 그에 따라 더 많은 변색이 발생하는 트레이들의 모서리들에서 플라즈마를 확산시키기 위하여, 트레이의 4개 모서리에서만 적재되어 있는 선택적 플라즈마 디퓨저를 사용한다.
도 4B 내지 4E의 구체예들에 있어서, 예컨대 지퍼, 버튼, 벨크로, 또는 접착 테이프와 같은 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 방법이 예상될 수 있다.
도 4A 내지 4C의 구체예들에 있어서, 디퓨저는 플라즈마 챔버 내부에 고정된 위치를 가지는 프레임을 이용하여 플라즈마 챔버 내부에 고정된 위치를 보유할 수 있다. 두 회분들 사이에, 디퓨저는 개방되고 (도 4B 내지 4E만), 트레이들 (401)을 꺼내어, 비우고, 재충전하여 플라즈마 챔버에 넣을 수 있다.
대안적으로, 트레이는 부분적으로 또는 완전히 플라즈마 디퓨저를 위한 프레임으로서 사용되며, 두 공정들 사이에 플라즈마 디퓨저 (404)는 트레이 (401)과 함께 플라즈마 챔버 밖으로 꺼내질 것이다. 다음으로, 처리된 기재들을 디퓨저 물질이 없는 하나 이상의 면들(예컨대 도 4A의 정면)을 통해, 또는 예를 들어 지퍼, 버튼, 벨크로, 또는 접착 테이프를 이용하여 디퓨저를 개방함으로써 트레이 밖으로 꺼낸다.
도 5A는 수직 전극 셋업용 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 이러한 플라즈마 디퓨저 이러한 플라즈마 디퓨저는 도 3H에 도시된 플라즈마 디퓨저로부터 제조될 수 있다. 처리될 기재 또는 기재들 (501)은 RF 전극 (502)와 M 전극 (503)에 의해 표시되는 슬롯 내부에 배치된다. 플라즈마 디퓨저 (504)는 기재(들) (501) 주위를 따라 구성되며, 기재(들) (501)과 RF 전극 (502) 사이에 배치된 좌측면 (505) , 기재(들) (501)과 M 전극 (503) 사이에 배치된 우측면 (506) (이것은 그리하여 도 3H의 디퓨저와 동일함)을 포함하며, 그리고 후면 (507) 또한 포함한다. 후면 (507)은 전극들 (502)와 (503) 평면에 수직이며, 좌측면 (405)와 우측면 (406)을 연결한다. 정면은 여전히 개방되어 있고, 이는 슬롯에서 기재 또는 기재들의 배치를 용이하게 한다.
플라즈마 디퓨저 (504)의 면들 (505) 및 (506)은 기재(들)과 전극들 사이의 특정 거리에 배치되며, 면(507)은 기재(들) (501)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치된다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용될 수 있으나, 플라즈마 디퓨저 (504)는 디퓨저 물질이 걸려있으므로 플라즈마 디퓨저를 제자리에 유지시키는데 요구되는 프레임 없이 플라즈마 챔버의 상부면에 부착될 수도 있다.
또다른 구체예에서, 플라즈마 디퓨저는 후면은 없으나 정면을 가진다. 또한 도 5B에 나타낸 또다른 구체예에서, 플라즈마 디퓨저 (504)는 또다시 기재(들) (501) 주위를 따라 구성되며, 플라즈마 디퓨저 (504)와 기재(들) (501)모두가 RF 전극 (502)와 M 전극 (503) 사이에 배치된다. 플라즈마 디퓨저 (504)는 좌측면 (505), 우측면 (506), 후면 (507) 및 정면 (508)을 가진다. 오직 상부 및 하부 평면만이 임의의 디퓨저 물질로 채워져있지 않다. 이 구체예는 플라즈마를 전극으로부터 멀리 확산시키기 위해 사용될 수 있으며, 동시에 플라즈마 디퓨저와 기재(들) 사이의 구역에 전구물질 분자들의 용이한 유입이 가능해진다. 플라즈마 디퓨저 (504)의 면들 (505) 및 (506)은 기재(들)(501)과 전극들 사이의 특정 거리에 배치되며, 면 (507)은 기재(들)(501)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치될 수 있고, 면 (508)은 기재(들)(501)과 플라즈마 챔버의 전면벽 사이의 특정 거리에 배치될 수 있다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용될 수 있으나, 디퓨저 물질이 걸려있는 위치에 있고 그 자체로 형상과 배치가 유지되므로 프레임이 반드시 필요한 것은 아니다.
