KR20210113227A - 기판을 중합체로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법 - Google Patents
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Abstract
기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법, 이 방법은 다음을 포함함:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 2 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
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제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 2 중합체 층을 형성하고, 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것을 특징으로 함.
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
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Description
본 발명은 기판 (예를 들어, 전자 장치 또는 그 부품)을 중합체로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 본 발명은 인쇄 회로 기판 (PCB)을 중합체로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법에 관한 것일 수 있다.
US 2018/0237917은 무전해 도금 방법에 관한 것으로서, 무전해 도금 코팅으로 패터닝된 기판을 무전해 도금 용액과 접촉시켜 무전해 도금을 수행하여 무전해 도금 코팅으로 패턴화되지 않은 기판의 일부에 무전해 도금에 의해 금속을 증착한다. 무전해 도금 코팅은 플라즈마 증착 공정에 의해 기판에 증착된다. US 2018/0237917은 금속 표면을 가진 기판, 예를 들어 전도성 트랙에 중합체 코팅을 증착하는 것과 관련이 없고, 따라서 본 출원의 발명이 해결하고자 하는 것과 동일한 결점을 겪지 않는다.
US 2014/0141221은 플라즈마 강화 화학 기상 증착 ("PECVD")을 사용하여 기판 상에 보호 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다. 각 펄스 사이클과 사이클 사이에 플라즈마를 유지하는 것이 바람직할 수 있다고 한다. 즉, 이 간행물은 각 펄스 사이클의 가압 단계, 담금 단계 및 진공 단계 동안 그리고 또한 이러한 펄스 사이클 사이에 플라즈마를 유지하는 것이 바람직할 수 있다고 교시한다. 이 간행물은 기질을 다른 전구체에 노출시키는 사이에 플라즈마에 어떤 일이 발생하는지에 대해 침묵한다.
플라즈마 중합에 의해 기판을 중합체 층으로 코팅하는 것이 공지되어 있다. 기판에 전기 전도성 매체, 예를 들어 PCB의 전도성 트랙이 있는 경우, 중합체 층은 전도성 매체를 산화 및/또는 환원으로부터 절연하고 보호할 수 있는 유전체 장벽으로 기능하여 단락 및/또는 기판이 습기에 노출될 때 전도성 매체의 열화가능성을 줄인다. 그러나 기판, 예를 들어 전기 전도성 매체 (예를 들어 구리 트랙)의 무기적 특성 및 상업적으로 이용 가능한 많은 중합체 코팅 전구체의 유기적 특성으로 인해, 중합체 코팅과 기판 사이에 만족스러운 접착을 고유한 비호환성으로 인해 달성하기 어려울 수 있다. 중합체 코팅 및 기재의 만족스럽지 못한 접착은 중합체 코팅의 박리 및/또는 열악한 성능을 초래할 수 있다.
중합체 코팅과 기재 사이의 접착을 개선하기 위한 한 가지 공지된 방법은 중합체 코팅을 그 위에 증착하기 전에 기재의 표면을 전처리하는 것이다. 전처리 단계는 기판으로부터 오염물을 제거하고 및/또는 기판에 대한 중합체 코팅의 접착이 개선될 수 있도록 기판을 기능화하는 효과를 가질 수 있다. 전처리는 수소 또는 산소와 같은 반응성 가스를 사용하고 및/또는 테트라플루오로메탄과 같은 에칭 시약을 사용하여 수행할 수 있다. 아르곤, 질소 또는 헬륨과 같은 불활성 가스를 사용하여 전처리를 수행할 수도 있다. 전술한 가스/시약의 혼합물을 사용할 수 있다. 전처리 단계는 전형적으로 전처리 전구체 (즉, 가스/시약)를 활성화하여 전처리 전구체 플라즈마를 형성하고 기판을 전처리 전구체 플라즈마에 노출시키는 것을 포함한다.
전기 전도성 매체가 구리로 형성되는 상황에서 이러한 전처리 단계는 중합체 코팅의 기판에 대한 접착을 약간 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나 전기 전도성 매체가 다른 특정 금속 예를 들어 금으로 형성되는 상황에서는, 이러한 전처리 단계는 기판에 대한 중합체 코팅의 접착을 향상시키는 측면에서 무시할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
주로 유기 중합체 코팅 (즉, 비금속 요소로 구성된 중합체)과 기판의 접착을 향상시키는 또 다른 알려진 방법은 먼저 금속 원소, 준금속 원소 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체 코팅으로 기판을 코팅한 다음, 비금속 원소로 구성된 중합체를 코팅한다. 금속 및/또는 준금속 원소를 포함하는 중합체 코팅은 비금속 요소로 구성된 중합체와 비교할 때, 본질적으로 무기질이고 구리 트랙을 갖는 기판에 더 잘 부착되는 경향이 있다. 또한, 비금속 원소로 구성된 중합체는 일반적으로 금속 및/또는 준금속 원소를 포함한 중합체에 잘 부착된다. 따라서, 비금속 원소로 구성된 중합체는 금속 및/또는 준금속 원소를 포함하는 중합체의 중간층을 통해 기판에 접착될 수 있다. 종래 기술에서 이러한 중간 층을 포함하는 방법은 이전에 설명된 전처리 단계를 임의적으로 포함할 수 있다.
