KR20230015916A - 폴리머 증착을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는데 유리한 하나 이상의 특징을 갖는 시스템, 및 이러한 코팅을 증착시키기 위해 이러한 시스템을 사용하는 방법이 일반적으로 제공된다.
Description
불소화 폴리머를 기판 상에 증착시키기 위한 시스템 및 방법이 일반적으로 제공된다.
화학 기상 증착은 불소화 폴리머 코팅을 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 공정을 수행하기 위해 사용되는 일부 시스템은 불균일한 코팅 및 일관되지 않은 코팅을 초래하고/하거나 바람직하지 않게 빈번한 수리 및/또는 조정을 요구하는 하나 이상의 단점을 나타낼 수 있다.
따라서, 불소화 폴리머 코팅을 증착시키기 위한 개선된 시스템 및 방법이 필요하다.
본 개시는 일반적으로 불소화 폴리머 코팅을 기판 상에 증착시키기 위한 시스템 및 관련 방법을 제공한다. 본원에 기재된 주제는, 일부 경우, 상호 관련된 제품, 특정 문제에 대한 대안적인 해법, 및/또는 하나 이상의 시스템 및/또는 물품의 복수의 상이한 용도를 수반한다.
일 실시예에서, 증착 챔버가 제공된다. 증착 챔버는 반응 용적을 포함한다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스(source) 및 진공 소스와 유체 소통된다. 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성된다. 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸인다. 벽 및 바닥 중 적어도 하나는 가동성이고/이거나 가동부를 포함한다. 반응 용적의 크기는 하나 이상의 가동성 벽, 가동성 바닥, 및/또는 하나 이상의 벽 및/또는 바닥의 하나 이상의 가동부를 이동시킴으로써 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 증착 챔버는 반응 용적을 포함한다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통된다. 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성된다. 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸인다. 바닥의 적어도 일부는 회전 가능하다.
일 실시예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 반응 용적을 둘러싸는 벽 및/또는 바닥의 적어도 일부를 이동시키는 단계를 포함한다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통된다. 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성된다. 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸인다. 증착 챔버의 벽 및/또는 바닥의 일부 및/또는 전체를 이동시키는 것은 반응 용적의 크기를 변경시킨다.
일 실시예에서, 방법은 복수의 벽과 함께 반응 용적을 둘러싸는 바닥의 적어도 일부를 회전시키는 단계를 포함한다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통된다. 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성된다. 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 와이어 형태를 취하는 필라멘트에 전압 및 인장력을 인가하는 단계를 포함한다. 와이어는 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 반응 용적 내에 배치된다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 전압으로 인해 와이어의 온도가 상승한다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다. 와이어를 형성하는 재료의 정격 인장 강도에 대한 인가된 인장력의 비율은 필라멘트의 온도에서 0.6 이상이다.
일 실시예에서, 방법은 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 통해 전류를 통과시켜 와이어를 저항적으로 가열하는 단계, 와이어의 저항을 감지하는 단계 및 와이어의 저항이 설정점의 101% 이상 또는 99% 이하인 경우, 와이어에 인가되는 전압을 조정하는 단계를 포함한다. 와이어는 적어도 부분적으로 반응 용적 내부에 배치된다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고, 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함한다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다.
일 실시예에서, 방법은 와이어의 저항을 감지하는 단계 및, 와이어의 저항이 설정점의 101% 이상 또는 99% 이하인 경우, 경고하는 단계를 포함한다. 와이어는 적어도 부분적으로 반응 용적 내부에 배치된다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함한다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다.
일 실시예에서, 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 반응 용적 및 반응 용적 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 필라멘트를 포함하는 증착 챔버를 포함한다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 필라멘트는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 상승하도록 구성된 와이어의 형태를 취한다. 필라멘트는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 필라멘트는 제1 위치에 안정적으로 배치될 수 있다. 필라멘트는 제2 위치에 안정적으로 배치될 수 있다. 제2 위치는 제1 위치와 다르다. 필라멘트는 제1 위치와 제2 위치 사이에 배치되는 제3 위치에 안정적으로 배치될 수 없다.
일 실시예에서, 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 반응 용적을 포함하는 증착 챔버 및 냉각 부재를 포함한다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 기판은 반응 용적 내에 배치된다. 냉각 부재는 기판 둘레에 배치된다. 냉각 부재는 기판의 바닥에서 기판의 상단으로 연장된다.
일 실시예에서, 시스템은 반응 용적을 포함하는 증착 챔버 및 냉각 부재를 포함한다. 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있다. 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성된다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성된다. 기판은 반응 용적 내에 배치된다. 냉각 부재는 기판 둘레에 배치된다. 기판은 냉각 부재에 대해 자유로운 가동성일 수 있다.
일 실시예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드를 중합하여 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 입자를 형성하는 단계 및 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 상기 입자를 표면 상에 증착시키는 단계를 포함한다. 중합은 반응 용적 내에서 수행된다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고, 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함한다. 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함한다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다. 입자가 형성되면, 이는 가스로 둘러싸여 있다.
일 실시예에서, 방법은 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 코팅을 기판 상에 증착시키는 단계를 포함한다. 기판은 반응 용적 내에 배치된다. 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치된다. 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고, 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함한다. 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함한다. 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다. 기판은 코팅의 증착 동안 하나 이상의 가스를 방출한다. 하나 이상의 가스는 코팅의 증착 동안 반응 용적에 존재하는 가스의 0.1 몰% 이상 및 10 몰% 이하를 구성한다.
일 실시예에서, 방법은 기판을 용매 중에 함침시킴으로써 기판의 표면으로부터 오염 물질을 제거하고, 오염 물질이 제거된 후 30분 이내에 화학적 증착에 의해 기판의 표면 상에 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 코팅을 증착시키는 단계를 포함한다. 증착 단계 동안, 기판은 반응 용적 내에 배치되고, 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고, 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고, 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시킨다. 증착 단계 후에, 코팅은 기판에 대한 접착력을 가지며, ASTM D3359에 기재된 절차에 의해 결정된 바와 같이 이의 접착 지수는 4 이상이다.
본 발명의 다른 이점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 다양한 비제한적 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서 및 참조로 포함된 문서가 상충 및/또는 불일치하는 개시를 포함하는 경우, 본 명세서가 우선한다. 참조로 포함된 둘 이상의 문서가 서로에 대해 상충 및/또는 불일치하는 개시를 포함하는 경우, 유효 날짜가 더 늦은 문서가 우선한다.
기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는데 유리한 하나 이상의 특징을 갖는 시스템, 및 이러한 코팅을 증착시키기 위해 이러한 시스템을 사용하는 방법이 일반적으로 제공된다. 본원에 기재된 일부 구성요소는 또한 본원에 기재된 다른 구성요소가 없는 경우 유리한 특징을 가지며, 본원에 기재된 둘 이상의 구성요소의 일부 조합은 시스템 전체에 상승적 이점을 제공하는 방식으로 상호작용한다.
본 발명의 비제한적 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이며, 도면은 개략적이며, 일정 비율로 도시되도록 의도되지 않는다. 도면에서, 예시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 일반적으로 하나의 숫자로 표시된다. 명료하게 나타내기 위해, 모든 구성요소가 모든 도면에서 표시되는 것은 아니며, 당업자가 본 발명을 이해할 수 있도록 예시가 필요하지 않은 경우, 본 발명의 각 실시예의 모든 구성요소가 도시되지는 않는다. 도면에서:
도 1은 일 실시예에 따른 증착 챔버 및 반응 용적을 포함하는 시스템을 도시하고,
도 2는 일 실시예에 따른 2개의 소스를 포함하는 시스템을 도시하고,
도 3은 일 실시예에 따른 필라멘트를 포함하는 시스템을 도시하고,
도 4는 일 실시예에 따라 반응 용적 내부에서 일어나는 반응을 도시하고,
도 5는 일 실시예에 따라 초기에 가스에서 형성된 폴리머가 기판의 표면 상에 증착되어 기판을 코팅하는 증착 공정을 도시하고,
도 6은 일 실시예에 따라, 복수의 벽들 및 바닥에 의해 둘러싸인 반응 용적을 도시하고,
도 7은 일 실시예에 따라 필라멘트의 일부를 포함하는 반응 용적을 도시하고,
도 8은 일 실시예에 따라 기판 주위에 배치되는 냉각 부재를 도시하고,
도 9는 일 실시예에 따라, 기판 내의 함몰부의 상부 표면보다 더 높은 높이를 갖는 냉각 부재를 도시하고,
도 10은 일 실시예에 따라 포트를 포함하는 반응 용적을 도시한다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 챔버 및 반응 용적을 포함하는 시스템을 도시하고,
도 2는 일 실시예에 따른 2개의 소스를 포함하는 시스템을 도시하고,
도 3은 일 실시예에 따른 필라멘트를 포함하는 시스템을 도시하고,
도 4는 일 실시예에 따라 반응 용적 내부에서 일어나는 반응을 도시하고,
도 5는 일 실시예에 따라 초기에 가스에서 형성된 폴리머가 기판의 표면 상에 증착되어 기판을 코팅하는 증착 공정을 도시하고,
도 6은 일 실시예에 따라, 복수의 벽들 및 바닥에 의해 둘러싸인 반응 용적을 도시하고,
도 7은 일 실시예에 따라 필라멘트의 일부를 포함하는 반응 용적을 도시하고,
도 8은 일 실시예에 따라 기판 주위에 배치되는 냉각 부재를 도시하고,
도 9는 일 실시예에 따라, 기판 내의 함몰부의 상부 표면보다 더 높은 높이를 갖는 냉각 부재를 도시하고,
도 10은 일 실시예에 따라 포트를 포함하는 반응 용적을 도시한다.
본원에 기재된 시스템은 일반적으로 불소화 폴리머 코팅이 기판 상에 증착될 수 있도록 함께 허용하는 복수의 구성요소를 포함한다. 이들 구성요소는 전형적으로 불소화 폴리머가 형성되는 반응 용적을 포함하는 증착 챔버를 포함한다. 도 1은 이들 구성요소들을 갖는 시스템의 평면도의 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 1에서, 시스템(100)은 반응 용적(300)을 포함하는 증착 챔버(200)를 포함한다.
시스템은 또한 반응 용적과 유체 소통될 때, 하나 이상의 종을 반응 용적 내로 도입하고/하거나 반응 용적으로부터 하나 이상의 종을 제거하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 소스를 포함할 수 있다. 도 2는 2개의 이러한 소스, 즉 제1 소스(402) 및 제2 소스(502)를 포함하는 시스템을 도시한다. 제1 소스 및 제2 소스는 각각 독립적으로 하나 이상의 종을 반응 용적 내로 도입하고/하거나 반응 용적으로부터 하나 이상의 종을 제거하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 제1 소스 및/또는 제2 소스는 시약 및/또는 시약의 조합을 반응 용적에 공급하도록 구성된다. 시약(들)은 하나 이상의 비반응성 종(예를 들면, 불활성 캐리어 가스와 같은 캐리어 가스)의 존재 하에 공급될 수 있거나, 순수한 성분(들)로서 제공될 수 있다. 둘 이상의 시약이 공급될 때, 이들은 모두 함께 공급될 수 있거나(예를 들면, 단일의, 예비-혼합 스트림으로), 이들은 모두 개별적으로(예를 들면, 별개의 스트림으로) 공급될 수 있거나, 또는 적어도 하나의 다른 시약과 함께 그리고 적어도 하나의 다른 시약과 별도로 공급되는 적어도 하나의 시약이 존재할 수 있다.
또 다른 예로서, 일 실시예에서, 제1 소스 및/또는 제2 소스는 반응 용적에 포함시키기에 바람직하지 않은 하나 이상의 종의 제거를 허용 및/또는 촉진하도록 구성된다. 이러한 종의 제거는 반응 용적 내의 모든 가스 종을 함께 제거함으로써 달성될 수 있다(예를 들면, 소스는 진공의 소스일 수 있다). 또한, 하나 이상의 종이 반응 용적으로부터 선택적으로 제거되도록 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들면, 고체 흡착제는 그 위에 흡착하는 하나 이상의 종(예를 들면, 물)을 제거하지만 그 위에 흡착하지 않는 하나 이상의 종은 제거하지 않도록 구성될 수 있다.
또한, 시스템이 반응 용적 내로 도입된 임의의 시약의 반응을 촉진하는 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 필라멘트를 추가로 포함한다. 또한, 시스템이 추가로, 또는 대안으로, 플라즈마의 소스(예를 들면, 무선 주파수 플라즈마의 소스) 및/또는 램프(예를 들면, 자외선 램프)를 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 필라멘트(및/또는 플라즈마의 소스 및/또는 램프)는 반응 용적에 열과 같은 에너지를 제공하도록 구성되고/되거나 제공할 수 있다. 이러한 에너지는 반응 용적 내에서 반응, 예를 들면, 기판 상에 불소화 폴리머 코팅의 증착을 야기하는 반응을 개시할 수 있다. 필라멘트(및/또는 다른 에너지원)에 의해 제공되는 에너지, 예를 들면, 열이 반응 용적 내에서 반응을 촉매하는 것도 가능하다. 하나의 구체적인 예로서, 일 실시예에서, 필라멘트는 단량체, 단량체에 대한 전구체, 및/또는 개시제를 가열할 수 있는 와이어를 포함할 수 있다. 열은 단량체로 하여금 중합 반응을 겪게 할 수 있고/있거나 단량체에 대한 전구체가 (예를 들면, 단량체로) 분해되게 할 수 있고/있거나 개시제가 분해되게(이로써 활성화되게) 할 수 있다. 가열은 저항적으로 가열하는 방식을 포함하는 다양한 적합한 방식에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 필라멘트는 DC 전압 소스와 전기 접지에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함한다. 와이어를 가로질러 전위차가 설정되어 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전류가 흐르고 저항 손실로 인해 필라멘트가 가열될 수 있다. 즉, 전압을 와이어에 인가하여 그 온도를 증가시킬 수 있고/있거나, 와이어는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성될 수 있다. 도 3은 와이어(요소(604)로서 표시됨)의 형태를 취하는 필라멘트를 포함하는 시스템의 하나의 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 시스템은 둘 이상의 필라멘트를 포함할 수 있다. 이러한 필라멘트는, 와이어의 형태를 취하는 경우, 서로 평행한 와이어를 포함할 수 있고/있거나 서로 평행하지 않은 와이어를 포함할 수 있다. 유사하게는, 이러한 필라멘트는 반응 용적의 바닥에 대해 동일한 높이에 배치되는 와이어를 포함할 수 있고/있거나 반응 용적에 대해 상이한 높이에 배치되는 와이어를 포함할 수 있다.
도 3에 도시되지 않은 바와 같이, 필라멘트를 포함하는 시스템은 하나 이상의 소스(예를 들면, 도 2에 도시된 소스와 같은 것들)를 추가로 포함할 수 있다. 반응 용적에 가스(예를 들면, 단량체, 단량체에 대한 전구체, 개시제, 캐리어 가스)를 도입하도록 구성된 소스(들)은 가스가 필라멘트에 대해 다양한 각도로 반응 용적을 통해 유입되고/되거나 유동하도록 가스를 도입하게 구성될 수 있다. 예로서, 필라멘트가 와이어의 형태를 취하는 경우, 상기 소스(들)은 가스가 와이어에 평행한 방향으로, 와이어에 수직인 방향으로, 또는 그 사이의 임의의 각도로 반응 용적을 통해 유입되고/되거나 유동하도록 가스들을 도입하게 구성될 수 있다. 둘 이상의 소스를 포함하는 시스템에서, 상이한 소스는 가스가 동일한 방향으로 및/또는 상이한 방향으로 반응 용적을 통해 유입되고/되거나 유동하도록 가스를 반응 용적 내로 도입하게 구성될 수 있다. 유사하게는, 2개 이상의 소스를 포함하는 시스템에서, 상이한 소스는 가스가 동일한 위치에서 및/또는 상이한 위치에서 반응 용적을 통해 유입되고/되거나 유동하도록 반응 용적 내로 가스를 도입하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 시스템이 두 개 이상의 소스 및 와이어 형태를 취하는 두 개 이상의 필라멘트를 포함하는 경우, 상이한 소스는 상이한 가스가 상이한 와이어를 향하도록 구성될 수 있다.
이하에서 추가로 상세히 기재되는 바와 같이, 일부 소스는 포트 또는 다른 시스템 구성요소에 의해 반응 용적으로부터 분리될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이러한 경우, 소스 자체는 관련 방식으로 가스를 도입하도록 구성될 수 있고, 포트 또는 다른 시스템 구성요소는 관련 방식으로 가스를 도입하도록 구성될 수 있고/있거나 소스 및 포트 또는 다른 시스템 구성요소는 관련 방식으로 가스를 도입하도록 함께 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 소스는 소스에 의해 제공된 가스를 2개 이상의 스트림으로 분할하고 스트림의 적어도 일부를 상이한 위치에서 반응 용적 내로 도입하고/하거나 이들이 서로 다른 방향으로 유동하도록 구성된 시스템 구성요소에 의해 반응 용적으로부터 분리될 수 있다.
시스템들은 또한 추가의 구성요소 및/또는 도 1 내지 도 3에 도시된 것들과 유사하지만 하나 이상의 방식들에서 상이한 구성요소들을 제공할 수 있다. 이러한 시스템 구성요소에 대한 추가의 세부사항은 하기에 기재되어 있다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 시스템은 불소화 폴리머 코팅을 기판 상에 증착시키는데 적합할 수 있다. 불소화 폴리머 코팅은 반응 용적 내에서 여기에 도입된 불소화 단량체로부터(예를 들면, 소스에 의해, 여기에 도입된 단량체에 대한 전구체의 화학 반응에 의해) 형성될 수 있다. 일단 반응 용적 내부에서, 단량체는 중합 반응을 거쳐 불소화 폴리머를 형성할 수 있다. 도 4는 반응 용적 내부에서 발생하는 반응의 일 예를 도시한다. 도 4에서, 2개의 폴리머(706 및 756)는 반응 용적(306) 내에서 단량체(806)로부터 형성된다. 중합은 반응 용적 내부의 다양한 적합한 위치에서 일어날 수 있다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 실시예와 같이, 중합은 가스(예를 들면, 가스상 단량체 및/또는 하나 이상의 캐리어 가스를 포함)로 둘러싸인 환경에서 일어난다. 중합이 표면 상에서(예를 들면, 반응 용적을 둘러싸는 바닥 및/또는 벽 상에서, 코팅되는 기판 상에서) 일어나는 것도 가능하다.