도 5C는 이제 상부면 (509)과 하부면 (510) 또한 플라즈마 디퓨저 물질로 채워져 있는 도 5B의 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 플라즈마 디퓨저는 이제 6 면들 (모든 면들)이 플라즈마 디퓨저 물질로 채워진 콜로이드 형상이다. 플라즈마 디퓨저 (504)의 면들 (505)와 (506)은 기재(들)과 전극들 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (507)은 기재(들)과 플라즈마 챔버의 후면벽 사이의 특정 거리에 배치되며, 면 (508)은 기재(들) (501)과 플라즈마 챔버의 전면벽 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (509)는 기재(들) (501)과 챔버의 상부벽 사이의 특정 거리에 배치되고, 면 (510)은 기재(들) (501)과 플라즈마 챔버의 하부벽 사이의 특정 거리에 배치된다. 이 구체예에서, 디퓨저 물질을 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용될 수 있으나, 디퓨저 물질이 걸려있는 위치에 있고 그 자체로 형상과 배치가 유지되므로 프레임이 반드시 필요한 것은 아니다.
도 5B 내지 5C의 구체예들에 있어서, 예컨대 지퍼, 버튼, 벨크로, 또는 접착 테이프와 같은 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 방법이 예상될 수 있다.
도 5A 내지 5C의 구체예들에 있어서, 디퓨저는 플라즈마 챔버 내부에 고정된 위치를 가지는 프레임을 이용하여 플라즈마 챔버 내부에 고정된 위치를 보유할 수 있다. 두 회분들 사이에, 디퓨저를 개방하고 (도 5B 내지 5C만), 기재(들) (501)을 꺼내어, 새로운 기재(들)을 챔버 내 플라즈마 디퓨저 내부에 넣을 수 있다.
대안적으로, 플라즈마 디퓨저 (504)는 필요할 경우 플라즈마 챔버에서 꺼내어질 수 있는 방식으로 위치시킬 수 있다.
바람직하게는, 도 5A 내지 5C에 도식적으로 나타낸 구체예들에 있어서, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저의 디퓨저 물질 사이의 거리는 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm이다.
바람직하게는, 플라즈마 챔버의 전극들에 평행한 플라즈마 디퓨저의 면들과 전극들 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
바람직하게는, 전극들 평면에 수직인 플라즈마 디퓨저 면들과 이러한 플라즈마 디퓨저 면들에 평행한 플라즈마 챔버의 벽들 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm이다.
3D-플라즈마 디퓨저의 또다른 형상은 원통형 형상이다. 디퓨저 물질 쉬트는 디퓨저 물질 쉬트의 좌측과 우측면을 서로에 연결시킴으로써 관형 형상이 얻어지도록 접힌다.
도 6A는 원통형 플라즈마 디퓨저 (604)가 트레이 (601) 주위를 따라 수평 셋업으로 사용될 수 있는 방법을 보여준다. 플라즈마 디퓨저 물질 (604)와 트레이 (601) 사이의 특정 거리가 유지된다. 플라즈마 디퓨저 (604)는 수평으로 배치된 RF 전극 (602)와 M 전극 (603) 사이의 공간에 피팅된다. 플라즈마 디퓨저의 좌측면과 우측면은 개방되어, 전구물질 분자들이 트레이 (601)에 배치된 디퓨저와 기재 또는 기재들 사이의 공간에 제어된 방식으로 유입하게 한다. 플라즈마 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프가 예상될 수 있다. 플라즈마 디퓨저는 바람직하게는 프레임 위에 적재(mount)되며, 플라즈마 챔버에서 고정된 위치를 가질 수 있거나, 각 공정 후 트레이와 함께 꺼내어질 수 있다.