도 1는 선행 기술에 따른 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 개략적으로 설명하며, 여기서 (a)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버 내의 절대 압력 (mTorr)이고; (b) 시간 (분)에 따라 플라즈마 챔버 내에 위치한 전극 세트에 적용되는 전력 (와트)이고; (c)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버로의 플라즈마 전구체 (들)의 유속 (sccm)이다.
본명세서에서 언급된 모든 타이밍은 대략적인 것이다.
상기 방법은 다음을 포함한다:
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (0 내지 18 분);
전처리 전구체 (1)을 플라즈마 챔버로 도입하는 것 및 압력을 전처리 전구체 작동 압력으로 증가시키는 것 (18 내지 26 분);
전처리 전구체 (1)을 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 300 W의 전력을 인가하고 기판을 전처리 전구체 플라즈마에 노출시키는 것에 의해 기판을 전처리하는 것 (30 내지 40 분);
전력 및 전처리 전구체 (1)의 흐름을 스위칭 오프하는 것 (40 분);
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (40 내지 50 분);
제 1 중합체전구체 2를 플라즈마 챔버에 도입하는 것 및 압력을, 제 1 중합체 전구체 작동 압력까지 증가시키는 것 (50 내지 54 분);
제 1 중합체 전구체 2를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 200 W의 전력을 인가하고 기판을 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 노출시켜 키 그 위에 제 1 중합체 층을 형성시킴에 의해 기판 상에 제 1 중합체 층을 증착시키는 것(58 내지 66 분);
전력 및 제 1 중합체 전구체 2의 흐름을 스위칭 오프하는 것 (66 분);
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (66 내지 74 분);
제 2 중합체 전구체 3를 플라즈마 챔버에 도입하는 것 및 압력을, 제 2 중합체 전구체 작동 압력까지 증가시키는 것 (74 내지 82 분);
제 2 중합체 전구체 3를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 240 W의 전력을 인가하고 제 1 중합체 층을 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 노출시켜 그 위에 제 2 중합체 층을 형성시킴에 의해 제 1 중합체 층 상에 제 2 중합체 층을 증착시키는 것 (85 내지 94 분);
전력 및 제 2 중합체 전구체 3의 흐름을 스위칭 오프하는 것 (94 분); 및
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (94 내지 105 분);
플라즈마 챔버가 기저 압력에 있는 동안 챔버 및 임의의 관련 튜브는 불활성 가스로 퍼징되어 잔류 전구체를 제거할 수 있으며, 그 후 플라즈마 챔버가 폭기되어 모든 물질을 제거할 수 있다.
기판에 대한 제 1 중합체 층의 접착 및/또는 제 1 및 제 2 중합체 층 사이의 접착에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 이러한 공지된 방법과 관련된 많은 문제가 확인되었다. 특히, 전처리 단계와 제 1 중합체 층의 증착 사이의 기간 및 제 1 및 제 2 중합체 층의 증착 사이의 기간 동안 대기로부터 오염이 기판의 표면 또는 그 위에 증착된 중합체 층과 상호 작용할 수 있다. 이러한 오염의 상호 작용, 예를 들어 기판 또는 그 위에 증착된 임의의 중합체 층 상에 활성 부위를 점유하거나 이에 결합하는 오염은 그에 대한 후속 중합체 층 (들)의 접착을 감소시킬 수 있다.
따라서, 개선된 플라즈마 중합 방법이 필요하다.
발명의 요약
본발명의 구체예는 기판 (가령 전자 장치 또는 이의 부품, 예를 들어 PCBs)에의 중합체 코팅의 접착을 개선시키는 것을 추구한다. 특히, 본발명의 구체예는 기판의 금속 표면, 예를 들어 PCB의 전도성 트랙에의 중합체 코팅의 접착을 개선시키는 것을 추구한다.
본발명의 제 1 양상에 따라서, 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 제공하고, 이 방법은 다음을 포함한다:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
플라즈마 챔버에 전처리 전구체의 흐름을 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 2 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 2 중합체 층을 형성하고, 전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것을 특징으로 함.
본발명의 제 2 양상에 따라서, 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 제공하고, 이 방법은 다음을 포함한다:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 1 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 2 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 2 전력을 인가하는 것 및 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 제 2 전력 레벨은 제 1 전력 레벨과 상이하고 여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 2 중합체 층을 형성하고, 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 전력을 즉시 스위칭하는 것 및 전력을 제 2 전력 레벨에서 유지시키는 것을 특징으로 함.
제 2 전력 레벨은 전력이 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 즉시 감소되도록 제 1 전력 레벨보다 낮을 수 있다.
본발명의 제 3 양상에 따라서, 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 제공하고, 이 방법은 다음을 포함한다:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
플라즈마 챔버에 전처리 전구체의 흐름을 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 1 전력을 인가하는 것 및 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 2 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것,
여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고, 전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것 및/또는 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것의 효과는 플라즈마 챔버 내 플라즈마 상태가 유지될 수 있다는 것이다. 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 상태를 유지함으로써 기판 및/또는 제 1 중합체 층과의 임의의 오염 (예를 들어, 응축 또는 미반응 중합체 전구체)의 상호 작용이 감소될 수 있고, 이에 의해 그에 대한 제 1 및/또는 제 2 중합체 층 (들)의 전체 접착이 개선될 수 있다는 것이 결정되었다.