폴리머가 가스에 의해 둘러싸일 때 형성되는 경우, 상기 폴리머는 일단 이들이 입자를 형성하기에 충분한 분자량을 달성하면 궁극적으로 표면(예를 들면, 코팅되는 기판의 표면) 상에 증착될 수 있다. 도 5는 초기에 가스에서 형성된 (예를 들면, 모든 면이 가스에 의해 둘러싸인) 폴리머가 기판의 표면 상에 증착되어 기판을 코팅하는 증착 공정의 일 예를 도시한다. 도 5에서, 폴리머(708)는 도 4에 도시된 폴리머(706)로부터 성장하여, 이의 분자량이 2개의 단량체만큼 증가하였다. 이로 인해 폴리머(708)가 반응 용적(308) 내의 기체 환경으로부터 기판(908) 상으로 증착되는 입자를 형성하게 되었다. 폴리머(758)는 분자량이 증가하지 않았으므로, 가스 상태로 남아 있고 기판(908) 상에 증착되지 않는다.
또한, 일 실시예에서, 분자량이 증가하는 폴리머는 표면 상에 증착되기 전에 일정 기간 동안 반응 용적의 가스 내부에 현탁되어 있는 입자를 핵화시킬 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 입자는 다른 폴리머 사슬에 대한 핵형성 부위로서 작용할 수 있고/있거나 다른 성장하는 폴리머 사슬은 입자와 응집될 수 있다. 일단 상기 생성된 입자가 기체 환경에서 더 이상 현탁되지 않도록 충분한 크기가 되면, 이는 표면(예를 들면, 코팅되는 기판의 표면) 상에 증착될 수 있다. 이러한 방식으로 발생하는 증착은 응집된 입자를 포함하는 형태를 갖는 코팅을 형성시킬 수 있다.
상술한 시스템들에서와 같이, 기판 상에 폴리머 코팅을 증착시키기 위한 공정들은 하나 이상의 추가 단계들을 포함할 수 있고/있거나 하나 이상의 방식에서 상술된 공정들과 상이할 수 있다. 이제 불소화 폴리머 코팅을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 시스템 및 이러한 코팅이 형성될 수 있는 예시적인 공정의 개요를 제공하였으므로, 이러한 예시적인 시스템 및 이러한 예시적인 시스템을 사용하여 수행할 수 있는 방법에서 사용될 수 있는 구성요소에 관한 추가의 세부사항은 이하에서 더 상세히 기재된다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 시스템은 반응 용적을 포함한다. 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸일 수 있다. 도 6은 이러한 특성을 갖는 반응 용적의 단면의 하나의 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 6에서, 반응 용적(310)은 벽(1010, 1040, 및 1070) 및 바닥(1110)에 의해 둘러싸인다. 벽 및 바닥은 반응 용적이 배치되는 증착 챔버의 벽 및 바닥일 수 있다. 즉, 증착 챔버는 반응 용적을 둘러싸고 증착 챔버의 내부는 반응 용적의 내부와 동일할 수 있다. 반응 용적을 둘러싸는 벽 및 바닥이 증착 챔버의 내부에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 증착 챔버는 벽과 바닥을 둘러쌀 수 있고, 이들 벽 및 바닥은 반응 용적을 둘러쌀 수 있다. 이러한 실시예에서, 증착 챔버는 시스템의 다른 구성요소, 예를 들면, 반응 용적에 배치되지 않은 하나 이상의 필라멘트의 부분, 반응 용적에 배치되지 않은 냉각 시스템의 하나 이상의 구성요소의 부분, 모터, 전기 구성요소, 및/또는 반응 용적에 포함하기에 적합하지 않고/않거나 반응 용적으로부터 유리하게 배제될 수 있는 다른 시스템 구성요소를 추가로 둘러쌀 수 있다.
일 실시예에서, 반응 용적을 둘러싸는 벽 및/또는 바닥 중 하나 이상은 하나 이상의 유형의 움직임을 겪을 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 벽의 하나, 일부, 또는 전부는 가동성일 수 있다. 다른 예로서, 바닥은 가동성일 수 있다. 또한, 벽 또는 바닥은 하나 이상의 가동부와 하나 이상의 비가동부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 벽 및/또는 바닥(및/또는 이의 하나 이상의 부분)를 이동시키는 것은 반응 용적의 크기를 변경시킬 수 있다. 예로서, 벽 및/또는 바닥(및/또는 이의 하나 이상의 부분)를 반응 용적의 중심을 향해 이동시키는 것은 반응 용적을 더 작게 만들 수 있다. 유사하게는, 벽 및/또는 바닥(및/또는 이의 하나 이상의 부분)를 반응 용적의 중심으로부터 멀리 이동시키는 것은 반응 용적을 더 크게 만들 수 있다. 벽 및/또는 바닥이 2개 이상의 가동부를 포함하는 경우, 이들 부분은 서로 개별적으로 가동성일 수 있고/있거나 함께 가동성일 수 있다. 이들 부분들은 서로 직접 인접할 수도 있고, 비가동부에 의해 서로 분리될 수도 있다. 가동부는 서로 인접할 수 있거나, 또는 한 부분이 다른 부분 둘레에 배치될 수 있다(예를 들면, 모든 측면에서 다른 부분을 둘러싸고, 대다수이지만 전부는 아닌 이의 가장자리 둘레의 다른 부분을 둘러싼다).
반응 용적의 크기를 조정하는 능력은 다양한 크기를 갖는 기판 상에 코팅을 증착시키기 위해 시스템을 사용하는 것이 바람직할 때 유리할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 작은 기판 상에 코팅을 증착시키기 위해 상대적으로 작은 반응 용적을 사용하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 코팅을 형성하는데 필요한 시약의 양을 최소화할 수 있고/있거나 기판(예를 들면, 바닥 및/또는 벽 대신) 상에 상대적으로 많은 비율의 증착된 코팅의 형성을 촉진할 수 있기 때문이다. 다른 예로서, 반응 용적이 기판을 둘러싸기에 충분한 크기인 것이 바람직하기 때문에, 더 큰 기판을 코팅하기 위해 더 큰 반응 용적을 사용하는 것이 필요할 수 있다. 세 번째 예로서, 일 실시예에서, 반응 용적이 상이한 유형의 공정에 사용될 때 반응 용적의 크기를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 시스템이 더 작은 테스트 실행을 수행하기 위해 사용될 때 반응 용적이 더 작아지는 것이 바람직할 수 있다. 나중에, 생산 실행 동안, 단일 실행 동안 더 큰 기판 및/또는 더 많은 기판을 코팅하여 더 큰 반응 용적을 바람직하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 두 공정 모두에 대해 동일한 반응 용적을 사용하면 두 공정 동안 유사한 반응 조건을 유지하는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 반응 용적의 크기를 조정하는 능력으로부터 다른 이점이 나올 수도 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 반응 용적을 조정하는 것은 그 안에서 일어나는 반응의 하나 이상의 특징(들)을 변경시킬 수 있고, 따라서 반응 용적의 크기를 조정하는 능력은 작업자가 이러한 반응(들)의 하나 이상의 특징 및/또는 이러한 반응(들)에 의해 형성된 불소화 폴리머 코팅의 하나 이상의 특징(예를 들면, 이의 형태, 분자량, 균일성 및/또는 적합성)을 조정하게 할 수 있다. 일례로서, 바닥을 위쪽으로 이동시킴으로써 반응 용적을 조정하는 것은 바닥을 반응 용적 내부에 배치된 필라멘트(들)의 부분(들)에 더 가깝게 할 수 있고, 이는 필라멘트(들)에 의해 제공되는 열에 의해 촉매되는 임의의 반응(들)에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상대적으로 용이하고, 신속하고, 및/또는 경제적인 방식으로 반응 용적의 크기를 조정하는 능력은 유리하게는 작업자가 반응 조건을 이러한 방식으로 조정하는 것을 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 바닥 및/또는 바닥의 일부는 회전 가능할 수 있다. 또한, 바닥은 하나 이상의 회전부와 하나 이상의 비회전부를 포함할 수 있다. 바닥이 2개 이상의 회전부를 포함하는 경우, 이들 부분은 서로 별개로(예를 들면, 상이한 시점에서) 회전 가능할 수 있고/있거나 함께(예를 들면, 동시에) 회전 가능할 수 있다. 상기 부분들은 서로 직접 인접할 수 있거나, 비회전부에 의해 서로 분리될 수 있다. 이들 부분들은 서로 인접할 수 있거나, 또는 한 부분이 다른 부분 둘레에 배치될 수 있다(예를 들면, 다른 부분을 전면적으로 둘러싸는 경우, 다른 부분을 이의 전부는 아니지만 대부분의 가장자리 둘레에서 둘러싸는 경우).
바닥 및/또는 바닥의 일부가 회전 가능한 경우, 회전축은 일반적으로 원하는 대로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 회전축은 바닥 및/또는 이러한 바닥의 회전부에 수직이다. 회전축은 바닥 및/또는 이의 회전부의 중심을 통과할 수 있거나, 중심에서 벗어날 수 있다.
임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 바닥(및/또는 이의 일부)를 회전시키는 것은 유리하게는 바닥 상에 배치된 기판 상의 균일한 코팅 및/또는 바닥 상에 배치된 복수의 기판 상의 균일한 코팅의 증착을 촉진할 수 있는 것으로 여겨진다. 바닥(및/또는 이의 일부)가 회전함에 따라, 이는 회전축을 중심으로 호를 그리며 그 위에 배치된 임의의 기판(들)을 이동시킬 수 있고, 이로써 기판(들)을 반응 용적의 상이한 부분에 순차적으로 노출시킬 수 있다. 반응 용적의 일부 부분이 서로 상이하여 그 안에 형성되는 불소화 폴리머가 상이한 경우, 이러한 회전은 기판 및/또는 기판들을 가로질러 변화하는 코팅의 증착을 실질적으로 감소 및/또는 방지할 수 있다. 예로서, 기판이 바닥의 회전에 의해 반응 용적을 통해 이동함에 따라, 기판(및 이의 부분)은 반응 용적의 이들 상이한 부분에 순차적으로 노출될 수 있고, 반응 용적의 이들 상이한 부분에 불소화 폴리머를 포함하는 코팅을 축적할 수 있다. 기판의 각 부분에서의 결과적인 코팅은 반응 용적 내의 다양한 위치에서 형성되는 코팅의 "평균"일 수 있고, 이에 따라 전체로서의 코팅은 이를 형성하는 반응이 반응 용적을 가로지르며 변하더라도 균일할 수 있다.
회전 가능한 바닥은 다양한 상이한 유형의 회전을 거칠 수 있다. 일 실시예에서, 회전 가능한 바닥은 한 방향으로만 회전할 수 있다(예를 들면, 시계 방향, 반시계 방향). 회전 가능한 바닥이 한 방향으로만 회전하도록 구성할 수도 있다. 예를 들면, 시스템은 바닥이 한 방향으로만 회전하도록 지시하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 바닥은 연속적으로(예를 들면, 설정된 기간 동안, 무기한으로) 및/또는 작업자 개입 없이 회전할 수 있고/있거나 회전하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 바닥에는 능동적인 작업자의 개입 없이 자율적으로 바닥을 회전시킬 수 있는 소프트웨어가 제공될 수 있다.
회전 가능한 바닥은 다양한 적합한 속도로 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 회전 속도는 반응 용적에서 수행되는 증착 공정의 과정 전체에 걸쳐, 회전 가능한 바닥이 정확히 하나의 완전한 회전을 겪거나 완전한 회전의 정수 배수를 겪도록 선택된다. 일 실시예에서, 회전 속도는 0.1 rpm 이상, 0.2 rpm 이상, 0.5 rpm 이상, 0.75 rpm 이상, 1 rpm 이상, 2 rpm 이상, 5 rpm 이상, 또는 7.5 rpm 이상이다. 일 실시예에서, 회전 속도는 10 rpm 이하, 7.5 rpm 이하, 5 rpm 이하, 2 rpm 이하, 1 rpm 이하, 0.75 rpm 이하, 0.5 rpm 이하, 또는 0.2 rpm 이하이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.1 rpm 이상 및 10 rpm 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 시스템은 반응 용적의 벽 및/또는 바닥 중 하나 이상이 제거 및/또는 대체될 수 있도록 구성된다. 또한, 하나 이상의 벽 및/또는 바닥이 제거 및/또는 대체될 수 있는 하나 이상의 부분들을 포함하고, 제거 및/또는 대체될 수 없는 하나 이상의 부분을 포함할 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 바닥 및/또는 바닥의 일부가 제거 가능하도록 구성된다. 이는 상이한 유형의 공정에 대해 상이한 유형의 바닥을 사용하는 것이 유리한 실시예에 대해 바람직할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 회전 바닥과 비회전 바닥 사이의 가역적 전환이 이루어질 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 바닥 및/또는 벽이 제거 가능할 때, 이들은 상대적으로 신속하게 제거 및/또는 대체되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 하나의 벽은 다른 벽으로 대체될 수 있고/있거나 하나의 바닥은 몇 초 및/또는 몇 분의 기간에 걸쳐 다른 바닥으로 대체될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 바닥(예를 들면, 회전 가능한 바닥, 비-회전 가능한 바닥) 및/또는 하나 이상의 벽을 포함하고, 이는 특정 범위 내의 온도에서 가열, 냉각 및/또는 유지될 수 있다. 예를 들면, 반응 용적을 둘러싸는 바닥 및/또는 하나 이상의 벽은 특정 범위 내의 온도에서 가열, 냉각 및/또는 유지될 수 있다. 또 다른 예로서, 증착 챔버(예를 들면, 반응 용적을 둘러싸는 바닥 및 하나 이상의 벽을 둘러싸는 증착 챔버)의 바닥 및 하나 이상의 벽은 특정 범위 내의 온도에서 가열, 냉각 및/또는 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 바닥 및/또는 벽(들)은 냉각 시스템 및/또는 가열 시스템과 열 소통될 수 있다. 예를 들면, 바닥 및/또는 벽(들)은 바닥 및/또는 벽(들)의 표면(예를 들면, 기판이 배치된 표면의 반대편 표면)을 가로질러 및/또는 바닥 및/또는 벽(들)의 내부를 통해 냉각 및/또는 가열된 유체를 유동시킴으로써 냉각 및/또는 가열될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 유체의 한 예는 물이다. 일 실시예에서, 바닥 및/또는 벽(들)은 전기적으로 냉각 및/또는 가열될 수 있다. 예를 들면, 바닥 및/또는 벽(들)은 저항적으로 가열될 수 있다. 또 다른 예로서, 열은 펠티에(Peltier) 냉각 시스템의 사용에 의해 바닥 및/또는 벽(들)에 제공되고/되거나 바닥 및/또는 벽(들)로부터 제거될 수 있다.
또한, 바닥 및/또는 벽(들)은 직접 가열 및/또는 냉각될 수 있고/있거나 간접적으로 가열 및/또는 냉각될 수 있음에 유의해야 한다. 직접 가열 및/또는 냉각은 이전 단락에 기재된 방법들 중 하나 이상에 의해 바닥 및/또는 벽을 직접 가열 및/또는 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 간접적 가열 및/또는 냉각은 이전 단락에 기재된 방법들 중 하나 이상에 의해 바닥 또는 벽 이외의 물품을 직접 가열 및/또는 냉각하는 단계, 및 바닥 및/또는 벽을 직접 가열 및/또는 냉각된 물품과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
냉각 부재가 바닥 상에 배치되는 것도 가능하며, 이는 본원의 다른 곳에 추가로 기재되는 실시예임에 유의해야 한다. 즉, 일 실시예에서, 바닥 자체는 가열 및/또는 냉각되고 더 이상의 냉각 부재는 제공되지 않으며, 일 실시예에서, 바닥 자체는 가열되거나 냉각되지 않으며 냉각 부재는 그 위에 배치된 기판을 냉각시키기 위해 바닥 상에 배치되고, 일 실시예에서, 바닥 자체는 가열 및/또는 냉각되고 추가 냉각 부재는 바닥 상에 배치되어 그 위에 배치된 기판을 냉각시키고, 일 실시예에서, 바닥은 가열되거나 냉각되지 않으며 냉각 부재가 제공되지 않는다.
일 실시예에서, 벽 및 바닥은 반응 용적이 반응 용적 외부의 환경과 유체 소통되지 않도록 반응 용적을 둘러싸고 있다. 반응 용적은 일부 시점에서 이러한 방식으로 단리될 수 있지만, 다른 시점에서는 단리되지 않을 수 있다. 예를 들면, 반응 용적은 진공 소스과 유체 소통될 때 및/또는 반응 용적에서 수행되는 반응(예를 들면, 중합 반응) 동안 이러한 방식으로 단리될 수 있다. 반응 용적의 단리는, 가스-기밀이고 가스-기밀 연결들에 의해 결합되는 복수의 벽 및 바닥을 사용함으로써 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적의 단리는 임의의 개구부 및/또는 가스 누출의 잠재적 소스로부터 멀어지도록 하는 방식으로 반응 용적 내로 가스를 도입함으로써 달성(되고/되거나 반응 용적 밖으로의 가스 수송이 감소)된다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트는 반응 용적을 통과한다. 필라멘트(들)은 반응 용적 내에 완전히 포함될 수 있고/있거나 반응 용적 외부에 있는 일부 부분을 포함할 수 있다. 유사하게는, 필라멘트(들)은 증착 챔버 내에 전체적으로 포함될 수 있고/있거나 증착 챔버 외부에 있는 일부 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트들은 필라멘트(들)가 한 위치로부터 다른 위치로 쉽게 이동될 수 있도록 배치된다. 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 필라멘트가 반응 용적 내부의 2개 이상의 개별 위치에 배치될 수 있고/있거나 상대적으로 용이한 방식으로 반응 용적 내부의 2개 이상의 개별 위치 사이에서 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 필라멘트가 배치될 수 있는 반응 용적 내부에 2개 이상의 안정한 위치가 있을 수 있고, 2개 이상의 안정한 위치 사이에 하나 이상의 불안정한 위치가 있을 수 있다. 필라멘트는 불안정한 위치(들)에 안정적으로 배치되지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 7을 참조하면, 필라멘트(612)는 안정한 위치들(1212 및 1262)에 안정하게 배치될 수 있지만, 2개의 안정한 위치들(1212 및 1262) 사이에 배치된 불안정한 위치(1312)에는 안정하게 배치될 수 없다. 도 7은 반응 용적(312)의 단면도를 도시한다.