도 6B는 이제 좌측면 (605)와 우측면 (606) 또한 플라즈마 디퓨저 물질로 채워져 있는 도 6A의 플라즈마 디퓨저를 보여준다. 기재 트레이 (601)은 플라즈마 디퓨저 (604)의 내부 용적에 위치된다. 플라즈마 디퓨저 (604)는 RF 전극 (602)와 M 전극 (603) 사이에 위치된다. 플라즈마 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프가 예상될 수 있다. 플라즈마 디퓨저는 바람직하게는 프레임 위에 적재(mount)되며, 플라즈마 챔버에서 고정된 위치를 가질 수 있거나, 각 공정 후 트레이와 함께 꺼내어질 수 있다.
플라즈마 챔버의 수평 셋업 (수평으로 위치된 전극들)을 위해 원통형 형상이 사용될 수 있다 하더라도, 바람직하게는 콜로이드 플라즈마 디퓨저가 수평 위치를 위해 사용된다. 원통형 플라즈마 디퓨저는 전극들의 수직 셋업에서 사용하기에 매우 적합한데, 디퓨저 물질 쉬트가 플라즈마 챔버에 걸려있는 기재들 주위를 따라 용이하게 감싸질 수 있기 때문이다.
도 6C는 하나 이상의 기재들 (611) 주위를 따라 감싸지고, 수직으로 배치된 RF 전극 (612)와 M 전극 (613)에 의해 표시되는 슬롯 내부에 위치된 원통형 플라즈마 디퓨저 (614)의 배열을 도식적으로 보여준다. 플라즈마 디퓨저(614)의 상부면과 하부면은 개방되어, 전구물질 분자들이 디퓨저와 기재 또는 기재들 사이의 공간에 제어된 방식으로 유입하게 한다. 플라즈마 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프가 예상될 수 있다. 플라즈마 디퓨저는 프레임 위에 적재될 수 있고
프레임 없이 사용될 수도 있지만, 이 경우 디퓨저는 플라즈마 챔버의 상부면에 부착된다. 플라즈마 디퓨저 (614)는 플라즈마 챔버에서 고정된 위치를 가질 수 있거나, 또는 각 공정 후 기재(들)과 함께 꺼내어 질 수 있다.
도 6D는 하나 이상의 기재들 (611) 주위를 따라 감싸지고, 수직으로 위치된 RF 전극 (612)와 M 전극 (613)에 의해 정해지는 슬롯 내부에 위치된 원통형 플라즈마 디퓨저 (614)의 배열을 도식적으로 보여준다. 플라즈마 디퓨저 (614)의 상부면 (615)와 하부면 (616)은 디퓨저 물질로 또한 채워진다. 플라즈마 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프가 예상될 수 있다. 플라즈마 디퓨저는 프레임 위에 적재될 수 있고 프레임 없이 사용될 수도 있지만, 이 경우 디퓨저는 플라즈마 챔버의 상부면에 부착된다. 플라즈마 디퓨저 (614)는 플라즈마 챔버에서 고정된 위치를 가질 수 있거나, 또는 각 공정 후 기재(들)과 함께 꺼내어 질 수 있다.
바람직하게는, 도 6A 내지 6D에 도식적으로 나타낸 구체예들에 있어서, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저의 디퓨저 물질 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저 물질의 곡선형 형상으로 인해 임의의 지점에서 동일하지 않으며, 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm이다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 면들과 전극들 및/또는 플라즈마 챔버 벽 사이의 거리는 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다. 플라즈마 디퓨저 물질은 임의의 지점에서 평면형 형상을 가지지 않기 때문에, 한 지점으로부터 또다른 지점까지의 거리는 달라질 수 있다.
보다 우수한 것으로 고려될 경우 콜로이드 및 원통형 이외의 형상을 가지는 3D-플라즈마 디퓨저들 또한 사용될 수 있다. 도 7A, 7B, 8, 9A 및 9B는 몇가지 배열들을 도식적으로 제공하지만, 이러한 형상들에 있어서의 변화 또한 예상될 수 있음은 명확하다.
도 7A는 반구를 나타내는 형상을 가지는 플라즈마 디퓨저 (704)를 보여준다. 바람직하게는 이러한 플라즈마 디퓨저는 이 도식적 배열에 나타난 바와 같이 수평 셋업용으로 사용된다. 플라즈마 디퓨저 (704)는 RF 전극 (702)와 M 전극 (703) 사이에 적재된 트레이 (701)의 상부에 배치된다. 바람직하게는, 플라즈마 디퓨저를 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용된다. 트레이 (701)의 하부면 또한 디퓨저 물질로 커버될 수 있으나, 일부 경우에서 그렇게 하는 것이 권장되지 않는다. 트레이 (701)의 하부를 커버할지 여부는 셋업, 처리될 기재들 등에 따라 달라진다.