플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 상태를 유지하기 위해 필요한 전력은 플라즈마로 변환되는 전구체의 유형과 같은 다양한 요인에 따라 달라질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 일부 구체예에서, 특히 제 2 중합체 전구체가 제 1 중합체 전구체와 상이한 구체예에서 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 전력은 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 전력과 상이할 수 있다.
당업자는 플라즈마 상태에서 다양한 상이한 전구체를 유지하기 위해 필요한 전력 레벨을 이해한다. 그러나, 의심을 피하기 위해, 전처리 전구체 플라즈마, 제 1 중합체 전구체 플라즈마 및/또는 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 전력은 5 W 초과의 레벨 또는 10 W 초과의 레벨 또는 15 W 초과의 레벨 또는 20 W 초과의 레벨 또는 25 W 초과의 레벨 또는 30 W 초과의 레벨 또는 35 W 초과의 레벨 또는 40 W 초과의 레벨 또는 45 W 초과의 레벨, 가령 대략 50 W의 레벨에서 유지될 수 있다.
상기 방법은 플라즈마 챔버 내 압력을, 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로 설정하는 것 및 플라즈마 챔버 내 압력을, 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 압력을 베이스 압력으로 감소시킴 없이 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로부터 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것(즉 감소 또는 증가시킴)를 포함할 수 있다.
압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로부터 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것은 그 위에 증착된 제 1 중합체 층의 오염을 추가로 최소화할 수 있다. 또한, 압력을 기저 압력으로 감소시키지 않음으로써, 제 1 중합체 층 상에 오염, 가령 응축의 정도가 감소될 수 있음이 발견되었다. 제 1 중합체 층 상에 오염 감소는 제 1 중합체 층에의 제 2 중합체 층의 접착을 개선시킬 수 있다.
상기 방법은 플라즈마 챔버로 제 2 중합체 전구체 도입과 동시에 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로부터 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 플라즈마 챔버로의 제 2 중합체 전구체의 흐름을 증가시킴과 동시에 제 1 중합체 전구체의 흐름을 감소시킴(예를 들어 제로 흐름으로)를 포함할 수 있다.
제 2 중합체 전구체는 제 1 중합체 전구체와 상이할 수 있다.
제 1 중합체 전구체 및/또는 제 2 중합체 전구체는 상이한 종 중 하나 또는 조합을 포함할 수 있다.
제 1 중합체 전구체는 금속 원소, 준금속 원소 또는 이의 조합을 포함하는 중합체 전구체 단량체일 수 있다.
금속 원소는 Al, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Sn, Au 또는 이의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
준금속 원소는 B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po 또는 이의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 방법은 플라즈마 챔버에 하나 이상의 부가적 중합체 전구체(들)의 흐름을 도입하여 기판에 다중-층 중합체 코팅을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 중합체 전구체는 제 2 중합체 전구체의 흐름이 감소됨에 따라 도입될 수 있다. 그러한 구체예에서 전력은 제로 와트로 전력 감소시킴 없이 제 3 중합체 전구체에 맞게 변경될 수 있고 및/또는 압력은 압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 이전에 언급된 장점을 실현하도록 제 3 중합체 전구체 작동 압력으로 변경될 수 있다.
제 2 및/또는 임의의 부가적 중합체 전구체(들)는 비-금속 원소로 이루어진 중합체 전구체 단량체(들)일 수 있다.
일부 구체예에서, 상기 방법은 제 1 중합체 전구체의 흐름을 플라즈마 챔버에 도입하기 이전에 전처리 단계를 포함할 수 있고, 전처리 단계는 다음을 포함한다:
플라즈마 챔버에 전처리 전구체의 흐름을 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 전력은 전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 유지된다.
전처리 및 제 1 중합체 층에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것에 의해 이전에 언급된 장점이 실현될 수 있다.
전처리 단계는 플라즈마 챔버 내 압력을 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 전처리 전구체 작동 압력으로 설정하는 것 및 압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 압력을 전처리 전구체 작동 압력으로부터 제 1 중합체 전구체 작동 압력까지 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
다시, 플라즈마 챔버 내 압력을 전처리 사이에서 유지시키고 제 1 중합체 층에 기판을 노출시키는 것에 의해 이전에 언급된 장점이 실현될 수 있다.
상기 방법은 제 1 중합체 전구체의 흐름을 증가시킴과 동시에 전처리 전구체의 흐름을 감소시킴 (예를 들어 제로 흐름으로)을 포함할 수 있다.
본발명의 제 2 양상에 따라서, 제 1 양상에 따르는 플라즈마 중합 방법에 의해 그 위에 형성된 중합체 코팅을 갖는 표면을 포함하는 기판을 제공한다.
기판의 표면은 그 위에 증착된 중합체 코팅을 갖기 이전에 금속 원소, 준금속 원소 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
전처리 단계
전처리 단계는 임의적일 수 있다.
전처리 단계를 포함하는 구체예에서, 전처리 전구체는 하나 이상의 반응성 가스, 가령 수소 및 산소, 하나 이상의 에칭제 가령 테트라플루오로메탄, 또는 하나 이상의 불활성 가스, 가령 아르곤, 질소 또는 헬륨을 포함할 수 있다.