한 위치에 안정적으로 배치된 필라멘트는 작업자가 필라멘트에 힘을 가하지 않으면 상기 위치에 무한정 남아 있을 수 있도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 필라멘트는 한 위치에 안정적으로 배치되어, 이를 상기 위치로부터 제거하는 작은 섭동을 겪은 후 작업자에 의해 가해지는 어떠한 추가적인 힘이 가해지지 않고 그 위치로 복귀한다. 또한, 필라멘트가 한 위치에 안정적으로 배치되어 작업자가 가하는 작은 값을 갖는 힘을 가해도 그대로 유지되는 위치에 남아 있는 것이 가능하다.
한 위치에 불안정하게 배치된 필라멘트는 작업자가 필라멘트에 힘을 가하지 않아도 상기 위치로부터 다른 위치로(예를 들면, 안정적으로 배치되는 위치로) 변위될 수 있다. 일 실시예에서, 필라멘트는 한 위치에 불안정하게 배치되어, 이를 상기 위치로부터 제거하는 작은 섭동을 겪은 후 다른 위치로(예를 들면, 안정적으로 배치되는 위치로) 변위되고/되거나 이전에 불안정하게 배치된 위치로 복귀하지 않는다. 또한, 필라멘트가 한 위치에 불안정하게 배치되어 작업자가 가하는 작은 값을 갖는 힘을 가해도 그대로 남아 있지 않는 것이 가능하다.
임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 필라멘트의 안정한 위치를 하나 이상의 한정되고/되거나 미리 결정된 위치로 제한하는 것이 유리할 수 있다고 여겨진다. 예를 들면, 이러한 특성은 작업자가 상대적으로 예측 가능하고/하거나 재현 가능한 방식으로 시스템을 사용하게 할 수 있다고 여겨진다. 일례로서, 작업자는 초기에 필라멘트(들)이 안정한 위치(들) 중 하나 이상에 배치되도록 필라멘트(들)를 배치할 수 있다. 그런 다음, 작업자는 시스템을 사용하여 필라멘트(들)이 동일한 안정적인 위치에 배치되는 동안 불소화 폴리머를 증착시킬 수 있다. 위치의 안정성은 작업자가 필라멘트(들)이 초기 배치 후에 움직이지 않는다는 것을 신뢰할 수 있기 때문에 작업자가 필라멘트의 위치를 잘 제어하게 할 수 있다. 추가로, 일 실시예에서, 필라멘트(들)은 시스템의 사용 사이에 이들의 안정한 위치(들)에 유지될 수 있다. 이는 작업자가 여러 순차 실행 중에 변경되지 않은 동일한 구성을 갖도록 시스템을 사용하는 데 도움이 될 수 있다. 세 번째 예로서, 일 실시예에서, 작업자는 상이한 공정에 대해 일관되지만 상이한 안정한 위치(들)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 작업자는 코팅될 하나의 유형의 기판에 대해 하나의 안정한 위치를 사용할 수 있고 제2의 상이한 유형의 기판을 코팅하기 위해 또 다른 상이한 안정한 위치를 사용할 수 있다. 작업자(및/또는 시스템과 함께 제공되는 소프트웨어)는 사용된 상이한 안정한 위치들을 기록할 수 있고, 기판이 로딩된 후에 기판에 대해 적절하고 재현가능한 안정한 위치를 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 반응 용적 내부에 적어도 부분적으로 배치된 하나 이상의 필라멘트(들)에 대해 안정하고 불안정한 위치를 한정하는 것을 돕는 래킹(racking) 시스템을 포함한다. 래킹 시스템은 특정 안정한 구성들 및 특정 불안정한 구성들(예를 들면, 안정한 구성들 사이에 배치)을 가질 수 있도록 구성될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 래킹 시스템은 기어, 래칫 및 폴 조합, 고정 필라멘트 지지대(예를 들면, 슬롯, 클램프 등), 및/또는 함께 이러한 결과를 야기할 수 있는 다른 구성요소 및/또는 구성요소의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 래킹 시스템은 필라멘트에 대한 안정한 위치들이 균일한 거리에 의해 분리되도록 구성된다. 즉, 필라멘트(들)는 복수의 안정한 위치에 배치되는 것이 가능할 수 있고, 각각의 안정된 위치와 이의 최근접 이웃 사이의 거리는 상대적으로 균일할 수 있다.
존재하는 경우, 필라멘트(들)에 대한 안정한 위치는 다양한 적합한 평균 거리에 의해 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 안정한 위치는 0.1 mm 이상, 0.2 mm 이상, 0.5 mm 이상, 0.75 mm 이상, 1 mm 이상, 2 mm 이상, 5 mm 이상, 7.5 mm 이상, 10 mm 이상, 20 mm 이상, 50 mm 이상 또는 75 mm 이상의 평균 거리에 의해 분리된다. 일 실시예에서, 안정한 위치는 100 mm 이하, 75 mm 이하, 50 mm 이하, 20 mm 이하, 10 mm 이하, 7.5 mm 이하, 5 mm 이하, 2 mm 이하, 1 mm 이하, 0.75 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.2 mm 이하의 평균 거리에 의해 분리된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.1 mm 이상 및 100 mm 이하, 또는 2 mm 이상 및 10 mm 이하)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트는 반응 용적 내에 적어도 부분적으로 배치되기 전에 사용하기 위해 준비될 수 있다. 실제 사용 전에 필라멘트를 사용하기 위해 준비하면 필라멘트가 준비될 때 발생하는 시스템 가동 중지 시간을 줄일 수 있다. 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트가 사용을 위해 준비될 수 있는 방식의 한가지 예는, 이러한 필라멘트(들)이 와이어(들)의 형태를 취하는 경우, 이들은 반응 용적에 도입되기 전에 필라멘트 지지체(예를 들면, 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같은 래킹 시스템) 상에 미리 묶일 수 있다는 것이다. 이후, 미리 묶인 필라멘트 지지체는 각 필라멘트를 개별적으로 도입하고 묶는 대신 한 묶음으로 반응 용적에 도입될 수 있다. 추가로, 작업자가 시스템으로부터 필라멘트를 제거하기를 원할 때(예를 들면, 다른 필라멘트로 대체될 때), 작업자가 각각의 필라멘트를 개별적으로 제거하는 대신에 필라멘트 지지체를 제거함으로써 그렇게 하는 것이 가능할 수 있다. 이를 통해 장비 가동 중지 시간을 추가로 단축할 수 있다.
시스템이 와이어의 형태를 취하는 복수의 필라멘트를 포함하는 경우, 와이어는 최근접 이웃으로부터 유리한 거리에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 와이어와 이의 최근접 이웃 사이의 평균 거리는 0.1 인치 이상, 0.25 인치 이상, 0.5 인치 이상, 0.75 인치 이상, 1 인치 이상, 1.25 인치 이상, 1.5 인치 이상, 1.75 인치 이상, 2 인치 이상, 또는 2.25 인치 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 와이어와 이의 최근접 이웃 사이의 평균 거리는 2.5 인치 이하, 2.25 인치 이하, 2 인치 이하, 1.75 인치 이하, 1.5 인치 이하, 1.25 인치 이하, 1 인치 이하, 0.75 인치 이하, 0.5 인치 이하, 또는 0.25 인치 이하일 수 있다. 상기 언급된 범위들의 조합(예를 들면, 0.1 인치 이상 및 2.5 인치 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 복수의 와이어들 내의 각각의 와이어는 실질적으로 동일한 이의 최근접 이웃으로부터의 거리에 배치될 수 있다(예를 들면, 각각의 와이어와 이의 최근접 이웃 사이의 거리의 표준 편차는 각 필라멘트와 이의 최근접 이웃 사이의 평균 거리의 10 % 이하, 5 % 이하, 2 % 이하, 또는 1 % 이하일 수 있다). 일 실시예에서, 복수의 와이어들 중의 상이한 와이어들은 이들의 최근접 이웃들로부터 실질적으로 상이한 거리에 배치될 수 있다.
시스템이 반응 용적 내에서 적어도 부분적으로 와이어의 형태를 취하는 복수의 필라멘트를 포함하는 경우, 와이어는 (복수의 벽과 함께) 반응 용적을 둘러싸는 바닥으로부터 유리한 거리에 배치될 수 있다. 와이어와 바닥 사이의 평균 거리는 0.1 인치 이상, 0.2 인치 이상, 0.25 인치 이상, 0.3 인치 이상, 0.4 인치 이상, 0.5 인치 이상, 0.75 인치 이상, 1 인치 이상, 1.5 인치 이상, 2 인치 이상, 3 인치 이상, 4 인치 이상, 5 인치 이상, 7.5 인치 이상, 10 인치 이상, 12.5 인치 이상, 15 인치 이상, 17.5 인치 이상, 20 인치 이상일 수 있다. 와이어와 바닥 사이의 평균 거리는 24 인치 이하, 20 인치 이하, 17.5 인치 이하, 15 인치 이하, 12.5 인치 이하, 10 인치 이하, 7.5 인치 이하일 수 있고, 5 인치 이하, 4 인치 이하, 3 인치 이하, 2 인치 이하, 1.5 인치 이하, 1 인치 이하, 0.75 인치 이하, 0.5 인치 이하, 0.4 인치 이하, 0.3 인치 이하, 0.25 인치 이하, 또는 0.2 인치 이하일 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.1 인치 이상 및 24 인치 이하, 또는 0.25 인치 이상 및 5 인치 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 복수의 와이어들 내의 각각의 와이어는 바닥으로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치된다(예를 들면, 각각의 와이어와 바닥 사이의 거리의 표준 편차는 각 필라멘트와 바닥 사이의 평균 거리의 10% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 또는 1 % 이하일 수 있다). 일 실시예에서, 복수의 와이어 중의 상이한 와이어는 바닥으로부터 실질적으로 상이한 거리에 배치된다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 시스템은 와이어(및/또는 복수의 와이어들)와 바닥 사이의 거리가 변경될 수 있도록 구성된다. 상기 변경은 상기 언급된 범위 내의 값들 중 하나로부터 상기 언급된 범위 중 하나 이상에서 또 다른 상이한 값으로의 거리 조정을 포함할 수 있다. 이러한 변경은 상대적으로 빠르게 발생할 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 와이어(및/또는 복수의 와이어)와 바닥 사이의 거리가 몇 초 또는 몇 분의 기간에 걸쳐 변경될 수 있도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 공정이 필라멘트 상에서 수행될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 그리고 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 전압은 필라멘트를 가로질러(예를 들면, 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 가로질러) 인가되어, 필라멘트가 저항적으로 가열되도록 한다. 일 실시예에서, 필라멘트를 가로질러 전압을 인가하는 것은 필라멘트가 바람직한 온도로 가열되게 한다. 예를 들면, 필라멘트를 가로질러 전압을 인가하면 필라멘트가 150 ℃ 이상, 200 ℃ 이상, 250 ℃ 이상, 300 ℃ 이상, 350 ℃ 이상, 400 ℃ 이상, 450 ℃ 이상, 500 ℃ 이상, 550 ℃ 이상, 600 ℃ 이상, 650 ℃ 이상, 700 ℃ 이상, 750 ℃ 이상, 800 ℃ 이상, 850 ℃ 이상, 900 ℃ 이상, 950 ℃ 이상, 1000 ℃ 이상, 1100 ℃ 이상, 1200 ℃ 이상, 1300 ℃ 이상 또는 1400 ℃ 이상의 온도로 가열되게 할 수 있다. 일 실시예에서, 필라멘트를 가로질러 전압을 인가면 필라멘트가 1500 ℃ 이하, 1400 ℃ 이하, 1300 ℃ 이하, 1200 ℃ 이하, 1100 ℃ 이하, 1000 ℃ 이하, 950 ℃ 이하, 900 ℃ 이하, 850 ℃ 이하, 800 ℃ 이하, 750 ℃ 이하, 700 ℃ 이하, 650 ℃ 이하, 600 ℃ 이하, 550 ℃ 이하, 500 ℃ 이하, 450 ℃ 이하, 400 ℃ 이하, 350 ℃ 이하, 300 ℃이하, 250 ℃ 이하 또는 200 ℃ 이하의 온도로 가열되게 한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 150 ℃ 이상 및 1500 ℃ 이하, 또는 150 ℃ 이상 및 1000 ℃ 이하)도 가능하다. 다른 범위도 가능하다. 필라멘트의 온도는 열전쌍의 사용에 의해 결정될 수 있다.
필라멘트를 가로질러 인가되는 전압 및/또는 필라멘트의 온도가 특정 범위 내에서 유지되는 것도 가능하다. 이러한 범위는 하나 이상의 바람직한 반응의 속도를 향상시키고/시키거나 하나 이상의 바람직하지 않은 반응의 속도를 감소시키는 범위일 수 있다. 예를 들면, 중합 반응의 경우, 온도 범위는 상당한 속도로 원하는 단량체의 중합을 촉진하고, 전구체(들)의 분해를 촉진하여 상당한 속도로 개시제(들)를 형성하고/하거나 전구체(들)의 분해를 촉진하여 상당한 속도로 원하는 단량체(들)를 형성하지만 바람직하지 않은 부반응을 상당한 정도로 촉진하지 않는 범위일 수 있다. 필라멘트의 온도 범위는, 일 실시예에서, 자동화된 공정에 의해 특정 범위 내에서 유지될 수 있다. 자동화된 공정은 필라멘트의 온도를 감지하는 단계(및/또는 필라멘트의 온도에 대한 대용물인 필라멘트의 특성 및/또는 반응 용적을 감지하는 단계)를 포함할 수 있다. 또한, 필라멘트의 온도(및/또는 이의 대용물)가 특정 범위를 초과하거나 특정 범위 이하로 떨어지는 경우 필라멘트에 대한 하나 이상의 입력(및/또는 반응 용적의 하나 이상의 특성)을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 필라멘트의 온도(및/또는 이의 대용물)가 상기 범위 내에 있는 경우, 필라멘트에 대한 입력(들)(및/또는 반응 용적의 특성)이 유지될 수 있다.
하나의 구체적인 예로서, 일 실시예에서, 필라멘트의 온도는 저항적으로-가열된 필라멘트를 통과하는 전류를 감지하고 조정함으로써 특정 범위 내에서 유지된다. 필라멘트에 의해 소산되는 에너지는 필라멘트를 통과하는 전류 및 필라멘트를 가로질러 적용되는 전압에 대한 공지된 관계를 가질 수 있다. 예를 들면, 필라멘트에 의해 소산되는 에너지는 다음 방정식을 풀어서 계산할 수 있다. 에너지=(전류)*(전압). 필라멘트의 온도는 다음 방정식을 풀어 결정할 수 있다: 필라멘트의 저항률=(기준 온도에서의 저항률)+(온도에 따른 저항률의 공지된 변화)*(기준 온도와 필라멘트 온도의 차이).
보다 구체적으로, 일 실시예에서, 필라멘트의 온도는, 필라멘트를 통해 전류를 통과시키고 필라멘트의 저항을 감지하고, 측정된 저항이 설정점으로부터 특정 비율 이상 차이가 나는 경우, 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압을 조정함으로써 특정 온도 범위 내에서 유지된다. 필라멘트의 저항은 직접 감지될 수 있거나, 또는 간접적으로(예를 들면, 저항에 대한 대용물을 감지한 후 이러한 대용물로부터 저항을 결정함으로써) 감지될 수 있다. 필라멘트의 저항을 간접적으로 감지하는 방법의 한 예는 필라멘트를 통과하는 전류를 감지한 다음 옴(Ohm)의 법칙을 적용하여 필라멘트의 저항을 결정하는 단계를 포함한다. 필라멘트를 통과하는 전류는, 예를 들면, 전류계를 사용하여 결정될 수 있다. 전압은 필라멘트가 특정 온도 범위 내에 있음을 나타내는 범위 내로 전류를 되돌리도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 낮은 레벨의 전류가 필라멘트를 통해 흐르는 것으로 감지되면 전압이 증가할 수 있고, 높은 레벨의 전류가 필라멘트를 통해 흐르는 것이 감지되면 전압이 감소될 수 있다.
하나 이상의 필라멘트 특성으로의 조정은 비례-적분-미분 제어기에 의해 이루어질 수 있다. 비례-적분 미분 제어기는 감지되는 임의의 적합한 특성을 입력하는 것으로서 취할 수 있고/있거나 이들의 값이 인가된 전압에 대한 조정을 촉발할 수 있다. 예를 들면, 필라멘트를 통과하는 전류가 감지되고/되거나 인가된 전압이 필라멘트를 통과하는 전류에 기초하여 조정되는 경우, 비례-적분-미분 제어기는 감지된 전류에 기초하여 전압을 조정할 수 있다. 또 다른 예로서, 필라멘트의 저항이 감지되고/되거나 인가된 전압이 필라멘트의 저항에 기초하여 조정되면, 비례-적분-미분 제어기는 필라멘트의 저항(및, 이에 따라, 이러한 저항을 계산하기 위해 옴의 법칙이 사용되는 경우, 필라멘트에 인가되는 전압 및 필라멘트를 통과하는 전류)에 기초하여 전압을 조정할 수 있다. 세 번째 예로서, 필라멘트에 의해 소산된 전력이 감지되고/되거나 인가된 전압이 필라멘트에 의해 소산된 전력에 기초하여 조정되는 경우, 비례-적분-미분 제어기는 필라멘트에 의해 소산되는 전력(및, 이에 따라, 이러한 저항을 계산하기 위해 상기 제공된 에너지 소산에 대한 방정식이 사용되는 경우, 필라멘트에 인가되는 전압 및 필라멘트를 통과하는 전류)에 기초하여 전압을 조정할 수 있다.