도 7B는 트레이 (701) 주위를 따라 구형 형상을 가지는 플라즈마 디퓨저 (704)를 보여준다. 바람직하게는 이러한 플라즈마 디퓨저는 이 도식적 배열에 나타난 바와 같이 수평 셋업용으로 사용된다. 트레이 (701)은 플라즈마 디퓨저 (704) 내부에 배치되고, 이 플라즈마 디퓨저는 결국 RF 전극 (702)와 M 전극 (703) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 플라즈마 디퓨저를 제자리에 유지시키기 위하여 프레임이 사용된다.
도 7A 및 7B를 보면, 플라즈마 디퓨저의 개방을 용이하게 하는 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프가 예상될 수 있다. 바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 (704)를 각 공정 후 트레이 (701)과 함께 플라즈마 챔버에서 꺼낸 다음, 개방하여, 트레이 (701)로부터 처리된 기재들을 제거한다. 그 후 트레이 (701)을 다시 처리될 기재들로 채우고, 플라즈마 디퓨저 (704)를 닫고, 트레이 (701)과 함께, 다시 플라즈마 챔버 안에 넣는다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저 물질 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정한 값이 아니며, 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm 이다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 물질과 전극들 및/또는 플라즈마 챔버 벽들 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정하지 않으며, 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
도 8은 돔(dome)을 나타내는 형상을 가지는 플라즈마 디퓨저 (804)를 보여준다. 바람직하게는 이러한 플라즈마 디퓨저는 이 도식적 배열에 나타난 바와 같이 수평 셋업용으로 사용된다. 플라즈마 디퓨저 (804)는 RF 전극 (802)와 M 전극 (803) 사이에 적재된 트레이 (801)의 상부에 배치된다. 바람직하게는, 플라즈마 디퓨저를 제자리에 유지시키기 위하여 프레임 (805)가 사용된다.
트레이 (801)의 하부면 또한 디퓨저 물질로 커버될 수 있으나, 일부 경우에서 그렇게 하는 것이 권장되지 않는다. 트레이 (801)의 하부를 커버할지 여부는 셋업, 처리될 기재들 등에 따라 달라진다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저 물질 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정한 값이 아니며, 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm 이다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 물질과 전극들 및/또는 플라즈마 챔버 벽들 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정하지 않으며, 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
도 9A 및 9B는 터널을 나타내는 형상을 가지는 플라즈마 디퓨저 (904)를 보여준다. 만곡 반경은 처리될 기재들의 치수에 따라 달라질 수 있다.
바람직하게는 이러한 플라즈마 디퓨저는 이 도식적 배열에 나타난 바와 같이 수평 셋업용으로 사용된다. 플라즈마 디퓨저 (904)는 RF 전극 (902)와 M 전극 (903) 사이에 적재된 트레이 (901)의 상부에 배치된다. 바람직하게는, 플라즈마 디퓨저를 제자리에 유지시키기 위하여 프레임 (905)가 사용된다. 트레이 (901)의 하부면 또한 디퓨저 물질로 커버될 수 있으나, 일부 경우에서 그렇게 하는 것이 권장되지 않는다. 트레이 (901)의 하부를 커버할지 여부는 셋업, 처리될 기재들 등에 따라 달라진다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 내부에 배치된 기재들과 플라즈마 디퓨저 물질 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정한 값이 아니며, 1 mm 내지 150 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 100 mm, 가령, 5 mm 내지 75 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm, 가령, 50, 45, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 mm 이다.
바람직하게는, 플라즈마 디퓨저 물질과 전극들 및/또는 플라즈마 챔버 벽들 사이의 거리는 플라즈마 디퓨저의 곡선형 형상으로 인해 일정하지 않으며, 5 mm 내지 250 mm, 더욱 바람직하게는 10 mm 내지 200 mm, 가령, 15 mm 내지 150 mm, 가령, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 mm 이다.