전처리 전구체는 동력공급되어 전처리 전구체 플라즈마를 형성하고 이는 기판에 노출되어 이의 표면을 세척 및/또는 활성화시킨다.
제 1 중합체 층
제 1 중합체 층은 접착 촉진 층을 나타낼 수 있다. 그러한 구체예에서 제 1 중합체 층의 기능은 기판에의 제 2 중합체 층의 접착을 향상시키기 위한 중간 층을 제공하는 것이다. 따라서, 제 1 중합체 전구체는 무기 원소, 가령 하나 이상의 금속 및/또는 준금속 원소를 포함할 수 있다. 이들 무기 원소는 기판 및 내 무기 원소와 친화성, 또한 제 2 중합체 층의 유기 원소와 친화성을 가질 수 있고, 이에 의해 기판에의 제 2 중합체 층의 접착을 향상시킨다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (I)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
Y1-X-Y2 (I)
여기서 X는 O 또는 NH, Y1는 -Si(Y3)(Y4)Y5 및 Y2는 Si(Y3')(Y4')Y5', 여기서 Y3, Y4, Y5, Y3', Y4', 및 Y5'는 각각 독립적으로 H 또는 최대 10 탄소 원소의 알킬 기; 여기서 Y3, Y4 및 Y5 중 최대 하나는 수소, Y3', Y4' 및 Y5' 중 최대 하나는 수소; 및 탄소 원소의 총수는 최대 20이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (II)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
-[Si(R1)(R2)-X-]n-
(II)
여기서 (II)는 시클릭이고 n은 2 내지 10, 여기서 X는 O 또는 NH, 여기서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (III)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R2)(R3) = C(R4)-Si(R5)(R6)(R7)
(III)
여기서 R2, R3, R4, R5, R6 및 R7는 각각 독립적으로 H 또는 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (IV)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
(R5)Si(R6)(R7)(R8)
(IV)
여기서 R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 H, 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (V)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R9)(R10)=C(R11)C(O)-O-R12-Si(R13)(R14)(R15)
(V)
여기서 R9, R10, R11, R12, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로 H, 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (VI)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
-[Si(C(R16)=C(R17)(R18))(R19)-X-]n-
(VI)
여기서 VI는 시클릭이고 n은 2 내지 10, 여기서 X는 O 또는 NH, 및 여기서 R16, R17, R18 및 R19는 각각 독립적으로 H, 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
제 1 중합체 전구체는 일반 식 (VII)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R20)(R21)=C(R22)-Si(R23)(R24)-X-Si(R25)(R26)-C(R27)=C(R28)(R29)
(VII)
여기서 X는 O 또는 NH, 및 여기서 R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28 및 R29는 각각 독립적으로 H, 최대 10 탄소 원소의 알킬 기 또는 알콕시 기 -O-Z, 여기서 Z는 바람직하게는 -CtH2t+1, 여기서 t는 1 내지 10이다.
화합물 (I) 내지 (VII) 중 어느 하나의 알킬 기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 알킬 기는 메틸 또는 에틸 기일 수 있다. Y3, Y4, Y5, Y3', Y4' 또는 Y5'는 모두 알킬 기일 수 있다.
화합물 (I) 내지 (VII) 중 어느 하나의 알콕시 기는 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭일 수 있다. 알콕시 기는 메톡시 또는 에톡시 기일 수 있다.
제 1 중합체 전구체는 다음 중 어느 하나 또는 이의 조합일 수 있다:
헥사메틸디실옥산;
옥타메틸시클로테트라실옥산;
헥사메틸시클로트리실라잔;
3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트;
1,3,5,7-테트라비닐-1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실옥산; 및
1,3 디비닐테트라메틸디실옥산.
기판 상에 제 1 중합체 층의 증착은 (i) 제 1 중합체 전구체의 플라즈마 중합 및 플라즈마 기판 상에 결과로서 얻은 제 1 중합체 전구체의 증착; (ii) 중합체 추가 증착 없이 제 1 중합체 층을 플라즈마의 존재 하에서 불활성 가스에 노출; 및 (iii) (i) 및 (ii)를 적어도 1회 이상 임의로 반복을 포함할 수 있다. 그러한 방법은 WO 2017/051019 A1에 기술되어 있고, 그 내용은 참고로서 여기에 포함된다.
불활성 가스는 Ar, N2, He, Ne, Kr, Xe, 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
(i) 및 (ii) 반복의 장점은 증가된 중합체 밀도의 다수 별개 영역은 제 1 중합체 층을 통해 도입될 수 있고 유전체유전체, 이에 의해 이의 유전체 특성을 향상시킨다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 층(들)
제 2 및/또는 임의의 후속 중합체 층(들)는 비-금속 원소로 이루어진, 따라서 특성상 유기물로 간주되는 중합체 전구체 단량체로부터 형성될 수 있다. 그러한 유기 중합체는 대표적으로 금속 및/또는 준금속 원소를 포함하는 전구체 단량체로부터 형성된 중합체보다 유전체 장벽 제공에 있어서 더 우수하게 작동한다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 일반 식 (VIII)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R30)(R31)=C(R32)-(V1)x-C(R33)=C(R34)(R35)
(VIII)
여기서 V1는 벤젠 기이고 x는 오르쏘 (1,2), 메타 (1,3) 또는 파라 (1,4) 배향된 측면 기의 위치를 나타내고 여기서 R30, R31, R32, R33, R34 및 R35는 독립적으로 H 또는 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 일반 식 (IX)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R36)(R37)=C(R38)(R39)
(IX)
여기서 R36, R37, R38 및 R39는 각각 독립적으로 H, 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 일반 식 (X)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R40)≡C(R41)
(X)
여기서 R40 및 R41는 각각 독립적으로 H, 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 일반 식 (XI)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
C(R42)(R43)=C(R44)-R45-C(R46)=C(R47)(R48)
(XI)
여기서 R42, R43, R44, R46, R47 및 R48는 H 또는 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이고, 여기서 R45 는 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 일반 식 (XII)를 갖는 화합물을 포함할 수 있고:
[C(R49)=C(R50)-R51]n-
(XII)
여기서 (XII)는 시클릭이고 n은 1 내지 10, 여기서 R49 및 R50는 각각 독립적으로 H 또는 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이고 여기서 R51 는 1 최대 8 탄소 원소의 알킬 기이다.