필라멘트를 가로질러 인가되는 전압에 대한 조정은 필라멘트의 저항이 설정점의 0.1% 이상, 설정점의 0.2% 이상, 설정점의 0.5% 이상, 설정점의 0.75% 이상, 설정점의 1% 이상, 설정점의 1.5% 이상, 설정점의 2% 이상, 설정점의 2.5% 이상, 설정점의 3% 이상 또는 설정점의 4% 이상만큼 설정점과 차이가 날 때 이루어질 수 있다. 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압에 대한 조정은 필라멘트의 저항이 설정점의 5% 이하, 설정점의 4% 이하, 설정점의 3% 이하, 설정점의 2.5% 이하, 설정점의 2% 이하, 설정점의 1.5% 이하, 설정점의 1% 이하, 설정점의 0.75% 이하, 설정점의 0.5% 이하 또는 설정점의 0.2% 이하만큼 설정점과 차이가 날 때 이루어질 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 설정점의 0.1% 이상 및 설정점의 5% 이하, 또는 설정점의 0.1% 이상 및 설정점의 1.5% 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
이전 단락의 범위는 설정점을 초과하는 값 또는 설정점 아래의 값을 독립적으로 지칭할 수 있음을 이해해야 한다. 일례로서, 상기 설정점의 1% 이상의 변동에서 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정에 대한 언급은 독립적으로 필라멘트의 저항이 설정점의 101% 이상일 때 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정 및 필라멘트의 저항이 설정점의 99% 이하일 때 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정을 지칭할 수 있다. 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정은 동일한 절대값을 갖는 설정점으로부터의 저항의 양 및 음의 편차에서 촉발될 수 있거나(예를 들면, 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정은 필라멘트의 저항이 설정점의 1% 이상만큼 설정점을 초과하거나 설정점의 1% 이상만큼 설정점으로부터 감소될 때 촉발될 수 있다) 상이한 값들을 갖는 설정점으로부터의 저항의 양 및 음의 편차에서 촉발될 수 있다(예를 들면, 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 조정은 필라멘트의 저항이 설정점의 0.5% 이상만큼 설정점을 초과하거나 설정점의 1% 이상만큼 설정점으로부터 감소될 때 촉발될 수 있다).
시스템이 필라멘트 가열 및/또는 필라멘트를 가로지르는 전압의 인가를 차단하는 안전 기능을 포함할 수도 있다. 안전 기능의 한 예는 반응 용적이 개방된 경우 필라멘트 가열 및/또는 필라멘트를 가로지르는 전압의 인가를 방지하여 유리하게는 작업자가 활성(live) 필라멘트를 만지는 것을 방지하는 기능이다. 또한, 안전 기능은 필라멘트의 폭주 가열 및/또는 파손되고/되거나 실질적으로 약화된 필라멘트를 가로지르는 전압의 인가를 방지하는 기능일 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 필라멘트의 온도를 감지(하고/하거나 필라멘트의 온도에 대한 대용물인 필라멘트 및/또는 반응 용적의 특성을 감지)하기 위한 자동화된 공정은 앞 단락들에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 필라멘트의 온도 및/또는 필라멘트의 온도에 대한 대용물이 특정 범위(예를 들면, 필라멘트에 대한 입력 및/또는 반응의 특성에 대한 조정이 수행될 수 있는 범위보다 큰 범위)를 벗어나는 경우, 경고가 제공될 수 있고/있거나 필라멘트가 (예를 들면, 그 사이에 인가된 전압을 제거함으로써) 꺼질 수 있다. 필라멘트에 대한 입력(들)(및/또는 반응 용적의 특성)에 대한 조정의 특정한 세트가 적절한 시간이 지나면 필라멘트 온도 및/또는 필라멘트 온도에 대한 대용물을 필라멘트 온도의 원하는 범위로 되돌아가는 것을 나타내는 방식으로 변경시키지 않는다면, 경고가 제공되고/되거나 필라멘트가 꺼질 수 있다.
또 다른 예로서, 일 실시예에서, 필라멘트의 저항을 감지(하고/하거나 필라멘트의 저항에 대한 대용물인 필라멘트 및/또는 반응 용적의 특성을 감지)하기 위한 자동화된 공정은 앞 단락들에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 필라멘트의 저항 및/또는 필라멘트의 저항에 대한 대용물이 특정 범위(예를 들면, 필라멘트에 대한 입력 및/또는 반응의 특성에 대한 조정이 수행될 수 있는 범위보다 큰 범위)를 벗어나는 경우, 경고가 제공될 수 있고/있거나 필라멘트가 (예를 들면, 그 사이에 인가된 전압을 제거함으로써) 꺼질 수 있다. 필라멘트에 대한 입력(들)(및/또는 반응 용적의 특성)에 대한 조정의 특정한 세트가 적절한 기간 후에 필라멘트 저항 및/또는 필라멘트 저항에 대한 대용물을 필라멘트 저항의 원하는 범위로 되돌아가는 것을 나타내는 방식으로 변경시키지 않는다면, 경고가 제공되고/되거나 필라멘트를 끄는 것이 가능할 수도 있다.
일 실시예에서, 필라멘트를 통과하는 전류는 필라멘트의 온도 및/또는 저항에 대한 대용물일 수 있다. 전술한 바와 같이, 필라멘트를 통과하는 전류는 또한 필라멘트의 온도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 추가로, 그리고 임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 공지된 전압의 인가시 필라멘트를 통과하는 전류는 필라멘트의 저항을 나타낼 수 있다고 여겨진다. 예를 들면, 옴의 법칙을 적용함으로써, 필라멘트의 저항은 이러한 필라멘트를 통과하는 전류에 대한 인가 전압의 비율과 동일하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 필라멘트 저항의 큰 변경, 필라멘트 저항의 급격한 변경, 및/또는 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 변경에 반응하지 않는 필라멘트의 저항의 변경은 필라멘트가 상이한 저항률을 갖도록 하는 물리적 및/또는 화학적 공정을 거친 필라멘트를 나타낼 수 있다. 필라멘트의 저항률이 매우 높아지면, 필라멘트는 바람직하지 않게 다량의 열을 반응 용적으로 소산시키고, 용융 및/또는 치명적인 고장을 겪을 수 있다(후자는 무한 저항을 나타내는 필라멘트로 감지될 수 있음). 이러한 이유로, 필라멘트가 그러한 공정을 거쳤을 수 있음을 작업자에게 경고하고 필라멘트를 차단하는 시스템의 존재는 시스템의 안전한 작동을 촉진할 수 있다.
필라멘트의 저항이 설정점의 0.1% 이상, 설정점의 0.2% 이상, 설정점의 0.5% 이상, 설정점의 0.75% 이상, 설정점의 1% 이상, 설정점의 1.5% 이상, 설정점의 2% 이상, 설정점의 2.5% 이상, 설정점의 3% 이상, 또는 설정점의 4% 이상만큼 설정점과 차이가 날 때 경고가 제공될 수 있고/있거나 필라멘트가 차단될 수 있다. 필라멘트의 저항이 설정점의 5% 이하, 설정점의 4% 이하, 설정점의 3% 이하, 설정점의 2.5% 이하, 설정점의 2% 이하, 설정점의 1.5% 이하, 설정점의 1% 이하, 설정점의 0.75% 이하, 설정점의 0.5% 이하 또는 설정점의 0.2% 이하만큼 설정점과 차이가 날 때 경고가 제공될 수 있고/있거나 필라멘트가 차단될 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 설정점의 0.1% 이상 및 설정점의 5% 이하, 또는 설정점의 0.1% 이상 및 설정점의 1.5% 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
앞 단락의 범위는 설정점을 초과하는 값 또는 설정점 아래의 값을 독립적으로 지칭할 수 있음을 이해해야 한다. 일례로서, 상기 설정점의 1% 이상의 변동에서 경고의 발행에 대한 언급은 독립적으로 필라멘트의 저항이 설정점의 101% 이상일 때 경고의 발행 및 필라멘트의 저항이 설정점의 99% 이하일 때 경고의 발행을 지칭할 수 있다. 경고는 동일한 절대값을 갖는 설정점으로부터의 저항의 양 및 음의 편차에서 촉발될 수 있거나(예를 들면, 경고는 필라멘트의 저항이 설정점의 1% 이상만큼 설정점을 초과하거나 설정점의 1% 이상만큼 설정점으로부터 감소될 때 촉발될 수 있다) 상이한 값들을 갖는 설정점으로부터의 저항의 양 및 음의 편차에서 촉발될 수 있다(예를 들면, 경고는 필라멘트의 저항이 설정점의 0.5% 이상만큼 설정점을 초과하거나 설정점의 1% 이상만큼 설정점으로부터 감소될 때 촉발될 수 있다).
저항 이외의 필라멘트의 특성이 감지되고/되거나 저항 이외의 특성 값의 변경에 대한 응답으로 및/또는 저항 이외의 특성이 설정점 범위를 벗어나는 경우 감지시 시스템에 의해 조치(예를 들면, 필라멘트를 가로질러 인가되는 전압의 증가 또는 감소, 필라멘트의 차단, 경고 발행)가 취해지는 것이 또한 가능하다. 일례로서, 필라멘트 온도(예를 들면, 고온계의 사용에 의해 결정되는 온도)가 감지될 수 있고/있거나, 감지된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 시스템에 의해 하나 이상의 조치가 취해질 수 있다. 또 다른 예로서, 필라멘트에 의해 소산된 전력이 감지될 수 있고/있거나, 감지된 바와 같이 소산된 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 시스템에 의해 하나 이상의 조치가 취해질 수 있다.
성능을 높이기 위해 필라멘트에 대해 수행될 수 있는 공정의 또 다른 예는 필라멘트에 힘을 가하는 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 인장력은 와이어의 형태를 취하는 필라멘트에 가해진다. 어떠한 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 와이어에 인장력을 가하면 와이어가 팽팽해질 수 있고, 이는 와이어가 처지는 것을 방지할 수 있고/있거나 와이어를 반응 용적 내의 바람직한 위치에 (예를 들면, 안정하게) 유지할 수 있다. 와이어의 처짐은 바람직하지 않게 와이어가 파단되거나 반응 용적에 배치된 다른 성분과의 접촉시 단락을 형성할 수 있기 때문에, 와이어를 팽팽하게 유지하는 것이 시스템 성능을 유리하게 향상시킬 수 있다. 가해지는 힘의 양은 와이어의 하나 이상의 기계적 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 일례로서, 힘은 와이어를 팽팽하게 당기기에 충분하지만 와이어의 파단 및/또는 상당한 탄성 변형을 야기하기에 불충분하지 않도록 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 와이어를 형성하는 재료의 정격 인장 강도에 대한 와이어에 가해지는 인장력의 비는 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상, 0.65 이상, 0.7 이상, 0.75 이상, 0.8 이상, 0.85 이상, 또는 0.9 이상이다. 일 실시예에서, 와이어를 형성하는 재료의 정격 인장 강도에 대한 와이어에 가해지는 인장력의 비는 0.95 이하, 0.9 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.75 이하, 0.7 이하, 0.65 이하, 0.6 이하, 0.55 이하, 0.5 이하, 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하, 0.3 이하, 0.25 이하, 0.2 이하, 또는 0.15 이하이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.1 이상 및 0.95 이하, 또는 0.6 이상 및 0.8 이하)도 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
앞 단락의 값은 다양한 적합한 온도에서 와이어를 형성하는 재료의 정격 강도를 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 와이어에 가해지는 인장력과 이의 정격 인장 강도의 비는 와이어의 온도가 불소화 폴리머 코팅의 증착 동안 필라멘트가 가열되는 온도(예를 들면, 본원의 다른 곳에서 제공되는 하나 이상의 이러한 범위의 온도)일 때 전술한 범위 중 하나 이상이다. 유사하게는, 인장력의 양은 와이어가 다양한 적합한 환경에 배치될 때 와이어에 가해질 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 인장력은 기판 상에 불소화 폴리머 코팅의 증착 동안 와이어에 가해질 수 있다. 이러한 실시예에서, 와이어가 배치되는 환경의 온도 및/또는 압력은 본원의 다른 곳에서 이러한 증착 반응에 대해 기재된 범위 중 하나 이상일 수 있다.
본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 일 실시예에서, 에너지는 플라즈마에 의해 반응 용적에 제공될 수 있다. 이러한 에너지는 반응 용적에서 발생하는 하나 이상의 반응(예를 들면, 중합 반응, 단량체에 대한 전구체가 분해되어 단량체를 형성하는 분해 반응, 개시제에 대한 전구체가 분해되어 개시제를 형성하는 분해 반응)을 촉매할 수 있다. 플라즈마는 하전된 입자 및/또는 자유 라디칼을 포함하는 입자를 포함하는 물질의 상일 수 있다.
일 실시예에서, 플라즈마는 무선 주파수 파동과 같은 파동의 형태로 제공된다. 플라즈마는 3 MHz 이상, 5 MHz 이상, 7.5 MHz 이상, 10 MHz 이상, 12.5 MHz 이상, 15 MHz 이상, 17.5 MHz 이상, 20 MHz 이상, 25 MHz 이상, 30 MHz 이상, 35 MHz 이상 또는 40 MHz 이상의 주파수에서 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마는 50 MHz 이하, 35 MHz 이하, 30 MHz 이하, 25 MHz 이하, 20 MHz 이하, 17.5 MHz 이하, 15 MHz 이하, 12.5 MHz 이하, 10 MHz 이하, 7.5 MHz 이하 또는 5 MHz 이하의 주파수에서 제공된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 7.5 MHz 이상 및 20 MHz 이하, 10 MHz 이상 및 15 MHz 이하, 또는 10 MHz 이상 또는 20 MHz 이하)도 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 플라즈마는 하나 이상의 펄스의 형태로 공급된다. 펄스는 모든 주파수에서 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마는 0.25 kHz 이상, 0.5 kHz 이상, 0.75 kHz 이상, 1 kHz 이상, 1.5 kHz 이상, 2 kHz 이상, 3 kHz 이상, 5 kHz 이상, 7.5 kHz 이상, 10 kHz 이상, 15 kHz 이상, 25 kHz 이상, 50 kHz 이상, 또는 75 kHz 이상의 주파수를 갖는 펄스의 형태로 공급된다. 일 실시예에서, 플라즈마는 100 kHz 이하, 75 kHz 이하, 50 kHz 이하, 25 kHz 이하, 15 kHz 이하, 10 kHz 이하, 7.5 kHz 이하, 5 kHz 이하, 3 kHz 이하, 2 kHz 이하, 1.5 kHz 이하, 1 kHz 이하, 0.75 kHz 이하, 또는 0.5 kHz 이하의 주파수를 갖는 펄스의 형태로 공급된다. 상기 언급된 범위들의 조합(예를 들면, 0.5 kHz 이상 및 10 kHz 이하, 1 kHz 이상 및 15 kHz 이하, 또는 1 kHz 이상 및 10 kHz 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 플라즈마는 듀티 사이클을 포함하는 펄스들의 형태로 공급된다. 듀티 사이클은 플라즈마가 적용되는 시간을 총 사이클 시간 (플라즈마가 적용되는 시간과 플라즈마가 적용되지 않은 시간의 합)으로 나눈 값과 같다. 임의의 적합한 듀티 사이클이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마는 0.02 이상, 0.05 이상, 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 또는 0.5 이상의 듀티 사이클을 포함하는 펄스의 형태로 공급된다. 일 실시예에서, 플라즈마는 0.75 이하, 0.5 이하, 0.4 이하 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 0.1 이하 또는 0.05 이하의 듀티 사이클을 포함하는 펄스의 형태로 공급된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.05 이상 및 0.2 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다. 일 실시예에서, 플라즈마는 일정한 강도로 반응 용적에 공급된다.
일 실시예에서, 플라즈마는 원격 플라즈마의 형태로 공급된다. 원격 플라즈마는 기판으로부터 임의의 거리에 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마는 기판으로부터 1cm 이상, 3cm 이상, 5cm 이상, 8cm 이상, 10cm 이상, 15cm 이상, 20cm 이상, 25cm 이상 또는 30cm 이상의 거리에서 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마는 기판으로부터 50cm 이하, 30cm 이하, 25cm 이하, 20cm 이하, 15cm 이하, 10cm 이하, 8cm 이하, 5cm 이하 또는 3cm 이하의 거리에서 공급된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 1 cm 이상 및 30 cm 이하, 3 cm 이상 또는 25 cm 이하, 또는 8 cm 이상 및 50 cm 이하)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
플라즈마는 임의의 적절한 전력 밀도로 제공될 수 있다. 플라즈마의 전력 밀도는 평방 센티미터당 플라즈마 전극이 제공하는 에너지와 같다. 일 실시예에서, 플라즈마는 0.5 mW/cm2 이상, 0.75 mW/cm2 이상, 0.1 mW/cm2 이상, 1.5 mW/cm2 이상, 2 mW/cm2 이상, 5 mW/cm2 이상, 7.5 mW/cm2 이상, 10 mW/cm2 이상, 12.5 mW/cm2 이상, 15 mW/cm2 이상, 20 mW/cm2 이상, 30 mW/cm2 이상, 35 mW/cm2 이상, 40 mW/cm2 이상, 또는 45 mW/cm2 이상의 전력 밀도에서 존재한다. 일 실시예에서, 플라즈마는 50 mW/cm2이하, 45 mW/cm2 이하, 40 mW/cm2 이하, 35 mW/cm2 이하, 30 mW/cm2 이하, 25 mW/cm2 이하, 20 mW/cm2 이하, 15 mW/cm2 이하, 12.5 mW/cm2 이하, 10 mW/cm2 이하, 7.5 mW/cm2 이하, 5 mW/cm2 이하, 2 mW/cm2 이하, 1.5 mW/cm2 이하, 1 mW/cm2 이하, 또는 0.75 mW/cm2 이하의 전력 밀도에서 존재한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.5 mW/cm2 이상 및 1 mW/cm2 이하, 0.5 mW/cm2 이상 및 2 mW/cm2 이하, 0.75 mW/cm2 이상 및 5 mW/cm2 이하, 1 mW/cm2 이상 및 10 mW/cm2 이하, 또는 0.5 mW/cm2 이상 및 15 mW/cm2 이하)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
존재하는 경우, 플라즈마는 이것이 공급되는 반응 용적 전체에 걸쳐 실질적으로 균일할 수 있다. 플라즈마 균일성은 반응 용적 전체의 평균 전력 밀도에 대한 반응 용적 전체의 전력 밀도의 표준 편차의 비에 의해 특징지어질 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적 전체의 평균 전력 밀도에 대한 반응 용적 전체의 전력 밀도의 표준 편차의 비는 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 미만 또는 10% 이하, 또는 5% 이하이다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 높은 플라즈마 균일성은 특정한 설계 요소를 반응 용적 및/또는 증착 챔버에 통합함으로써 달성된다. 예를 들면, 반응 용적 및/또는 증착 챔버는 전극 및 이러한 전극의 중심 근처의 커플링을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 반응 용적 및/또는 증착 챔버는 차폐된 입구 전원을 포함할 수 있다. 반응 용적에서 플라즈마 균일성을 향상시킬 수 있는 다른 설계 특징이 또한 통합될 수 있다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 시스템은 반응 용적으로부터 하나 이상의 종을 도입 및/또는 제거하도록 구성된 하나 이상의 소스를 포함한다. 소스는 항상 반응 용적과 유체 소통되는 소스일 수 있거나, 반응 용적과의 유체 소통 중에 배치되고/되거나 상기 유체 소통으로부터 (예를 들면, 가역적으로) 제거될 수 있는 소스일 수 있다. 특정 유형의 소스에 대한 추가의 세부사항은 하기에 기재되어 있다.