본 발명의 이점들은 다음과 같다: 어두운 색 표면 - 가령, 암녹색, 암청색, 암회색 및 검은색 물체들 - 상에서 또는 고 광택 표면 또는 저 표면 조도 (예컨대 부드러운 느낌의 표면들 또는 연마된 표면들)를 가지는 기재들 상에서 전형적으로 볼 수 있는 의도하지 않은 변색 효과들의 감소, 심지어는 제거 ; 처리될 기재들의 치수들의 함수로 또는 플라즈마 디퓨저 물질, 플라즈마 디퓨저의 형상, 디퓨저 물질로 채워진 면들의 수, 또는 다수층들의 디퓨저 물질을 사용하거나 한 면으로부터 디퓨저 물질을 부분적으로 제거함으로써 확산 정도 (선택적 플라즈마 확산)를 변화시켜 필요한 변색을 감소시킴에 의한, 다변성(versatile) 플라즈마 디퓨저 셋업; 물 접촉각, 분사 테스트, 오일 수준에 대한 영향 없음; 세척성에 대한 영향 없음; 기기 설계를 개조시킬 필요 없음; 현존하는 플라즈마 챔버들에서의 용이한 실시; 플라즈마 챔버 내부에서 고정된 위치 또는 제거가능한 위치를 사용함에 의한, 그리고 플라즈마 디퓨저의 용이한 개방을 가능하게 하는 고정화 수단들을 사용함에 의한 용이한 취급.
본 발명은 이제 하기 실시예들에 의하여 예시되고 추가로 설명될 것이다. 이들 실시예들은 오직 참고용으로 본 출원에 제공된 것이며 상기 언급된 본 발명의 양태들에 대하여 어떠한 제한도 가하지 않는다.
실시예
실시예 1
실시예 1은 플라즈마 디퓨저를 제조하는 물질의 개방도의 영향을 입증한다. 다음 3가지 상이한 디퓨저 물질들이 사용되었다 : 부직포, 직물 패브릭 및 박막. 3가지 물질들 모두를 도 4E에 나타낸 바와 같이 동일한 수평 셋업에서 사용하였으나 좌측 및 우측면을 개방시켰으며, 이들은 단량체 유입구들이 위치되어 있는 챔버 벽들에 평행하다. 부직포는 단일층 및 이중층 셋업으로 사용되었다.
각각의 플라즈마 디퓨저를 이용하는 동일한 플라즈마 중합 공정이 표 1에 따라 490 l 크기의 플라즈마 챔버에서 실시되었다:
Figure pct00001
표 1 : 실시예에 따른 공정 변수들
데이터 및 결과들이 표 2에서 제공된다:
Figure pct00002
표 2 : 4가지 상이한 플라즈마 디퓨저 물질들을 이용하여 실시된 테스트 개괄
표 2로부터 패브릭의 개방성이 덜할 수록 (단일층 부직포 -> 이중층 부직포 -> 직물 -> 박막), 변색 감소는 더 우수해지고, 동시에 코팅 두께는 하나의 디퓨저 물질로부터 또다른 디퓨저 물질에 이르기까지 이들로부터 부정적인 영향을 받지 않음이 명확하다. 그러나 플라즈마 디퓨저를 이용하는 공정들의 코팅 두께는 4가지 플라즈마 디퓨저들 모두에 있어서 플라즈마 디퓨저 없는 공정에 대한 코팅 두께 보다 더 작다.
이중층 및 단일층 부직포를 이용한 테스트는 이중층을 이용하여 보다 우수한 변색 감소가 얻어짐을 명확하게 보여준다.
실시예 2
실시예 2는 단량체 유입구들이 구비되어 있는 벽들에 평행한 2개 면들의 개방도의 영향을 입증한다. 좌측 및 우측면들은 100 % 개방되어 있고, 단 25 %만이 개방되어 있는 면들 또한 보유한 실시예 1의 단일층 부직포 플라즈마 디퓨저가 사용되었다. 공정들은 표 1의 변수들에 따라 실시된다. 결과들은 표 3에서 찾을 수 있다 :
Figure pct00003
표 3 : 4가지 상이한 플라즈마 디퓨저 물질들을 이용하여 실시된 테스트 개괄
표 3으로부터 덜 개방된 면들이 변색 감소에 긍정적인 영향을 미치며, 오일 수준은 영향받지 않음이 명확하다. 그러나 이러한 플라즈마 디퓨저를 이용하여 증착된 코팅들은 훨씬 더 얇으며, 이러한 결과는 변색이 없음을 설명할 수 있다. 충족시켜야 할 기준이 특정 발유성 수준인 경우에서, 이러한 더욱 폐쇄된 플라즈마 디퓨저가 고려될 수 있다. 그러나 최소 코팅 두께와 변색 감소가 조합될 필요가 있는 경우에서, 100 % 개방된 2개 면들을 보유한 개방성이 더 적은 디퓨저 물질을 사용하는 것이 더 좋다 - 실시예 1을 보라.