화합물 (VIII)) 내지 (XII) 중 어느 하나의 알킬 기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 알킬 기는 메틸 또는 에틸 기일 수 있다. Y3, Y4, Y5, Y3', Y4' 또는 Y5'는 모두 알킬 기일 수 있다.
제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 다음 중 어느 하나 또는 이의 조합일 수 있다:
1,3-디이소프로페닐벤젠;
에틸렌;
에틴;
1,7-옥타디엔; 및
1,5-시클로옥타디엔.
그러나, 일부 구체예에서, 제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체는 무기 원소, 가령 하나 이상의 금속 및/또는 준금속 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체는 일반 식 (I) 내지 (VII)를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
따라서, 일부 구체예에서 제 2 및 임의의 후속 중합체 전구체(들)는 다음 중 어느 하나 또는 이의 조합일 수 있다:
헥사메틸디실옥산;
옥타메틸시클로테트라실옥산;
헥사메틸시클로트리실라잔;
3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트;
1,3,5,7-테트라비닐-1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실옥산; 및
1,3 디비닐테트라메틸디실옥산.
기판 상에 제 2 및 임의의 후속 중합체 층(들)의 증착은 (i) 제 2/후속 중합체 전구체(들)의 플라즈마 중합 및 기판 상에 결과로서 얻은 제 2/후속 중합체 전구체 플라즈마(들)의 증착; (ii) 중합체 추가 증착 없이 제 2/후속 중합체 층을 플라즈마의 존재 하에서 불활성 가스에 노출; 및 (iii) (i) 및 (ii)를 적어도 1회 이상 임의로 반복을 포함할 수 있다. 그러한 방법은 WO 2017/051019 A1에 기술되어 있다.
불활성 가스는 Ar, N2, He, Ne, Kr, Xe, 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
(i) 및 (ii) 반복의 장점은 증가된 중합체 밀도의 다수 별개 영역은 제 2/후속 중합체 층을 통해 도입될 수 있고, 이에 의해 이의 유전체 특성을 향상시킨다.
본발명의 구체예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 중합 방법을 예시한다;
도 2는 본 발명의 구체예에 따른 플라즈마 중합 방법을 도시한다; 및
도 3은 종래 기술 (3a) 및 본 발명 (3b)에 따른 방법을 사용하여 중합체로 코팅된 PCB에서 수행된 단축 테스트 결과를 비교한 그래프를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 개략적으로 설명하며, 여기서 (a)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버 내의 절대 압력 (mTorr)이고; (b) 시간 (분)에 따라 플라즈마 챔버 내에 위치한 전극 세트에 적용되는 전력 (와트)이고; (c)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버로의 플라즈마 전구체 (들)의 유속 (sccm)이다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 중합 방법을 예시한다;
도 2는 본 발명의 구체예에 따른 플라즈마 중합 방법을 도시한다; 및
도 3은 종래 기술 (3a) 및 본 발명 (3b)에 따른 방법을 사용하여 중합체로 코팅된 PCB에서 수행된 단축 테스트 결과를 비교한 그래프를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법을 개략적으로 설명하며, 여기서 (a)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버 내의 절대 압력 (mTorr)이고; (b) 시간 (분)에 따라 플라즈마 챔버 내에 위치한 전극 세트에 적용되는 전력 (와트)이고; (c)는 시간 (분)의 함수로서 플라즈마 챔버로의 플라즈마 전구체 (들)의 유속 (sccm)이다.