본원에 기재된 소스는 다양한 적합한 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 소스는 포트에 의해 반응 용적과 유체 소통이 되도록 배치될 수 있고/있거나 유체 소통으로부터 제거될 수 있는 재료(또는 진공)의 저장소의 형태를 취한다. 일례로서, 가스의 소스는 가스 실린더(예를 들면, 가압된 가스를 포함하는 가스 실린더)의 형태를 취하고/취하거나 이를 포함할 수 있다. 포트는 반응 용적을 소스로부터 분리할 수 있고 개방 및/또는 폐쇄되어 소스가 반응 용적과 유체 소통이 되고/되거나 되지 않도록 할 수 있다. 포트는 소스와 직접 또는 간접적으로 유체 소통될 수 있다. 예를 들면, 포트는 배관을 통해 소스와 유체 소통될 수 있다.
포트와 반응 용적 사이의 계면은 다양한 적합한 디자인을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 포트는 단일 개구부를 가지며, 이를 통해, 포트가 개방될 때, 소스는 반응 용적과 유체 소통되도록 배치된다. 단일 개구부는 다양한 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들면 원형, 직사각형, 정사각형 등이 될 수 있다. 일부 적합한 포트는 여러 개의 개구부를 갖는다. 하나의 구체적인 예로서, 포트는 복수의 개구부를 포함할 수 있다. 복수의 개구부는 반응 용적의 벽을 따라 및/또는 반응 용적에 존재하는 튜브를 따라 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 2개의 소스를 포함하는 시스템은 반응 용적을 가로질러 서로 대향하여 배치되는 소스와 유체 소통되는 포트를 포함한다. 그러나, 시스템이 추가로 또는 대안으로, 서로 대향하여 배치되지 않는 이러한 포트를 포함하는 것도 가능하다. 이러한 포트는 반응 용적의 반대쪽에 배치될 수 있지만 서로 직접 대향하지 않거나 반응 용적의 인접한 측면에 배치될 수 있도록 엇갈리게 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 포트에 추가하여 또는 포트 대신에, 유동 제어기는 소스와 반응 용적 사이에 배치될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 질량 유동 제어기는 가스 소스와 반응 용적 사이에 배치된다. 또 다른 예로서, 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 스로틀링 밸브는 진공 소스와 반응 용적 사이에 배치될 수 있다.
본원의 다른 곳에서도 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 소스 및/또는 복수의 소스는 기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키기 위해 반응할 수 있는 가스 및/또는 가스의 조합을 도입할 수 있고/있거나 도입하도록 구성된다. 가스 및/또는 가스의 조합은 공정 가스를 포함할 수 있다. 공정 가스는 하나 이상의 가스 단량체(예를 들면, 중합 반응을 겪어 불소화 폴리머를 형성할 수 있는 하나 이상의 가스 단량체, 예를 들면, 하나 이상의 불소화 단량체)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공정 가스는 그 자체가 단량체는 아니지만, 반응 용적에서 단량체를 형성할 수 있는 하나 이상의 종(즉, 단량체에 대한 전구체인 종)을 포함한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 공정 가스는 반응 용적 내부에서 단량체를 형성하기 위한 화학반응, 예를 들면, 분해 및/또는 열분해 반응을 겪도록 구성되는 하나 이상의 종을 포함한다. 이러한 화학 반응은 반응 용적에 존재하는 하나 이상의 조건 및/또는 종에 의해 촉매될 수 있다. 예를 들면, 화학 반응은 열에 의해, 예를 들면, 가열된 필라멘트에 노출됨으로써 촉매될 수 있다. 공정 가스가 개시제 및/또는 캐리어 가스(예를 들면, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 같은 불활성 가스)를 포함하는 것도 가능하다.
적합한 단량체 및/또는 단량체 전구체(즉, 단량체를 형성하기 위해 반응을 겪을 수 있는 종)의 비제한적인 예는 C3F6O (HFPO 또는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드, 예를 들면, 필라멘트로부터 이에 열을 가하는 경우, 단량체를 형성하기 위해 분해되는 종일 수 있음), C2F4, C3F8, CF3H, CF2H2, CF2N2(디플루오르디아시린), CF3COCF3, CF2ClCOCF2Cl, CF2ClCOCFCl2, CF3COOH, 디플루오로할로메탄(예를 들면, CF2Br, CF2HBr, CF2HCl, CF2Cl2 및 CF2FCl), 디플루오로사이클로프로판(예를 들면, C3F6, C3F4H2, C3F2Cl4, C2F3Cl3 및 C3F4Cl2), 트리플루오로메틸플루오로포스판(예를 들면, (CF3)3PF3, (CF3)3PF3, 및 (CF3)PF4), 및 트리플루오로메틸포스피노 화합물(예를 들면, (CF3)3P, (CF3)2P―P(CF3)2, (CF3)2PX 및 CF3PX2, 여기서 X는 F, Cl 또는 H이다)을 포함한다. 또한, 전술한 가스들 중 둘 이상이 (예를 들면, 단일 소스에 의해, 둘 이상의 소스에 의해) 서로 조합하여 제공되는 것도 가능하다.
일 실시예에서, 공정 가스는 하나 이상의 캐리어 가스를 추가로 포함하고/하거나 하나 이상의 캐리어 가스가 소스에 의해 제공된다. 캐리어 가스(들)는 단량체를 용해시키고/시키거나 단량체의 수송을 돕는 역할을 할 수 있다. 적합한 캐리어 가스의 비제한적인 예는 불활성 가스(예를 들면, 질소, 헬륨, 아르곤)를 포함한다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 시스템이 진공 소스를 포함하는 것도 가능하다. 진공 소스는 반응 용적이 이와 유체 소통될 때 반응 용적을 배기하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들면, 반응 용적이 초기에 불소화 폴리머 코팅의 증착 동안 포함하는 것이 바람직하지 않은 가스의 조합을 반응 용적이 포함할 때 유리할 수 있다. 예를 들면, 임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 일부 가스는 중합 반응을 억제할 수 있다고 여겨진다. 이러한 가스는 추가 성장을 종결시키는 방식으로 상당한 길이에 도달하기 전에 성장하는 폴리머 사슬과 반응할 수 있고/있거나 단량체가 비반응성이 되게 하는 방식으로 성장하는 폴리머 사슬에 통합되기 전에 단량체와 반응할 수 있다. 이러한 가스의 비제한적인 예는 공기, 수증기, 아세톤, 및 이소프로판올을 포함한다.
반응 용적으로부터 하나 이상의 가스를 제거하는 것이 바람직할 수 있는 상황의 또 다른 예는 코팅의 증착 동안 수행되는 단계의 결말에 있다. 코팅의 증착 동안, 반응 용적은 다양한 반응성 및/또는 독성 가스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 공정이 수행되기 전에 반응 용적에서 이러한 가스를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 시스템이 2개의 상이한 화학 조성을 갖는 2개의 층을 순차적으로 증착하는 단계를 포함하는 방법을 수행하기 위해 사용되는 경우, 제2 층의 증착을 시작하기 전에 제1 층을 형성하기 위해 반응한 가스를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 종의 제거는 원하는 화학적 조성을 갖는 제2 층의 증착을 용이하게 할 수 있는데, 이는 이들 가스의 반응 생성물의 제2 층으로 통합되는 것을 방지할 수 있고/있거나, 이들 가스와 제2 층을 형성하기 위해 반응하도록 구성된 가스 사이의 유해한 반응을 방지할 수 있기 때문이다.
반응 용적으로부터 하나 이상의 가스를 제거하는 것이 바람직할 수 있는 상황의 세 번째 예는 코팅을 증착하기 위한 공정의 결론에 있다. 전술한 바와 같이, 반응 용적은 코팅 증착 동안 반응성 및/또는 독성 가스를 포함할 수 있다. 작업자가 이러한 가스에 노출되는 것 및/또는 이러한 가스가 반응 용적 외부의 환경에 제어되지 않은 방식으로 방출되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 코팅 공정의 결말에서 코팅된 기판을 회수하기 위해 반응 용적을 이에 대한 외부 환경에 노출시키기 전에 반응 용적 내에 존재하는 가스를 이로부터 제거하는 것이 바람직할 수 있다.
다양한 적합한 유형의 진공 소스가 사용될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 진공 소스는 진공 펌프를 포함한다. 진공 펌프가 켜지고 반응 용적과 유체 소통될 때 반응 용적의 내용물을 펌핑하여 반응 용적을 배기시킬 수 있다.
일 실시예에서, 진공 소스는 반응 용적으로부터 공기 및/또는 다른 가스를 제거하는데 유리하게 만드는 하나 이상의 특성을 갖는다. 일례로서, 일 실시예에서, 진공의 소스는 반응 용적으로부터 가스의 제거가 상대적으로 느린 기간에 걸쳐 발생하도록 구성된다. 임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 반응 용적으로부터 가스를 상대적으로 느리게 제거하는 것이 반응 용적 내부에 작고/작거나 가벼운 부품이 배치될 때 바람직할 수 있다고 여겨진다. 이러한 부품은 가스가 진공 소스에 노출시 반응 용적으로부터 빠르게 유동될 때 생성될 수 있는 가스의 전류에 의해 이동하는 경향이 있는 것으로 여겨진다. 반응 용적으로부터 가스를 느리게 제거하면 이러한 전류의 크기 및/또는 수가 감소할 수 있다고 여겨진다.
반응 용적으로부터 가스의 느리고/느리거나 제어된 제거는 진공 소스와 반응 챔버 사이에 배치된 스로틀링 밸브의 사용에 의해 달성될 수 있다. 스로틀링 밸브는 진공 소스에 대한 반응 용적의 노출을 제한할 수 있고/있거나 시간이 지남에 따라 진공 소스에 대한 반응 용적의 노출을 증가시키기 위해 서서히 열릴 수 있다. 이러한 공정은 진공 소스가 이러한 스로틀링 밸브가 없는 경우의 진공 소스에 비해 더 느린 속도로 내부의 가스를 제거하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 진공 소스가 반응 용적과 유체 소통되도록 배치되는 것 이외의 방식으로 하나 이상의 가스가 반응 용적으로부터 제거될 수 있도록 구성된다. 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 가스가 반응 용적 내로 도입되어 반응 용적에 존재하는 다른 가스를 이로 대체할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 불활성 가스(및/또는 복수의 불활성 가스)가 반응 용적 내로 도입되어 반응성 및/또는 독성 가스(및/또는 복수의 반응성 및/또는 독성 가스)를 대체할 수 있도록 구성될 수 있다. 불활성 가스(들)는 반응 용적과 유체 소통되는 하나 이상의 소스, 예를 들면, 반응성 및/또는 독성 가스(들)를 공급(하고/하거나 이전에 공급)하는 소스(들) 이외의 하나 이상의 소스로부터 도입될 수 있다.
하나 이상의 불활성 가스를 반응 용적에 도입하는 것은 반응 용적으로부터 가스(들)를 제거하는 대신 진공 소스가 이와 유체 소통하거나 이러한 공정과 함께 하도록 배치함으로써 수행될 수 있다. 후자의 경우, 진공 소스는 반응 용적과 유체 소통될 때 반응 용적으로부터 불활성 가스(들)와 반응성 및/또는 독성 가스 (들)를 모두 배출할 수 있다. 하나의 특정 예에서, 진공 소스는 반응성 및/또는 독성 가스를 포함하고 하나 이상의 불활성 가스 소스와 유체 소통되는 반응 용적과 유체 소통되도록 배치될 수 있다. 진공 소스는 초기에 두 가지 유형의 가스를 모두 배출할 수 있다. 이후, 불활성 가스의 소스(들)은 진공 소스와 반응 용적 사이의 유체 소통을 유지하면서 반응 용적과의 유체 소통으로부터 제거될 수 있다. 그런 다음, 진공 소스는 반응 용적 내부의 임의의 잔여 가스를 반응 용적으로부터 추가로 배출할 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 반응 용적과 유체 소통되도록 배치될 수 있는 배출구를 포함한다. 배출구는 반응 용적과 유체 소통될 때 반응 용적에 존재하는 하나 이상의 가스가 반응 용적 밖으로 유동되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 배출구는 반응 용적에 존재하는 가스가 안전하게 배출될 수 있는 위치, 예를 들면, 발연 후드와 유체 소통될 수 있다. 일 실시예에서, 배출구는 반응 용적과 가역적으로 유체 소통될 수 있다. 예를 들면, 배출구는 반응 용적이 소스 진공과 유체 소통되는 기간 동안 반응 용적과의 유체 소통으로부터 제거될 수 있다. 가스가 배출구를 통해 반응 용적 밖으로 유동될 수 있지만 가스가 배출구를 통해 반응 용적 내로 유동할 수 없도록 배출구를 구성할 수도 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 배출구는 점검 밸브, 가스 버블러, 및/또는 이러한 기능성을 제공하는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배출구는 가스가 반응 용적 안팎으로의 유동을 모두 허용하도록 구성되지만, (예를 들면, 하나 이상의 소스로부터) 반응 용적 내로 유동되는 가스는 배출구로부터 반응 용적 내로의 상당한 유동이 없도록 하기에 충분한 양 및/또는 충분한 속도로 반응 용적 내로 유동할 수 있다.
일 실시예에서, 본원에 기재된 시스템은 냉각 시스템을 포함한다. 냉각 시스템은 반응 용적의 하나 이상의 부분을 냉각하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일례로서, 일 실시예에서, 시스템은 반응 용적 내에서 코팅되는 기판을 냉각하도록 구성된 냉각 시스템을 포함한다. 유리하게는, 기판을 냉각시키는 것은 원하는 형태를 갖고, 원하는 분자량을 갖고/갖거나 원하는 속도로 형성되는 코팅의 형성을 촉진할 수 있다. 예로서, 기판의 온도는 가스 종(예를 들면, 가스 폴리머)이 기판 상에 증착되는 경향에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 기판이 반응 용적의 하나 이상의 다른 부분보다 더 냉각되면, 가스 종은 반응 용적 내의 다른, 더 따뜻한 표면과 비교하여 기판 상에 우선적으로 증착될 수 있다. 다른 예로서, 기판의 온도는 기판 위에 증착된 임의의 종의 이동성에 영향을 미칠 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 열은 표면 상의 종의 이동성을 향상시키고, 따라서 더 차가운 기판은 더 따뜻한 기판과 비교하여 그 위에 증착된 임의의 종의 이동성을 억제할 수 있다고 여겨진다. 또한, 냉각된 기판은 반응 용적에서 상대적으로 더 따뜻한 가스 분위기에서보다 감소된 중합 속도를 나타낼 수 있는 것으로 여겨진다.
일 실시예에서, 냉각된 기판은 증착 공정 동안 하나 이상의 바람직하지 않은 공정을 겪을 기판 상에 코팅의 증착을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 코팅 동안 용융되고/되거나 유해한 화학 반응(예를 들면, 분해 반응, 반응 용적에 존재하는 하나 이상의 가스와의 반응)을 겪을 기판 상에 코팅을 증착하는 것이 바람직할 수 있다. 기판을 냉각시키는 것은 기판이 이러한 공정을 겪는 경향을 감소 및/또는 제거할 수 있다.
존재하는 경우, 냉각 시스템은 다양한 디자인을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 시스템은 냉각 부재를 포함한다. 냉각 부재는 반응 용적의 하나 이상의 다른 구성요소보다 더 차가운 온도로 유지되도록 구성되는 냉각 시스템의 구성요소일 수 있다. 냉각 부재는 일정한 온도에서(예를 들면, 설정점에서), 일정한 온도 범위 내에서(예를 들면, 설정점 주변의 정의된 범위에서) 및/또는 가변 온도 범위 내에서(예를 들면, 특정 값 미만의 임의의 온도에서, 냉각될 수 있는 가장 차가운 온도에서) 유지되도록 구성될 수 있다. 냉각 부재는 기판을 냉각하도록 구성된 물품일 수 있다. 일례로서, 냉각 부재는 기판 자체를 냉각시킴으로써 냉각되도록 구성될 수 있다. 이는 기판의 하나 이상의 부분들을 추가로 직접 접촉시킬 수도 있고/있거나, 기판의 하나 이상의 부분들에 직접 인접하여 배치된 반응 용적의 하나 이상의 구성요소(예를 들면, 냉각 부재와 기판의 하나 이상의 부분들 사이에 직접 배치된 열전도성 층)에 직접 접촉할 수 있고/있거나, 기판에 근접한 가스를 냉각시켜서 기판을 냉각시키도록 기판에 근접시킬 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 부재는 상대적으로 높은 열전도성을 갖는 하나 이상의 재료를 포함한다. 일례로서, 일 실시예에서, 냉각 부재는 금속(예를 들면, 알루미늄)을 포함한다.