실시예 3
실시예 3은 플라즈마 디퓨저를 사용함으로써 영향받지 않는다는 사실을 입증한다. 100 %재생 PES로 제조된 직물 텍스타일 샘플들을 플라즈마 디퓨저에 수직으로 걸었다. 단량체 유입구들이 위치하고 있는 벽들에 평행한 상부 및 하부면들은 100 % 개방되어 있다. 5분의 전처리 및 10분의 코팅 공정이 텍스타일 샘플들에 대해 실시되었으며, 텍스타일 샘플들은 플라즈마 디퓨저 없이 그리고 플라즈마 디퓨저를 이용하여 코팅되었다. 코팅 공정들을 실시하기 위하여 사용된 공정 변수들이 표 4에 제공된다.
Figure pct00004
표 4: 실시예 3에 따른 공정 변수들
코팅된 직물들은 ISO 15797 (2002)에 따라 공업적으로 세척되었다. 한번의 완전한 세척 주기는 하기 단계들을 포함하였다:
1. 광학적 표백제 없이 건조 텍스타일 물질 1 킬로그램 당 20 g IPSO HF 234를 사용하여 75 ℃에서 세척하는 단계;
2. 건조 캐비넷에서 건조하는 단계;
1회의 세척 주기 후 ISO 9073 - 파트 17 및 ISO 4920에 따라 분사테스트를 실시하였다. 다음으로, 세척 주기를 추가로 4회 완료하고, 발유성 테스트 및 분사 테스트를 반복하였다 (수치를 5회 세척 후 측정하였다).
표 5로부터 플라즈마 디퓨저 내부에서 처리된 샘플들 그리고 플라즈마 디퓨저를 사용하지 않고 코팅된 샘플들로부터 얻은 분사 결과들에서 어떠한 차이도 발견되지 않았음이 명확하다.
Figure pct00005
표 5 : 세척 결과
실시예 4
도 4F에 따른 선택적 플라즈마 디퓨저를 5개 트레이들을 보유한 490 리터 챔버에서 사용하였다. 이 실시예에서 모든 5개 트레이들의 4개 모서리 모두에 20cm 길이에 걸쳐 디퓨저 물질인 테플론을 배치하였다. 모든 5개 트레이들의 4개 모서리 모두에 또다시 디퓨저 물질인 테플론을 10 cm 길이에 걸쳐 배치하여 두번째 디퓨저를 생성하였다. 공정 변수들이 표 6에 제공된다. 동일한 공정을 플라즈마 디퓨저 없이도 실시하였다.
이 테스트의 목적은 인쇄 회로 기재 (PCB)에서의 변색이 감소될 수 있는지 여부 및 코팅 두께의 균일성이 개선될 수 있는지를 점검하는 것이었다. 결과가 표 7에 제공된다.
Figure pct00006
표 6: 실시예 4에 따른 공정 변수들
표 7로부터, 5번째 트레이 (가장 낮게 위치된 트레이)를 제외하고 모든 트레이들에 있어서, 플라즈마 디퓨저가 표준편차(%)를 매우 감소시키므로, 보다 우수한 두께의 균일성을 가져옴이 명확하다. 실시예 1과 2에서 명확했던 바와 같이, 모든 트레이들에 있어서 플라즈마 디퓨저를 이용한 코팅 두께가 더 얇았음을 주목하여야 한다.