상기 방법은 다음을 포함할 수 있다:
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (0 내지 19 분);
전처리 전구체 (1)을 플라즈마 챔버로 도입하는 것 및 압력을 전처리 전구체 작동 압력으로 증가시키는 것 (19 내지 24 분);
전처리 전구체 (1)을 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 300 W의 전력을 인가하고 기판을 전처리 전구체 플라즈마에 노출시키는 것에 의해 기판을 전처리하는 것 (30 내지 36 분);
제 1 중합체 전구체 (2')의 흐름을 증가시킴과 동시에 전처리 전구체 (1')의 흐름을 제로로 감소시키는 것 (36 내지 48 분);
전력을 대략 300 W로부터 대략 200 W로 감소시키는 것 (36 분);
압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 압력을 전처리 전구체 작동 압력으로부터 제 1 중합체 전구체 작동 압력까지 감소시키는 것(36 내지 48 분);
제 1 중합체 전구체 2를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 200 W의 전력을 인가하고 기판을 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 노출시켜 그 위에 제 1 중합체 층을 형성시킴에 의해 기판 상에 제 1 중합체 층을 증착시키는 것 (48 내지 55 분);
제 2 중합체 전구체 (3')의 흐름을 증가시킴과 동시에 제 1 중합체 전구체 (2')의 흐름을 제로로 감소시키는 것 (55 내지 70 분);
전력을 대략 200 W로부터 대략 240 W로 증가 시키는 것 (55 내지 70 분);
압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 압력을, 제 1 전구체 작동 압력으로부터 제 1 중합체 전구체 작동 압력까지 감소시키는 것(55 내지 70 분);
제 2 중합체 전구체 (3')를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 240 W의 전력을 인가하고 기판을 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 노출시켜 그 위에 제 2 중합체 층을 형성시킴에 의해 기판 상에 제 2 중합체 층을 증착시키는 것 (70 내지 76 분);
제 3 중합체 전구체 4'의 흐름을 증가시킴과 동시에 제 2 중합체 전구체 (3')의 흐름을 제로로 감소시키는 것 (76 내지 86 분);
전력을 대략 240 W로부터 대략 125 W로 감소시키는 것 (76 분);
압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 압력을, 제 2 전구체 작동 압력으로부터 제 3 중합체 전구체 작동 압력까지 감소시키는 것(76 내지 86 분);
제 3 중합체 전구체 4'를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위해 대략 125 W의 전력을 인가하고 기판을 제 3 중합체 전구체 플라즈마에 노출시켜 그 위에 제 3 중합체 층을 형성시킴에 의해 기판 상에 제 3 중합체 층을 증착시키는 것 (86 내지 103 분);
전력 및 제 3 중합체 전구체 4'의 흐름을 스위칭 오프하는 것 (103 분); 및
플라즈마 챔버를 기저 압력으로 펌핑하고 압력이 안정해지도록 방치하는 것 (103 내지 116 분);
플라즈마 챔버가 기저 압력에 있는 동안 챔버 및 임의의 관련 튜브는 불활성 가스로 퍼징되어 잔류 전구체를 제거할 수 있으며, 그 후 플라즈마 챔버가 폭기되어 모든 물질을 제거할 수 있다.
방법이 진행되는 동안 전력이 0W로 감소하지 않음을 보장함으로써 플라즈마 상태 (약한 플라즈마 상태일지라도)가 플라즈마 챔버 내에서 유지되어 기판 및 중합체 층에 대한 오염을 줄이는 효과를 가질 수 있다. 유리하게는, 중합체 층의 기판, 특히 PCB의 전도성 트랙에 대한 접착은 종래 기술의 방법과 비교할 때 개선된다.
또한, 전력을 제 1 전력 레벨에서 제 2 전력 레벨로 즉시 스위칭한 다음 제 2 전력 레벨에서 전력을 유지하는 것은, 특히 제 2 전력 레벨이 제 1 전력 레벨보다 낮아야 하는 경우에 유익할 수 있다는 것이 결정되었다. 전력 레벨은 전형적으로 본 전구체보다 더 큰 반응성을 갖는 중합체 전구체가 플라즈마 챔버에 도입될 때 감소된다. 시간이 지남에 따라 점차적으로가 아니라 즉시 전력을 감소시키면 도입되는 중합체 전구체의 바람직하지 않은 단편화가 덜 관찰된다.
더욱이, 방법이 진행되는 동안 압력이 기저 압력으로 감소하지 않도록 하는 것은 기판과 중합체 층에 대한 오염 및 응축을 더욱 감소시켜 종래 방법과 비교할 때 중합체 층의 기판에 대한 접착을 더욱 향상시키는 것으로 밝혀졌다.
또한, 중합체 전구체를 일정 기간 동안 플라즈마 챔버에 동시에 도입하면 두께에 따라 다양한 조성을 갖는 중합체 코팅을 얻을 수 있다. 예를 들어, 중합체 코팅이 2 개의 개별 중합체 전구체로부터 형성되는 구체예에서, 중합체 코팅의 베이스 (즉, 기재에 가장 가까운)는 주로 제 1 중합체 전구체 2 '로부터 형성된 중합체를 포함할 수 있고, 중합체 코팅의 표면(즉, 기판으로부터 가장 멀리 떨어져 있음)은 주로 제 2 중합체 전구체 3 '로부터 형성된 중합체를 포함할 수 있고, 베이스와 표면 사이의 영역은 제 1 및 제 2 중합체 전구체 2', 3 '의 혼합물로부터 형성된 중합체를 포함할 수 있다. 제 1 중합체 전구체 (2 ')로부터 형성된 중합체의 농도는 표면으로 갈수록 점차 감소하고, 제 2 중합체 전구체 (3')로부터 형성된 중합체의 농도는 표면으로 갈수록 점차 증가할 수 있다.
도 2의 방법에 포함되지만, 제 3 중합체 층의 전처리 단계 및 증착은 임의적이라는 것을 이해해야 한다.
또한, 본 발명은 설명된 실시예의 특정된 유량, 전력, 압력 및/또는 타이밍에 의해 어떤 방식으로든 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한이다. 이들 매개 변수는 단지 설명을 위한 것이며 플라즈마 챔버의 체적, 전구체의 화학적 성질, 원하는 코팅 (들)의 두께 등과 같은 인자에 따라 다를 수 있다.