냉각 부재는 그 자체로 냉각 시스템의 하나 이상의 추가 구성 요소에 의해 냉각될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 냉각 시스템은 냉각 부재를 냉각하도록 구성된 하나 이상의 구성요소들을 추가로 포함한다. 적합한 이러한 구성요소의 한 예는 냉각 부재를 가로질러 및/또는 냉각 부재를 통해(예를 들면, 기판과 접촉하는 표면 이외의 냉각 부재의 표면을 가로질러, 냉각 부재의 본체를 통해) 냉각된 유체를 순환시키도록 구성된 시스템이다. 유체가 냉각 부재를 통해 및/또는 냉각 부재를 가로질러 순환될 수 있도록 냉각 부재를 구성하는 경우, 냉각 부재는 이러한 유체에 대한 소스 및/또는 드레인에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 연결 및/또는 단절은 가역적이고/이거나 상대적으로 용이하게 수행될 수 있다. 이는 유리하게는 냉각 부재의 용이한 도입 및/또는 제거를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 냉각 부재는 빠른 연결에 의해 유체에 대한 소스 및/또는 드레인에 연결된다. 냉각 시스템의 추가 구성요소의 또 다른 예는 냉각제를 냉각하도록 구성된 구성요소, 예를 들면, 냉각기이다. 세 번째 예는 냉각 부재를 냉각하도록 구성된 구성요소로서, 펠티에(Peltier) 냉각에 의해 냉각 부재를 냉각시키는 전자 구성요소의 조합이다.
일 실시예에서, 냉각 부재는 유리한 방식으로 기판의 냉각을 촉진하는 방식으로 반응 용적 내에 배치된다. 일례로서, 일 실시예에서, 냉각 부재는 기판 주위에 배치된다. 도 8은 이러한 특성을 갖는 냉각 부재의 상면도의 한 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 8에서, 냉각 부재(1414)는 기판(1514) 주위에 배치된다. 도 8에 도시된 냉각 부재(1414)는 모든 면에서 측방향으로 기판(1514)을 둘러싼다.
도 8에 도시된 실시예와 같이, 냉각 부재가 기판 주위에 배치될 수 있지만 기판과 상이한 형상을 갖거나 기판에 접촉하지 않을 수 있다. 또한, 냉각 부재가 기판 주위에 배치되지만 기판과 실질적으로 동일한 단면 형상을 갖고/갖거나 하나 이상의 위치에서(예를 들면, 기판의 외부 표면의 전체를 따라, 특정 높이 아래에 배치되는 기판의 외부 표면의 전체를 따라 하나 이상의 별개의 위치에서) 기판과 접촉할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 부재는 기판을 완전히 둘러서(즉, 모든 면에서 측방향으로 기판을 둘러싸도록) 배치된다. 냉각 부재가 기판 주위에 부분적으로 배치되는 것도 가능하다. 이러한 냉각 부재들은 기판의 측면들의 전부는 아니지만 일부에 근접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 기판은 정사각형 단면을 가질 수 있고, 냉각 부재는 이의 4개의 측면 중 3개에 근접하게 배치될 수 있다.
유사하게는, 도 8에 도시된 실시예와 같이, 냉각 부재는 기판 주위에 배치되지만 기판의 아래 또는 위에는 배치되지 않을 수 있다. 또한, 냉각 부재가 기판 주위 및 기판 아래 모두에 배치되고/되거나 기판 주위 및 기판 위 모두에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 냉각 부재는 기판의 모든 부분의 아래 및/또는 위에 배치될 수 있다. 또한, 냉각 부재는 기판의 하나 이상의 다른 부분(들)의 아래 및/또는 위에는 아니지만 기판의 하나 이상의 부분(들)의 아래 및/또는 위에 배치되는 것도 가능하다. 기판의 아래 및/또는 위에 배치된 냉각 부재의 부분(들)은 기판과 직접 접촉하는 부분을 독점적으로 포함할 수 있고/있거나, 기판에 직접 접촉하는 하나 이상의 부분 및 기판과 직접 접촉하지 않는 하나 이상의 부분을 포함할 수 있고/있거나 기판과 직접 접촉하는 모든 부분이 결여될 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 부재 및 기판은 하나가 다른 하나에 대해 자유롭게 가동성일 수 있도록 배치될 수 있다. 예로서, 일 실시예에서, 냉각 부재 및 기판은 기판이 냉각 부재에 대하여 자유롭게 가동성일 수 있도록 배치된다. 다른 예로서, 일 실시예에서, 냉각 부재 및 기판은 냉각 부재가 기판에 대해 자유롭게 가동성일 수 있도록 배치된다. 일부 이러한 실시예에서, 냉각 부재 및/또는 기판은 서로 직접 접촉하지 않는다. 냉각 부재 및 기판이 서로 직접 접촉하는 부분을 포함하는지 여부에 관계 없이, 냉각 부재가 일정한 위치에 유지되면서 기판이 상당한 거리(예를 들면, 적어도 0.1 인치, 적어도 0.25 인치, 적어도 0.5 인치, 및/또는 적어도 1 인치)로 적어도 한 방향으로 이동할 수 있는 경우, 기판은 냉각 부재에 대해 자유롭게 가동성일 수 있다. 방향은 수직일 수 있고, 수평일 수 있고, 냉각 부재의 하나 이상의 부분을 향하는 방향일 수 있고/있거나 냉각 부재의 하나 이상의 부분으로부터 멀어지는 방향일 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 상당한 거리로 모든 방향으로 냉각 부재에 대하여 이동할 수 있다.
유사하게는, 기판이 일정한 위치에 유지되면서 냉각 부재가 상당한 거리(예를 들면, 적어도 0.1 인치, 적어도 0.25 인치, 적어도 0.5 인치, 및/또는 적어도 1 인치)로 적어도 하나의 방향으로 이동할 수 있는 경우, 냉각 부재는 기판에 대하여 자유롭게 가동성일 수 있다. 마찬가지로, 방향은 수직일 수 있고, 수평일 수 있고, 기판의 하나 이상의 부분을 향하는 방향일 수 있고/있거나 기판의 하나 이상의 부분으로부터 멀어지는 방향일 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 부재는 상당한 거리로 모든 방향으로 기판에 대하여 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 부재는 바람직한 크기를 갖는 하나 이상의 치수를 갖도록 설계된다. 예를 들면, 일 실시예에서, 냉각 부재는 냉각 부재가 배치되는 기판의 바닥으로부터 냉각 부재가 배치되는 기판의 상부까지(또는 상부를 넘어) 연장되도록 하는 높이를 갖는다. 어떠한 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 이러한 특성을 갖는 냉각 부재는 유리하게는 기판을 균일하게 냉각시킬 수 있을 것으로 여겨진다. 상대적으로 높은 기판은 이러한 설계를 갖는 냉각 부재가 없는 경우, 상부의 비냉각 부분으로부터 하부의 냉각된 부분으로의 온도 구배를 겪을 수 있다. 이러한 온도 구배는 불리하게는 불소화 폴리머 코팅이 불균일한 방식으로 기판 상에 증착되도록 할 수 있는데, 이는 기판의 온도가 그 위에 형성된 코팅의 물리적 특성에 영향을 미치는 것으로 여겨지기 때문이다. 또한, 높은 기판은 기판 상에서 충분히 높게 연장되지 않는 냉각 부재들에 의해 불충분하게 냉각되어 기판의 상부를 적절하게 냉각시키지 못할 수 있으며, 이는 기판의 상부가 본원의 다른 곳에 기재된 과열로 인해 바람직하지 않은 공정을 겪게 할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 부재는 기판의 전체 높이까지 연장되지 않지만, 기판의 하나 이상의 특징부보다 더 높은 높이까지 연장된다. 일례로서, 일 실시예에서, 기판은 그 표면에 하나 이상의 함몰부를 포함하고, 냉각 부재는 함몰부의 상부 표면보다 더 높은 높이를 가질 수 있다. 도 9는 이러한 특성을 갖는 냉각 부재의 한 예를 나타낸다. 냉각 부재 및 기판의 단면을 도시하는 도 9에서, 냉각 부재(1416)는 기판(1516) 둘레 및 아래에 배치되며, 기판(1516)은 2개의 함몰부(1616 및 1666)를 추가로 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각 부재(1416)는 하부 함몰부(1616)의 상부 표면보다 더 높은 높이까지 연장되지만, 기판의 상부보다 더 높은 높이까지 연장되지는 않는다. 기판 내의 함몰부의 표면은 기판의 상부 표면보다 기판의 바닥에 더 가깝다. 이러한 이유로, 냉각이 기판의 바닥으로부터만 제공되는 경우, 함몰부의 표면은 기판의 상부 표면보다 낮은 온도로 냉각될 수 있고, 이는 본원의 다른 곳에 기재된 이유로 불소화 폴리머 코팅이 불균일한 방식으로 기판 상에 증착되게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일 실시예에서, 냉각 부재는 0.1 인치 이상, 0.15 인치 이상, 0.2 인치 이상, 0.25 인치 이상, 0.3 인치 이상, 0.4 인치 이상, 0.5 인치 이상, 0.75 인치 이상, 1 인치 이상, 1.5 인치 이상, 2 인치 이상, 3 인치 이상, 4 인치 이상, 5 인치 이상, 7.5 인치 이상, 10 인치 이상, 12.5 인치 이상, 15 인치 이상, 17.5 인치 이상 또는 20 인치 이상의 높이를 갖는다. 일 실시예에서, 냉각 부재는 24 인치 이하, 20 인치 이하, 17.5 인치 이하, 15 인치 이하, 12.5 인치 이하, 10 인치 이하, 7.5 인치 이하, 5 인치 이하, 4 인치 이하, 3 인치 이하, 2 인치 이하, 1.5 인치 이하, 1 인치 이하, 0.75 인치 이하, 0.5 인치 이하, 0.4 인치 이하, 0.3 인치 이하, 0.25 인치 이하, 0.2 인치 이하 또는 0.15 인치 이하의 높이를 갖는다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.1 인치 이상 및 24 인치 이하, 또는 0.5 인치 이상 및 5 인치 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
존재하는 경우, 냉각 부재는 다양한 적합한 온도에서 유지되고/되거나 기판을 유지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 부재는 0 ℃ 이상, 1 ℃ 이상, 2 ℃ 이상, 3 ℃ 이상, 5 ℃ 이상, 7.5 ℃ 이상, 10 ℃ 이상, 15 ℃ 이상, 20 ℃ 이상, 25 ℃ 이상, 30 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 50 ℃ 이상, 75 ℃ 이상, 100 ℃ 이상 또는 125 ℃ 이상의 온도에서 유지되고/되거나 기판을 유지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 냉각 부재는 150 ℃ 이하, 125 ℃ 이하, 100 ℃ 이하, 75 ℃ 이하, 50 ℃ 이하, 40 ℃ 이하, 30 ℃ 이하, 25 ℃ 이하, 20 ℃ 이하, 15 ℃ 이하, 10 ℃ 이하, 7.5 ℃ 이하, 5 ℃ 이하, 3 ℃ 이하, 2 ℃ 이하 또는 1 ℃ 이하의 온도에서 유지되고/되거나 기판을 유지하도록 구성된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0 ℃ 이상 및 150 ℃ 이하, 0 ℃ 이상 및 100 ℃ 이하, 또는 5 ℃ 이상 및 100 ℃ 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
앞 단락의 범위는 독립적으로 냉각 부재의 외부 표면(예를 들면, 기판에 가장 가까운 표면) 상의 평균 온도 및/또는 기판의 외부 표면(예를 들면, 냉각 부재에 가장 가까운 표면, 냉각 부재와 반대되는 표면, 상부 표면)의 평균 온도를 나타낼 수 있다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 반응 용적은 하나 이상의 가스를 포함한다. 반응 용적은 유리한 양 및/또는 하나 이상의 다른 유리한 특성을 갖는 이러한 가스를 포함할 수 있다. 이러한 특성에 대한 추가 정보는 하기에 기재되어 있다.
반응 용적 내의 가스가 가질 수 있는 유리한 특성의 한 예는 1차원적인 방식으로 반응 용적을 통해 유동하는 것이다. 1차원 유동은 관련 가스가 주로 또는 전적으로 한 방향으로 흐르는 유동일 수 있다. 1차원 유동이 층류일 수도 있다. 1차원 유동의 일례로서, 가스의 1차원 유동은 가스가 전적으로 한 방향으로 유동하고 그 방향 이외의 다른 방향으로는 흐르지 않는 유동일 수 있다. 또 다른 예로서, 일 실시예에서, 가스의 1차원 유동은 기본적으로 한 방향이지만 전적으로 한 방향이지는 않은 유동을 포함한다. 예를 들면, 1차원 유동은 기본 방향 이외의 방향으로의 소량의 유동을 포함할 수 있다. 이러한 소량의 유동은 1차원 유동의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하 및/또는 5% 이하를 구성할 수 있다.
둘 이상의 상이한 유형의 가스가 반응 용적을 통해 유동할 때(예를 들면, 공통 소스로부터 제공된 둘 이상의 유형의 가스, 상이한 소스로부터 제공된 둘 이상의 유형의 가스, 동일한 소스로부터 제공됨), 상이한 유형의 가스들은 함께 단일 방향으로 1차원적인 유동을 나타낼 수 있다. 즉, 모든 가스는 함께 전적으로 동일한 방향으로 유동할 수 있고/있거나 함께 이전 단락에 기재된 범위 중 하나 이상에서 기본 방향 이외의 방향으로의 유동량을 포함할 수 있다. 또한, 둘 이상의 상이한 유형의 가스(예를 들면, 상이한 소스로부터 제공, 동일한 소스로부터 제공)가 서로 상이한 유동을 가질 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 상이한 유형의 가스가 각각 1차원 방식으로 반응 용적을 통해 유동할 수 있지만, 상이한 유형의 가스가 유동하는 방향은 서로 상이할 수 있다. 또 다른 예로서, 일 실시예에서, 하나 이상의 유형의 가스들은 1차원적 유동을 나타낼 수 있고, 하나 이상의 유형의 가스들은 1차원적 유동을 나타내지 않을 수 있다(예를 들면, 하나 이상의 유형의 가스들은 대류 및/또는 난류 유동을 나타낼 수 있다).
1차원 유동이 반응 용적에 존재하는 경우, 1차원 유동의 방향은 일반적으로 원하는 대로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 1차원 유동의 방향은 가스가 반응 용적 내로 도입되는 위치로부터 반응 용적의 출구로 연장되는 방향일 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 1차원 유동의 방향은 관련 가스의 소스와 유체 소통되는 포트로부터 출구로 연장되는 방향이다. 또 다른 예로서, 일 실시예에서, 1차원 유동의 방향은 반응 용적을 둘러싸는 한 벽으로부터 반응 챔버를 둘러싸는 또 다른 반대 벽으로 향한다. 세 번째 예로서, 일 실시예에서, 1차원 유동의 방향은 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트가 반응 용적을 가로질러 연장하는 방향에 평행하다(예를 들면, 반응 용적을 가로질러 연장하는 와이어의 가장 긴 치수에 평행하다). 또한, 1차원 유동의 방향은 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트가 반응 용적을 가로질러 연장하는 방향에 수직일 수 있고/있거나 필라멘트 및/또는 복수의 필라멘트가 반응 용적을 가로질러 연장하는 방향에 평행한 각도와 수직인 각도 사이의 임의의 각도에 있을 수 있다.
반응 용적이 1차원 유동을 포함하는 경우, 1차원 유동은 모든 반응 용적에 존재할 수 있거나, 반응 용적의 일부에 존재하지만 다른 부분에는 존재하지 않을 수 있다. 1차원 유동이 부재한 반응 용적의 부분(들)은 유동이 결여될 수 있거나(예를 들면, 반응 용적의 이들 부분 내의 가스는 정지되고/되거나 실질적으로 정지될 수 있다) 또는 1차원이 아닌 유동(예를 들면, 상이한 방향으로의 유동, 복수의 상이한 방향으로의 유동)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 소스와 유체 소통되는 포트에 근접한 반응 용적의 부분(들)은 1차원 유동을 나타낸다. 일례로서, 일 실시예에서, 하나 이상의 이러한 포트는 반응 용적의 상부에 근접하게 배치될 수 있고, 반응 용적의 상부는 1차원 유동을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 1차원 유동은 반응 용적의 적어도 상위 25%, 반응 용적의 적어도 상위 50%, 반응 용적의 적어도 상위 67%, 반응 용적의 적어도 상위 75%, 반응 용적의 적어도 상위 80%, 및/또는 반응 용적의 적어도 상위 90%에 걸쳐 발생한다. 일 실시예에서, 1차원 유동은 반응 용적의 상위 95% 이하, 반응 용적의 상위 90% 이하, 반응 용적의 상위 80% 이하, 반응 용적의 상위 75% 이하, 반응 용적의 상위 67% 이하, 또는 반응 용적의 상위 50 % 이하에 걸쳐 발생한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 반응 용적의 적어도 상위 25% 및 상위 95% 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
반응 용적은 다양한 적합한 방식으로 이를 통한 1차원 유동을 허용하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 가스의 소스와 유체 소통되는 포트가 포트에 근접하게 배치된 반응 용적의 벽으로 가스를 향하게 하도록 상기 포트를 배향시킴으로써 1차원 유동을 수득한다. 이러한 설계는 가스가 초기에 포트로부터의 모든 방향으로 바깥쪽으로 유동하게 할 수 있지만, 이렇게 된 후 벽으로부터 반동하여 실질적으로 한 방향(즉, 벽에 수직인 방향)으로 유동하게 할 수 있다고 여겨진다. 도 10은 이러한 방식으로 배치된 포트의 하나의 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 10에서, 포트(1718)는 반응 용적(318)의 벽(1078)에 근접하게 배치된다. 가스는 화살표로 나타낸 방식으로 포트(1718) 밖으로 유동하는 것으로 여겨진다.