Figure pct00007
표 7 : 상이한 셋업들에 관한 두께 및 표준 편차 (%)

Claims (15)

  1. 코팅을 형성하기 위하여 기재(substrate) 상에 플라즈마를 증착시키기에 앞서 및/또는 증착시키는 동안 플라즈마를 확산시킴으로써, 플라즈마 코팅 공정에 의한 기재의 변색을 최소한 부분적으로 방지하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 전처리 플라즈마(pre-treatment plasma)에 의해 전처리되며, 이 때 상기 전처리 플라즈마는 전처리 플라즈마와 상기 기재의 반응에 앞서 및/또는 반응하는 동안 확산되고, 이로써 바람직하게는 상기 기재를 세척, 활성화 및/또는 에칭(etching)함을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 플라즈마는 단량체를 포함하며 바람직하게는 상기 코팅은 중합체 코팅임을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마는 저압에서, 바람직하게는 대기압보다 낮은 압력에서, 더욱 바람직하게는 1000 mTorr 보다 낮고 및/또는 바람직하게는 5 mTorr 보다 높은 압력에서 제공됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 발유성(oil repellency), 분사 테스트 및 세척성 면에서 코팅 성능은 부정적인 영향을 받지 않음을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 접지 (M) 전극, 무선주파수 (RF) 전극 및 공정 후 상기 기재의 변색을 감소시키기 위해 상기 기재 주변의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 플라즈마 디퓨저를 포함하는, 바람직하게는 상기 전극들 사이에 배치된 하나 이상의 플라즈마 디퓨저 물질을 포함하는, 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 코팅 장치에서 코팅되며, 상기 플라즈마 디퓨저 물질은 바람직하게는 쉬트의 형태이고, 이는 평면형, 곡선형 또는 접힘형 일 수 있음을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 다음 특징들 중 하나 또는 이들의 조합이 제공됨을 특징으로 하는 방법:
    - 플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 무선주파수 전극 사이에 배치되고;
    - 플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 접지 전극 사이에 배치되고;
    - 플라즈마 디퓨저 물질은 코팅될 기재 또는 기재들과 접지 전극 사이에, 그리고 코팅될 기재 또는 기재들과 무선주파수 전극 사이에 배치되고;
    - 플라즈마 디퓨저 물질은 콜로이드 플라즈마 디퓨저를 형성하기 위하여 플라즈마 챔버의 벽을 대면하는, 기재의 최소한 하나 이상의 면에 배치되며; 및/또는
    - 플라즈마 디퓨저 물질의 쉬트는 코팅될 기재 또는 기재들 주위를 따라 원통형으로 감싸짐.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 방법을 실시하기에 앞서 기재를 전처리 플라즈마에 의해 전처리하는 방법에 있어서, 전처리 플라즈마와 기재의 반응에 앞서 및/또는 반응하는 동안 전처리 플라즈마를 확산시켜, 이로써 바람직하게는 상기 기재를 세척, 활성화 및/또는 에칭하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 방법을 실시하기에 적합한, 바람직하게는 실시하도록 배열된 플라즈마 코팅 장치.
  10. 플라즈마 코팅을, 그리고 바람직하게는 플라즈마 중합 코팅을 바람직하게는 저압에서 기재에 처리하기 위한 플라즈마 코팅 장치에 있어서, 상기 장치는 접지 (M) 전극, 무선주파수 (RF) 전극 및 상기 기재 주변의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 플라즈마 디퓨저를 포함하는 플라즈마 챔버를 포함하고, 바람직하게는 상기 플라즈마 디퓨저는 상기 전극들 사이에 배치되는 플라즈마 코팅 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 플라즈마 디퓨저는 상기 플라즈마 챔버에 배치된 플라즈마 디퓨저 물질을 포함하며, 바람직하게는 상기 플라즈마 디퓨저 물질은 쉬트 형태임을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 플라즈마 디퓨저 물질은 개방 셀 중합체 구조물, 가령, 부직포, 직물, 편물, 막, 필름 또는 박막(foil); 및/또는 개방 셀 금속 구조물, 가령, 메쉬 구조물을 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 장치.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 디퓨저는 프레임(frame)을 사용하지 않는 또는 프레임으로 지지되는 플라즈마 챔버에 배치됨을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 장치.
  14. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 디퓨저는 개방 수단들, 가령, 지퍼, 버튼, 벨크로 띠 또는 테이프를 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 코팅 장치.
  15. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 플라즈마 코팅 장치에서 사용하기에 적합한, 바람직하게는 사용하도록 배열된 플라즈마 디퓨저.
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