0.282 m3 부피의 플라즈마 챔버의 경우 매개 변수는 아래 범위에 속할 수 있다.
플라즈마 증착 방법은 약 5 분 내지 약 600 분의 전체 시간을 가질 수 있다.
플라즈마 중합은 연속파 또는 펄스 파일 수 있다. 연속파 또는 펄스 파 플라즈마가 사용되는지 여부는 전구체의 화학적 성질, 부피 및/또는 플라즈마 챔버의 설계와 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.
인가되는 전력은 약 5W에서 약 2000W까지이다.
전구체 작동 압력은 약 2mTorr 내지 약 150mTorr, 바람직하게는 약 2mTorr 내지 약 100mTorr 일 수 있다.
본 발명의 방법이 공지된 방법보다 개선되었음을 입증하기 위해 전기적 단축 테스트를 수행 하였다. 단축 테스트는 중합체 코팅 PCB를 인공 땀 용액에 담그고 중합체 코팅에 전압 (5V)을 적용하고 PCB의 전도성 트랙에서 900 초 동안 전류를 지속적으로 측정하는 것을 포함한다.
도 3a는 도 1의 선행 기술 방법에 따라 중합체 코팅이 증착된 PCB에 대해 측정된 전류 (mA) 대 시간 (초)의 플롯이다. 도 3b는 그 위에 제 1 항에 정의된 본 발명의 방법에 따르는 중합체 코팅이 증착된 PCB에 대한 해당 플롯이다.
적용된 중합체 코팅은 비교 목적을 위해 1μm의 동일한 두께를 가졌다. 단축 테스트는 각 PCB에서 두 번 수행되었으며 측정된 전류에 대한 평균 값이 결정되어 그래프를 그리기 위해 사용되었다.
도 3으로부터, 본 발명의 방법을 사용하여 증착된 중합체 코팅 (플롯 3b에 해당함)이 종래 기술 방법을 사용하여 증착된 중합체 코팅 (플롯 3a에 해당함)보다 두께를 통해 덜 전도성임이 명백하다. 즉, 본 발명의 방법을 사용하여 증착된 중합체 코팅은 종래 기술의 방법을 사용하여 증착된 중합체 코팅보다 전기 저항성이 더 크다. 본 발명자들은 이러한 전기 저항률의 개선이 중합체 층을 증착할 때 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마 상태를 유지함으로써 기판에 대한 중합체의 더 나은 접착에 기인한다고 생각한다.
설명된 예는 PCB 상에 증착된 중합체 코팅에 관한 것이지만, 본 발명의 방법은 금속 표면을 갖는 다른 성분, 예를 들어 금속성 표면을 갖는 다른 구성 요소, 예를 들어 배터리와 같은 무기 종을 포함하는 다른 기판에 대한 중합체의 접착 성을 또한 개선할 수 있다고 결정되었다.
본원에서 사용되는 용어 "유기 중합체"는 비금속 원소로 구성된 중합체를 의미하는 것으로 의도된다. 그러한 유기 중합체는 임의의 금속 원소 및/또는 준금속 원소를 포함하지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "무기 중합체"는 적어도 하나의 금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 중합체를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에서 사용되는 용어 "준금속 원소"는 B, Si, Ge, As, Sb, Te 및 Po로 구성된 그룹에서 선택되는 주기율표의 원소를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에서 사용되는 용어 "비금속 원소"는 H, He, C, N, O, F, Ne, P, S, Cl, Ar, Se, Br, Kr, I, Xe 및 Rn로 구성된 그룹에서 선택되는 주기율표의 원소를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에서 사용되는 용어 "금속 원소"는 "준금속 원소" 및 "비금속 원소"의 정의에 속하지 않는 주기율표의 원소를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에서 사용되는 용어 "기저 압력"은 어떠한 가스도 흐르지 않고 플라즈마 챔버가 펌핑될 수 있는 최저 압력을 의미하는 것으로 의도된다. 기저 압력은 값이 플라즈마 챔버의 크기, 플라즈마 챔버의 구성, 진공 펌프의 효율, 플라즈마 챔버와 관련된 누출 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라지기 때문에 플라즈마 챔버마다 다를 수 있음을 이해해야 한이다.
전력 레벨의 변화를 설명하기 위해 본원에서 사용되는 용어 "즉시"는 전력 레벨이 임의의 중간 전력 레벨을 거치지 않고 한 전력 레벨에서 다른 전력 레벨로 즉시 전환되는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 전력 (y- 축) 대 시간 (x- 축) 플롯에서 볼 때 즉각적인 스위치는 수직선으로 표시된다, 예를 들어 대략 36 분 및 76 분에서 도 2(b).
본원에서 사용되는 용어 "포함하다" 및 "포함하는" 및 이들의 변형은 특정 특징, 단계 또는 정수가 포함됨을 의미한다. 이 용어는 다른 특징, 단계 또는 구성 요소의 존재를 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다.
특정 형태로 또는 개시된 기능을 수행하기 위한 수단 또는 개시된 결과를 얻기 위한 방법 또는 프로세스의 관점에서 적절하게 표현된 전술 한 설명 또는 다음의 청구 범위 또는 첨부된 도면에 개시된 특징은 개별적으로 또는 이러한 특징들의 임의의 조합으로 본 발명을 다양한 형태로 실현하기 위해 활용된다.