1차원 유동이 수득될 수 있는 방식의 또 다른 예는 복수의 배플(baffle)을 사용하는 것이다. 배플은 가스가 1차원적인 방식으로 유동하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 반응 용적은 하나 이상의 시점에서 상대적으로 낮은 압력을 갖는다. 이러한 상대적으로 낮은 압력은, 예를 들면, 반응 용적에서 반응(예를 들면, 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는 반응)이 수행되는 경우 때때로 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적 내의 압력은 100 Torr 이하, 75 Torr 이하, 50 Torr 이하, 20 Torr 이하, 10 Torr 이하, 7.5 Torr 이하, 5 Torr 이하, 2 Torr 이하, 1 Torr 이하, 750 mTorr 이하, 500 mTorr 이하, 200 mTorr 이하, 100 mTorr 이하, 75 mTorr 이하, 50 mTorr 이하, 30 mTorr 이하, 20 mTorr 이하, 10 mTorr 이하, 7.5 mTorr 이하, 5 mTorr 이하 또는 2 mTorr 이하이다. 일 실시예에서, 반응 용적 내의 압력은 1 mTorr 이상, 2 mTorr 이상, 5 mTorr 이상, 10 mTorr 이상, 20 mTorr 이상, 30 mTorr 이상, 50 mTorr 이상, 75 mTorr 이상, 100 mTorr 이상, 200 mTorr 이상, 500 mTorr 이상, 750 mTorr 이상, 1 Torr 이상, 2 Torr 이상, 5 Torr 이상, 7.5 Torr 이상, 10 Torr 이상, 20 Torr 이상, 50 Torr 이상, 또는 75 Torr 이상이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 100 Torr 이하 및 1 mTorr 이상, 또는 10 Torr 이하 및 5 mTorr 이상)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 전술한 바와 같이, 반응 용적은 하나 이상의 시점에서 상대적으로 낮은 농도의 공기를 포함한다. 이러한 상대적으로 낮은 농도의 공기는 예를 들면 반응(예를 들면, 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는 반응)이 반응 용적에서 수행되는 경우 때때로 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적 내의 공기의 양은 반응 용적 내의 총 압력에 대하여 앞 단락에 기재된 범위 중 하나 이상(예를 들면, 30 mTorr 이하, 20 mTorr 이하, 및/또는 10 mTorr 이하)일 수 있다.
반응 용적이 상대적으로 낮은 농도의 물을 포함하는 것도 가능하다. 이러한 상대적으로 낮은 농도의 물은, 예를 들면, 반응(예를 들면, 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는 반응)이 반응 용적에서 수행되는 경우 때때로 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적 내의 물의 양은 반응 용적 내의 총 압력에 대하여 앞 단락에 기재된 범위 중 하나 이상(예를 들면, 30 mTorr 이하, 20 mTorr 이하, 및/또는 10 mTorr 이하)일 수 있다.
또한, 반응 용적에서 상대적으로 낮은 농도의 물이 상대적으로 낮은 농도의 상대 습도에 의해 입증될 수 있다. 반응 용적의 상대 습도는 0.5 % 이하, 0.4 % 이하, 0.3 % 이하, 0.2 % 이하 또는 0.1 % 이하 일 수 있다. 반응 용적의 상대 습도는 0 % 이상, 0.1 % 이상, 0.2 % 이상, 0.3 % 이상, 또는 0.4 % 이상일 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.5 % 이하 및 0 % 이상)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서(예를 들면, 내부에 불소화 폴리머 코팅을 증착하는 동안), 반응 용적은 상대적으로 다량의 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체는 반응 용적 내 가스의 1 몰% 이상, 2 몰% 이상, 5 몰% 이상, 7.5 몰% 이상, 10 몰% 이상, 15 몰% 이상, 20 몰% 이상, 30 몰% 이상, 40 몰% 이상, 50 몰% 이상 또는 75 몰% 이상을 구성한다. 일 실시예에서, 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체는 반응 용적 내 가스의 100 몰% 이하, 75 몰% 이하, 50 몰% 이하, 40 몰% 이하, 30 몰% 이하, 20 몰% 이하, 15 몰% 이하, 10 몰% 이하, 7.5 몰% 이하, 5 몰% 이하, 또는 2 몰% 이하를 구성한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 1 몰% 이상 및 100 몰% 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
앞 단락에서의 범위는 독립적으로 반응 용적에서 하기 중 임의의 것의 양을 지칭할 수 있음을 이해해야 한다: 한 유형의 단량체(예를 들면, 다른 유형의 단량체 및/또는 상기 단량체에 대한 전구체의 존재 하에, 이러한 종 중 하나 또는 둘 모두의 부재 하에), 모든 단량체가 함께(예를 들면, 하나 이상의 단량체에 대한 전구체의 존재 하에, 이러한 종의 부재 하에), 한 유형의 단량체 및 이의 전구체(들)(예를 들면, 다른 유형의 단량체 및/또는 다른 유형의 단량체에 대한 전구체의 존재 하에, 이러한 종 중 하나 또는 둘 모두의 부재 하에), 및 모든 단량체와 단량체에 대한 모든 전구체가 함께.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 본원에 기재된 시스템은 기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 생성하기에 적합하고/하거나 이를 위해 사용된다. 상기 불소화 폴리머 코팅은 가스 상태의 단량체를 중합시킴으로써 형성될 수 있다. 이 공정에 대한 추가의 세부 사항은 아래에 나와 있다.
하나 이상의 반응이 반응 용적에서 일어나 불소화 폴리머 코팅을 형성할 수 있다. 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 하나의 이러한 반응은 중합 반응이다. 중합 반응은 다양한 적합한 메커니즘을 통해 진행될 수 있다. 이러한 메커니즘의 한 예는 연쇄 성장 반응이다. 이러한 메커니즘의 또 다른 예는 단계 그룹 반응이다. 연쇄 성장 반응 및 단계 성장 반응에서, 성장하는 폴리머 사슬은 하나 이상의 말단에서 하나 이상의 반응성 종을 포함한다. 이들 반응성 종은 단량체와 반응할 수 있으며, 이는 성장 사슬에 통합될 수 있고 그 자체가 추가의 단량체와 반응할 수 있는 반응성 말단기가 된다.
연쇄 성장 반응에서, 성장하는 폴리머 사슬을 형성하기 위해 반응하는 단량체는 어떤 방식으로(예를 들면, 성장하는 폴리머 사슬에 통합됨으로써 및/또는 이들에게 반응성을 부여하는 종, 예를 들면, 개시제와 반응함으로써) 활성화될 때까지 다른 단량체와 반응하지 않을 수 있다. 따라서, 사슬 성장은 반응성 말단기가 반응성이 없게 될 때까지 단량체를 첨가하여 개별 폴리머 사슬을 성장시킴으로써 진행될 수 있다. 이는 또 다른 반응성 사슬과의 반응(이로써 두 사슬을 불활성이 되게 함) 또는 말단기를 불활성화시키는 역할을 하는 또 다른 종(예를 들면, 산소와 같은 오염 물질)과의 반응에 의해 발생할 수 있다. 임의의 단일 사슬의 성장 동안, 새로운 사슬들이 형성 및/또는 성장할 수 있고/있거나 다른 사슬들의 성장이 종료될 수 있다. 반응성 말단기는 다양한 방식으로 반응성일 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 반응성 말단기는 자유 라디칼을 포함한다. 이들 자유 라디칼은 추가의 단량체와 반응할 수 있고, 이들이 반응하는 단량체에 자유 라디칼을 전달할 수 있어서, 반응 후, 초기에 자유 라디칼을 포함하는 말단기가 비반응성으로 변하고, 새로 첨가된 단량체는 자유 라디칼을 포함하는 반응성 말단기가 된다.
연쇄 성장 반응은 자발적으로 시작되는 반응이거나 자발적으로 시작되지 않는 반응일 수 있다. 자발적으로 발생하는 연쇄 성장 반응은 단량체가 자발적으로 반응성이 되는 반응 일 수 있다. 일례로서, 일부 단량체는 반응 챔버 내에 존재하는 조건 하에서 반응성 종(예를 들면, 자유 라디칼)을 포함하는 종을 형성하기 위해 분해되고/되거나 반응을 겪는다. 사슬 성장 반응은 하나 이상의 반응물이 전구체 형태로 제공되는 경우 비자발적으로 일어날 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 연쇄 성장 반응은 단량체에 대한 전구체가 생성된 단량체 내로 분해될 때까지 일어나지 않을 수 있다. 이러한 분해 과정은 비자발적일 수 있다(예를 들면, 가열된 필라멘트에 의해 제공되는 열과 같은 열의 인가를 요구할 수 있다). 단량체에 대한 전구체를 단량체로 분해한 후, 생성된 단량체는 자발적으로 중합될 수 있다.
또한, 연쇄 성장 반응이 개시제를 필요로 하고/하거나 개시제에 의해 가속화될 수 있다. 개시제는 반응을 용이하게 겪고/겪거나 분해되어 반응성 종(예를 들면, 자유 라디칼을 포함하는 종)을 형성하는 종일 수 있다. 개시제는 반응 용적에 또한 존재하는 임의의 단량체(들) 및/또는 다른 종보다 더 용이하게 이러한 반응 및/또는 분해를 겪을 수 있다. 반응 및/또는 분해를 거친 후, 개시제는 전술한 바와 동일한 방식으로 단량체와 반응할 수 있다. 적합한 개시제의 비제한적인 예는 과산화물 그룹, 과황산염 그룹, 및/또는 아조 그룹을 포함하는 개시제를 포함한다. 일 실시예에서, 개시제는 터트-부틸 퍼옥사이드(tert-butyl peroxide) 및 터트-아밀 퍼옥사이드(tert-amyl peroxide) 중 하나 이상을 포함한다.
단계 성장 반응에서, 단량체는 일반적으로 활성화 없이 서로 반응한다. 단계 성장 반응은 성장 사슬에 단량체를 첨가하고/하거나 성장하는 사슬을 함께 결합하고/하거나 단량체가 서로 반응하여 새로운 성장 사슬을 형성함으로써 진행될 수 있다. 일반적으로, 이러한 공정 중 어느 것도 성장하는 사슬을 비활성화시키지 않는다. 반응성 말단기 및/또는 단량체는 다양한 방식으로 반응성일 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 성장 사슬의 반응성 말단기는 서로 반응성인 작용기를 포함한다. 이러한 작용기는 서로 반응하여 상기 생성된 폴리머 사슬의 골격이 되는 공유 결합을 형성할 수 있다. 일반적으로, 단계 성장 중합은 자발적으로 시작되지만, 열 및/또는 임의의 종 및/또는 단량체 사이의 반응을 촉진하는 반응 조건의 존재에 의해 가속화될 수 있다. 또한, 단계 성장 중합 반응이 자발적으로 일어나지 않을 수도 있다. 일례로서, 전구체가 반응 용적에 제공되는 단량체 사이에서 단계 성장 반응이 일어날 수 있다. 이 경우, 단계 성장 반응은 전구체가 분해되어 단량체를 형성할 때까지 일어나지 않을 수 있으며, 이는 에너지(예를 들면, 필라멘트에 의해 제공되는 열)의 인가 시에만 일어날 수 있다.
일 실시예에서, 중합 반응 이외의 하나 이상의 반응은 반응 용적에서 수행될 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 하나 이상의 분해 반응은 반응 용적에서 수행된다. 예를 들면, 그 자체는 단량체가 아니지만 단량체를 형성하기 위해 분해 반응을 겪을 수 있는 종이 반응 용적에 도입될 수 있다. 일 실시예에서, 종의 분해는 반응 용적에 존재하는 하나 이상의 조건에 의해 가능해질 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, (예를 들면, 가열된 필라멘트로부터의) 열의 존재는 전구체의 단량체로의 분해를 촉진한다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 중합 반응은 가스 상에서 일어난다. 중합 반응은 가스로 둘러싸인 고체 폴리머성 입자의 형성을 초래할 수 있다. 일 실시예에서, 반응 용적에서 일어나는 총 중합의 상대적으로 높은 비율이 가스상에서 핵화될 수 있고/있거나 가스로 둘러싸인 폴리머 입자의 생성을 초래할 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 반응 용적에서 일어나는 총 중합의 50 % 이상, 60 % 이상, 80 % 이상, 90 % 이상, 92.5 % 이상, 95 % 이상, 97.5 % 이상, 99 % 이상, 99.5 % 이상, 또는 99.9 % 이상이 가스 상태에서 핵화되고/되거나 가스로 둘러싸인 폴리머 입자의 생성을 초래한다. 일 실시예에서, 반응 용적에서 발생하는 총 중합의 100 % 이하, 99.9 % 이하, 99.5 % 이하, 99 % 이하, 97.5% 이하, 95 % 이하, 92.5 % 이하, 90% 이하, 80 % 이하 또는 60 % 이하가 가스 상태에서 핵화되고/되거나 가스로 둘러싸인 폴리머 입자의 생성을 초래한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 50 % 이상 및 100 % 이하, 또는 90 % 이상 및 100 % 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
존재하는 경우, 가스 상태에서 중합에 의해 형성된 입자는 다양한 적합한 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 가스 상태에서 형성된 입자의 평균 직경은 0.5 nm 이상, 0.75 nm 이상, 1 nm 이상, 1.5 nm 이상, 2 nm 이상, 5 nm 이상, 10 nm 이상, 20 nm 이상, 50 nm 이상, 75 nm 이상, 100 nm 이상, 200 nm 이상, 500 nm 이상, 750 nm 이상, 1 미크론 이상, 2 미크론 이상, 5 미크론 이상, 7.5미크론 이상, 10미크론 이상 또는 20미크론 이상이다. 일 실시예에서, 가스 상태에서 형성된 입자의 평균 직경은 50 미크론 이하, 20 미크론 이하, 10 미크론 이하, 7.5 미크론 이하, 5 미크론 이하, 2 미크론 이하, 1 미크론 이하, 750 nm 이하, 500 nm 이하, 200 nm 이하, 100 nm 이하, 75 nm 이하, 50 nm 이하, 20 nm 이하, 10 nm 이하, 5 nm 이하, 2 nm 이하, 1.5 nm 이하, 1 nm 이하 또는 0.75 nm 이하이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.5 nm 이상 및 50 마이크론 이하, 또는 1 nm 이상 및 1 마이크론 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
본원의 다른 곳에서 또한 기재된 바와 같이, 전술한 중합 반응은 불소화 폴리머, 예를 들면, 기판 상에 코팅을 형성하기 위해 가스 및/또는 증착물에 의해 둘러싸일 때 형성되는 불소화 폴리머를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 불소화 폴리머의 한 예는 폴리(테트라플루오로에틸렌)이다. 적합한 불소화 폴리머의 또 다른 예는 불소 작용기를 포함하는 폴리머다.
이러한 폴리머에서의 불소화도는 CF2 분율에 의해 정량화될 수 있으며, 이는 CF2 그룹인 폴리머 내의 반복 단위의 분율과 동일하다. 일 실시예에서, 본원에 기재된 반응은 상대적으로 높은 CF2 분율을 갖는 폴리머의 형성을 초래할 수 있다. 일례로서, CF2 분율은 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상 및/또는 95% 이상일 수 있다. 일 실시예에서, CF2 분율은 100% 미만, 95% 이하, 90% 이하, 또는 75% 이하이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 75% 이상 및 100% 미만)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다. 폴리머의 CF2 분율은 XPS에 의해 결정될 수 있다.
폴리머에서 불소화도를 정량화할 수 있는 또 다른 방법은 그 안에 있는 탄소에 대한 불소의 원자비에 의한 것이다. 일 실시예에서, 폴리머는 탄소에 대한 불소의 원자비가 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 1.5 이상, 1.6 이상, 1.7 이상, 1.8 이상, 1.9 이상, 2 이상, 2.1 이상이다. 일 실시예에서, 폴리머는 탄소에 대한 불소의 원자비가 2.2 이하, 2.1 이하, 2 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6, 이하, 1.5 이하, 1.4, 이하, 1.3 이하, 1.2 이하이다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 1.1 이상 및 2.2 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 본원에 기재된 공정에 의해 증착된 폴리머는 증착 후에 하나 이상의 추가 공정을 거칠 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 본원에 기재된 공정에 의해 증착된 불소화 폴리머는 증착된 후에 어닐링된다. 상기 불소화 폴리머를 어닐링하는 단계는 불소화 폴리머를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 불소화 폴리머, 기판, 및/또는 불소화 폴리머가 배치되는 환경이 가열되는 온도는 50 ℃ 이상, 75 ℃ 이상, 100 ℃ 이상, 125 ℃ 이상, 150 ℃ 이상, 175 ℃ 이상, 200 ℃ 이상, 225 ℃ 이상, 250 ℃ 이상, 275 ℃ 이상, 300 ℃ 이상, 325 ℃ 이상, 350 ℃ 이상 또는 375 ℃ 이상일 수 있다. 불소화 폴리머, 기판, 및/또는 불소화 폴리머가 배치되는 환경이 가열되는 온도는 400 ℃ 이하, 375 ℃ 이하, 350 ℃ 이하, 325 ℃ 이하, 300 ℃ 이하, 275 ℃ 이하, 250 ℃ 이하, 225 ℃ 이하, 200 ℃ 이하, 175 ℃ 이하, 150 ℃ 이하, 125 ℃ 이하, 100 ℃ 이하 또는 75 ℃ 이하일 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 50 ℃ 이상 및 400 ℃ 이하)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
어닐링 단계는 다양한 적합한 시간 동안 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 어닐링은 30분 이상, 1시간 이상, 2시간 이상, 5시간 이상, 10시간 이상, 15시간 이상, 20시간 이상, 24시간 이상 또는 30시간 이상의 기간 동안 수행된다. 일 실시예에서, 어닐링은 48시간 이하, 30시간 이하, 24시간 이하, 20시간 이하, 15시간 이하, 10시간 이하, 5시간 이하, 2시간 이하, 또는 1시간 이하의 기간 동안 수행된다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 1시간 이상 및 24시간 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
불소화 폴리머 코팅은 다양한 적합한 환경에서 어닐링될 수 있다. 일 실시예에서, 어닐링은 공기 중에서 수행된다. 어닐링은 불활성 가스(예를 들면, 질소, 헬륨, 아르곤)의 존재 하에 수행될 수도 있다. 어닐링은 반응 용적 및/또는 증착 챔버 내부에서 수행될 수 있고/있거나 반응 용적 및/또는 증착 챔버로부터 코팅된 기판을 제거한 후에 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 반응 용적에서 수행되는 공정(예를 들면, 중합, 어닐링 등)은 자동화될 수 있다. 이러한 자동화는 수행되는 다양한 공정(예를 들면, 반응 시스템에 도입된 가스의 유량 및/또는 유형, 필라멘트 온도, 기판의 온도 등)에 대한 명령어를 판독한 다음, 추가 시스템 구성요소가 이를 수행하도록 지시함으로써 이러한 명령어를 실행하는 소프트웨어를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일례로서, 일 실시예에서, 소프트웨어는 다양한 시스템 특성 및 시스템이 다양한 조건 및/또는 실행하는 다양한 방법으로 소비해야 하는 시간의 양을 포함하는 엑셀 스프레드시트를 판독할 수 있다. 일 실시예에서, 명령어들은, 엑셀 스프레드시트에 의해 제공되는 것과 같이, 조건-의존적인 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일련의 명령어는 시스템이 특정 상태에 있을 것을 요구할 수 있고/있거나 반응 용적의 하나 이상의 특성이 특정 범위(예를 들면, 총 압력, 하나 이상의 가스의 분압, 필라멘트 온도, 필라멘트 저항) 내에 있을 때까지 특정 공정을 지연시킬 수 있다. 일례로서, 명령어의 세트는 반응 용적 내의 압력이 설정된 양 미만이 될 때까지 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체의 도입을 지연시키는 명령어를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 명령어들의 세트는 단량체들 및/또는 단량체에 대한 전구체를 도입하기 전에 필라멘트의 저항을 결정하고, 저항이 설정된 범위를 벗어나는 경우, 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체를 도입하는 것을 거절하는 명령어를 포함할 수 있다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예는 불소화 폴리머 코팅의 증착 및/또는 불소화 폴리머 코팅에 관한 것이다. 이러한 코팅에 대한 추가의 세부사항은 하기에 기재되어 있다.