본 발명의 특정 예시적인 구체예가 설명되었지만, 첨부된 청구 범위의 범위는 이들 구체예로만 제한되도록 의도되지 않는다. 청구 범위는 문자 그대로, 의도적으로 해석되고 및/또는 등가물을 포함한다.
Claims (23)
- 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법, 이 방법은 다음을 포함함:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
플라즈마 챔버에 전처리 전구체의 흐름을 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 2 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 인가하는 것 및 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 2 중합체 층을 형성하고, 전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것을 특징으로 함. - 제 1항에 있어서, 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 전력은 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 전력과 상이한 플라즈마 중합 방법.
- 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법, 이 방법은 다음을 포함함:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 1 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 2 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 2 전력을 인가하는 것 및 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
여기서 제 2 전력 레벨은 제 1 전력 레벨과 상이하고 여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고 제 2 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 2 중합체 층을 형성하고, 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 전력을 즉시 스위칭하는 것 및 전력을 제 2 전력 레벨에서 유지시키는 것을 특징으로 함. - 제 3항에 있어서, 제 2 전력 레벨은 전력이 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 즉시 감소되도록 제 1 전력 레벨보다 낮은 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 챔버 내 압력을, 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로 설정하는 것 및 플라즈마 챔버 내 압력을, 제 2 중합체 전구체를 제 2 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 설정하는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 5항에 있어서, 압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로부터 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 5 또는 6항에 있어서, 플라즈마 챔버로 제 2 전구체 도입과 동시에 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로부터 제 2 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 어느 한 항에 있어서, 전구체 플라즈마 챔버로의 제 2 중합체의 흐름을 증가시킴과 동시에 전구체 플라즈마 챔버로의 제 1 중합체의 흐름을 감소시킴을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 어느 한 항에 있어서, 제 2 중합체 전구체는 제 1 중합체 전구체와 상이한 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 어느 한 항에 있어서, 제 1 중합체 전구체는 금속 원소, 준금속 원소 또는 이의 조합을 포함하는 중합체 전구체 단량체인 플라즈마 중합 방법.
- 제 10항에 있어서, 금속 원소는 Al, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Sn, Au 또는 이의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플라즈마 중합 방법.
- 제 10 또는 11항에 있어서, 준금속 원소는 B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po 또는 이의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 어느 한 항에 있어서, 제 2 중합체 전구체는 비-금속 원소로 이루어진 중합체 전구체 단량체인 플라즈마 중합 방법.
- 기판을 중합체 층으로 코팅하기 위한 플라즈마 중합 방법, 이 방법은 다음을 포함함:
플라즈마 챔버 내에 코팅될 기판을 제공하는 것;
플라즈마 챔버에 전처리 전구체의 흐름을 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 1 전력을 인가하는 것 및 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키는 것;
전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것;
제 1 중합체의 흐름을 전구체 플라즈마 챔버에 도입하는 것;
제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 제 2 전력을 인가하는 것 및 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키는 것; 및
제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것,
여기서 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것은 그 위에 제 1 중합체 층을 형성하고, 전처리 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 및 제 1 중합체 전구체 플라즈마에 기판을 노출시키는 것 사이에서 제로 와트 (W) 초과의 레벨에서 전력을 유지시키는 것을 특징으로 함. - 제 14항에 있어서, 제 2 전력 레벨은 제 1 전력 레벨과 상이하고인 플라즈마 중합 방법.
- 제 14 또는 15항에 있어서, 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 전력을 즉시 스위칭하는 것 및 전력을 제 2 전력 레벨에서 유지시키는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 16항에 있어서, 제 2 전력 레벨은 전력이 제 1 전력 레벨로부터 제 2 전력 레벨로 즉시 감소되도록 제 1 전력 레벨보다 낮은 플라즈마 중합 방법.
- 제 14항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 챔버 내 압력을 전처리 전구체를 전처리 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 전처리 전구체 작동 압력으로 설정하는 것 및 플라즈마 챔버 내 압력을, 제 1 중합체 전구체를 제 1 중합체 전구체 플라즈마로 전환시키기 위한 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로 설정하는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 18항에 있어서, 압력을 기저 압력으로 감소시킴 없이 전처리 전구체 작동 압력으로부터 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 18 또는 19항에 있어서, 플라즈마 챔버로 제 1 전구체 도입과 동시에 전처리 전구체 작동 압력으로부터 제 1 중합체 전구체 작동 압력으로 압력을 변화시키는 것을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 제 14항 내지 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 전구체 플라즈마 챔버로의 제 1 중합체의 흐름을 증가시킴과 동시에 전구체 플라즈마 챔버로의 전처리 중합체의 흐름을 감소시킴을 포함하는 플라즈마 중합 방법.
- 선행하는 항 중 어느 한 항에 따르는 플라즈마 중합 방법에 의해 그 위에 형성된 중합체 코팅을 갖는 표면을 포함하는 기판.
- 제 22항에 있어서, 이의 표면은 그 위에 증착된 중합체 코팅을 갖기 이전에 금속 원소, 준금속 원소 또는 이의 조합을 포함하는 기판.
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