코팅 특성의 일례로서, 일 실시예에서, 코팅은 그것이 증착되는 기판에 부착된다. 코팅과 기판 사이의 접착 강도는 상대적으로 강할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 코팅은 접착 지수가 4 이상이 되도록 하는 접착 강도로 기판에 접착된다. 접착 지수는 ASTM D3359에 기재된 절차에 의해 결정될 수 있다.
코팅 특성의 또 다른 예로서, 일 실시예에서, 코팅은 기판의 표면의 상대적으로 많은 비율을 덮을 수 있다. 일례로서, 코팅은 기판 표면의 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상, 99% 초과 또는 99.5% 이상, 99.8% 이상, 99.9% 이상, 또는 99.99% 이상을 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 코팅은 기판 표면의 100% 이하, 99.99% 이하, 99.9% 이하, 99.8% 이하 또는 99.5% 이하, 99% 이하, 95% 이하 또는 90% 이하, 또는 75% 이하를 덮는다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 50% 이상 및 100% 이하)이 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예는 기판 상의 불소화 폴리머 코팅의 증착 및/또는 불소화 폴리머 코팅이 배치되는 기판에 관한 것이다. 이러한 기판에 대한 추가의 세부사항은 하기에 기재되어 있다.
본원에 기재된 시스템 및 방법에 의해 코팅될 수 있는 기판의 유형은 일반적으로 원하는 대로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 중합체 재료(예를 들면, 플라스틱, 엘라스토머)를 포함한다. 또한, 코팅될 기판이 금속을 포함하는 것도 가능하다. 기판은 다양한 적합한 물품일 수 있으며, 그 중 비제한적인 예는 시일(seal), 개스킷(gasket), O-링(o-ring) 및 주형(mold)을 포함한다.
본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 기판은 그 표면에 하나 이상의 함몰부를 포함한다. 함몰부는 임의의 적합한 깊이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 0.1 인치 이상, 0.2 인치 이상, 0.25 인치 이상, 0.3 인치 이상, 0.4 인치 이상, 0.5 인치 이상, 0.75 인치 이상, 1 인치 이상, 1.5 인치 이상, 2 인치 이상, 3 인치 이상, 4 인치 이상, 5 인치 이상, 7.5 인치 이상, 10 인치 이상, 12.5 인치 이상, 15 인치 이상, 17.5 인치 이상, 또는 20 인치 이상의 깊이를 갖는 함몰부를 포함(하고/하거나 상기한 바와 같은 평균 깊이를 갖는 함몰부를 포함)한다. 일 실시예에서, 기판은 24 인치 이하, 20 인치 이하, 17.5 인치 이하, 15 인치 이하, 12.5 인치 이하, 10 인치 이하, 7.5 인치 이하, 5 인치 이하, 4 인치 이하 3 인치 이하, 2 인치 이하, 1.5 인치 이하, 1 인치 이하, 0.75 인치 이하, 0.5 인치 이하, 0.4 인치 이하, 0.3 인치 이하, 0.25 인치 이하 또는 0.2 인치 이하의 깊이를 갖는 함몰부를 포함(하고/하거나 상기한 바와 같은 평균 깊이를 갖는 함몰부를 포함)한다. 상기 언급된 범위들의 조합(예를 들면, 0.1 인치 이상 및 24 인치 이하, 또는 0.1 인치 이상 및 5 인치 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 방법은 기판 위에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키기 전에 기판이 하나 이상의 공정을 거치게 하는 단계를 포함한다. 이러한 공정의 한 예는 세정 공정이다. 세정 공정은 기판 및/또는 기판 표면으로부터 하나 이상의 오염 물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 세정 공정은 기판을 유체에 노출시킨 다음, 기판을 유체 중에 함침 및/또는 침지시키고/시키거나 기판을 유체로 세정하고/하거나 기판을 유체의 존재 하에 초음파처리하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 공정들 중 하나 이상에 이어서 임의의 가열 단계 및/또는 임의의 건조 단계(예를 들면, 기판이 질소 및/또는 진공에 노출되는 건조 단계)가 뒤따른다. 이러한 공정에 적합한 유체의 비제한적인 예는 유기 용매(예를 들면, 이소프로필 알코올, 아세톤), 물, 및/또는 유기 또는 수성 용매 및 계면활성제를 포함하는 용액을 포함한다. 기판이 노출되는 유체는 기판 및/또는 그 표면 상에 존재하는 오염 물질을 가용화하고/하거나 현탁시킬 수 있고, 이로써 기판으로부터 오염 물질을 제거할 수 있다. 적합한 세정 공정의 또 다른 예는 기판을 플라즈마에 노출시켜 이로부터 오염 물질(예를 들면, 표면 오염 물질(들))을 제거하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 세정 공정 직후에 기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. 임의의 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 그렇게 하는 것이 세정 후 및 불소화 폴리머 코팅의 증착 전에 주변 환경에 존재하는 오염 물질에 의한 기판의 재오염을 방지할 수 있기 때문에 유리할 수 있다고 여겨진다. 세정 공정 직후에 기판 상에 불소화 폴리머 코팅을 증착하는 것은 또한 세정 후 기판의 표면으로 운반되는 내부 오염 물질을 방지하고/하거나 그 양을 감소시키는 것으로 여겨진다. 예를 들면, 일부 기판은 그 내부 전체에 걸쳐 저분자량 오염 물질(예를 들면, 소분자, 올리고머, 저분자량 폴리머, 가공 보조제, 기판과 혼합된 화학 물질)을 포함할 수 있고, 표면으로부터 이러한 오염 물질을 제거하면 시간이 지남에 따라 확산에 의해 기판 내부로부터 기판 표면으로 이러한 오염 물질의 수송이 야기될 수 있는 것으로 여겨진다. 기재의 표면에 존재하는 저분자량 오염 물질은 그 위에 증착된 불소화 폴리머 코팅과 기판 사이의 접착을 불리하게 방해하는 것으로 여겨져서, 이러한 수송을 방지하면 기판에 대한 불소화 폴리머 코팅의 접착력을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 방법은 세정 공정이 수행된 후 2시간 이내, 1.5시간 이내, 1.25시간 이내, 1시간 이내, 45분 이내, 30분 이내, 25분 이내, 20분 이내, 15분 이내, 10분 이내, 또는 5분 이내에 불소화 폴리머 코팅을 기판 상에 증착시키는 단계를 포함한다. 상기 세정 공정과 불소화 폴리머 코팅의 증착 사이의 지연은 적어도 0분, 적어도 5분, 적어도 10분, 적어도 15분, 적어도 20분, 적어도 25분, 적어도 30분, 적어도 45분, 적어도 1시간, 적어도 1.25시간, 또는 적어도 1.5시간일 수 있다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0분 내지 2시간의 기간 내에, 또는 0분 내지 30분의 기간 내에)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예에서, 방법은 기판에 대한 불소화 폴리머 코팅의 접착을 접착 촉진제를 사용하여 촉진하기 위해 기판 위에 불소화 폴리머 코팅을 증착하기 전에 기판 표면을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 접착 촉진제는 불소화 폴리머 코팅의 증착 전에 반응 용적 내에서 동일계에서 증착될 수 있다. 적합한 접착 촉진제의 예는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란, 1H,1H,2H-퍼플루오로알킬트리에톡시실란, 퍼플루오로옥틸트리클로로실란, 및 모든 종류의 비닐 실란을 포함한다.
또한, 기판 위에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키기 전에 기판을 (예를 들면, 20 ℃ 내지 300 ℃의 온도로) 가열하고/하거나 진공 소스에 노출시키는 것(예를 들면, 기판을 둘러싼 환경의 압력이 0.1 mTorr 내지 760 Torr가 되게 하는 것)도 가능하다.
일부 기판은 반응 용적에 도입될 때 하나 이상의 휘발성 성분을 포함할 수 있다. 휘발성 성분은 불소화 폴리머 코팅을 기판 상에 증착하는 동안 가스를 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 불소화 폴리머 코팅의 증착 동안 기판으로부터 방출되는 가스의 양은 상대적으로 높을 수 있다. 어떠한 특정 이론에 구속되려는 의도는 없지만, 본원에 기재된 방법의 일부 특징은 기판으로부터 방출된 상당한 양의 가스의 존재 하에서 유리한 특성을 갖는 불소화 폴리머 코팅의 증착을 가능하게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일례로서, 반응 용적에 존재하는 다른 가스와 반응성이 없는 방출 가스는 기판 상에 증착된 불소화 폴리머 코팅에 대해 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들면, 불소화 폴리머 코팅을 형성하기 위해 반응하는 단량체 및/또는 단량체에 대한 전구체와 반응하지 않는 방출 가스는 특히 반응 용적에 존재하는 다른 가스가 불활성 가스일 때 상대적으로 온화할 수 있다.
또 다른 예로서, 상대적으로 낮은 온도로 유지되는 필라멘트의 존재 하에 가스 방출 가스는 기판 상에 증착된 불소화 폴리머 코팅에 대해 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있는 것으로 여겨지는데, 이는 상대적으로 낮은 온도로 유지된 필라멘트가 기판으로부터 방출되는 가스의 반응을 촉매하기에 충분한 에너지를 제공하지 않을 수 있기 때문이다.
세 번째 예로서, 다량의 다른 가스(예를 들면, 다량의 단량체, 단량체에 대한 전구체, 및/또는 불활성 가스)의 존재 하에서 및/또는 다른 가스의 높은 유속(예를 들면, 단량체, 단량체에 대한 전구체, 및/또는 불활성 가스의 높은 유속)에서 반응 용적을 통해 가스 방출이 일어날 때, 기판으로부터 방출되는 가스는 기판 상에 증착된 불소화 폴리머 코팅에 대해 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 조건에서, 기판으로부터의 가스 방출은 반응 용적 내의 가스의 총량 중 상대적으로 소량을 구성할 수 있고, 따라서 그 안에서 일어나는 반응에 비례적으로 작은 영향을 미칠 수 있다.
기판 위에 불소화 폴리머 코팅을 증착시키는 동안 기판으로부터 방출될 수 있는 가스의 비제한적인 예는 물 및 공기를 포함한다.
일 실시예에서, 기판으로부터 방출되는 가스는 코팅의 증착 동안 반응 용적에 존재하는 가스의 0.01 몰% 이상, 0.02 몰% 이상, 0.05 몰% 이상, 0.075 몰% 이상, 0.1 몰% 이상, 0.2 몰% 이상, 0.5 몰% 이상, 0.75 몰% 이상, 1 몰% 이상, 2 몰% 이상, 5 몰% 이상, 7.5 몰% 이상, 10 몰% 이상, 12.5 몰% 이상, 15 몰% 이상, 17.5 몰% 이상, 20 몰% 이상, 또는 22.5 몰% 이상을 구성한다. 일 실시예에서, 기판으로부터 방출되는 가스는 코팅의 증착 동안 반응 용적에 존재하는 가스의 25 몰% 이하, 22.5 몰% 이하, 20 몰% 이하, 17.5 몰% 이하, 15 몰% 이하, 12.5 몰% 이하, 10 몰% 이하, 7.5 몰% 이하, 5 몰% 이하, 2 몰% 이하, 1 몰% 이하, 0.75 몰% 이하, 0.5 몰% 이하, 0.2 몰% 이하, 0.1 몰% 이하, 0.075 몰% 이하, 0.05 몰% 이하, 0.02 몰% 이하를 구성한다. 상기 언급된 범위의 조합(예를 들면, 0.01 몰% 이상 및 25 몰% 이하, 또는 0.1 몰% 이상 및 10 몰% 이하)이 또한 가능하다. 다른 범위도 가능하다.
일 실시예는 본원에 기재된 시스템이 이들의 최적 성능으로 유지되거나 이에 근접하게 유지되는 방법들에 관한 것일 수 있다. 또한, 이 성능을 유지하는 동시에 시스템 작업자가 그렇게 하려는 노력을 줄이는 것이 가능하다. 이는 시스템의 하나 이상의 조건을 기록한 다음, 하나 이상의 이러한 조건이 하나 이상의 유지 보수 단계를 수행하면 시스템 성능이 향상될 것임을 지시할 때 작업자에게 경고하는 자동화된 소프트웨어를 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 시스템 조건은 반응 용적이 원하는 압력에 도달하게 하기 위해 진공 소스에 노출되는 데 필요한 시간, 임의의 소스와 반응 용적 사이에 배치된 임의의 밸브(예를 들면, 진공 소스과 반응 용적 사이에 배치된 스로틀 밸브와 같은 밸브)의 상태, 이전 유지보수 단계 이후의 시간의 양, 불소화 폴리머 코팅을 증착하는 데 시스템이 사용되는 시간의 양, 시스템을 통과하는 가스의 양, 하나 이상의 필라멘트가 저항적으로 가열되는 시간의 양 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예가 본 명세서에서 기재되고 예시되었지만, 당업자는 기능을 수행하고/하거나 본원에 기재된 결과 및/또는 하나 이상의 이점을 수득하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 상상할 수 있고, 이러한 변형 및/또는 수정은 각각 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는 본원에 기재된 모든 파라미터, 치수, 재료 및 구성이 예시적인 것으로 의도되고, 실제 파라미터, 치수, 재료 및/또는 구성은 본 발명의 교시가 사용되는/사용되는 특정 용도 또는 용도들에 의존할 것이라는 것을 쉽게 이해할 것이다. 당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 실시예에 대한 많은 등가물을 단지 통상적인 실험을 통해서도 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시예는 단지 예로서 제시되며, 첨부된 청구항들 및 이에 대한 등가물들의 범위 내에서, 본 발명은 구체적으로 기재되고 청구된 것과 달리 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 본원에 기재된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 상호 모순되지 않는 경우, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합이 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본원에서 정의되고 사용되는 모든 정의는 사전적 정의, 참조에 의해 통합된 문서에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 통상적인 의미를 지배하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 단수 표현(영문에서 부정관사 "a" 및 "an"을 수반하는 표현)은, 명백하게 반대되는 것으로 나타내지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본원의 명세서 및 청구범위에서 사용된 문구 "및/또는"은 이 문구로 결합된 요소, 즉 일부 경우에 결합적으로 존재하고 다른 경우에 분리적으로 존재하는 요소의 "어느 하나 또는 둘 다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 나열된 여러 요소는 동일한 방식으로, 즉 이렇게 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소는, 구체적으로 식별된 요소와 관련되든 또는 관련되지 않든 임의로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 한 실시예에서, A만(임의로 B 이외의 요소를 포함); 또 다른 실시예에서, 하기 B만(임의로 A 이외의 요소를 포함); 또 다른 실시예에서, A 및 B 둘 다(임의로 다른 요소를 포함); 및 기타 경우를 지칭할 수 있다.
본원에서 명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, "또는"은 상기 정의된 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 목록에서 항목을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉 요소들의 수 또는 목록 중 하나 초과도 포함해서 적어도 하나, 및 임의로 추가의 열거되지 않은 항목을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "단 하나의" 또는 "정확히 하나의"와 같이 명백하게 반대되는 것으로 지시된 용어들, 또는 청구범위에서 사용될 때, "이루어지는"은 요소의 수 또는 목록 중의 정확하게 하나의 요소를 포함함을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 "또는"은 "둘 중 하나", "중 하나", "중 단 하나" 또는 "중 정확히 하나"와 같이 배타성 용어가 앞에 오는 경우 배타적 대안(즉, "둘 중 어느 하나이지만 둘 다는 아님")을 지시하는 것으로만 해석될 것이다. 청구범위에서 사용되는 "필수적으로 이루어지는"은 특허법 분야에서 사용되는 통상적인 의미를 갖는다.
본원에서 명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여 "적어도 하나"라는 문구는 요소 목록 내의 임의의 하나 이상의 요소로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 요소 목록 내에 구체적으로 나열된 각각의 요소 및 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 요소의 목록 내의 요소의 임의의 조합을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 정의는 또한 "적어도 하나"라는 문구가 지칭하는 요소들의 목록 내에서 특별히 식별된 요소들 이외에, 특별히 식별된 요소들과 관련되든 또는 관련되지 않든, 요소들이 임의로 존재할 수 있게 한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 한 실시예에서, B가 존재하지 않는 적어도 하나, 임의로 하나 초과의 A(및 임의로 B 이외의 요소 포함); 또 다른 실시예에서, A가 존재하지 않는 적어도 하나, 임의로 하나 초과의 B(및 임의로 A 이외의 요소 포함); 또 다른 실시예에서, 적어도 하나, 임의로 하나 초과의 A 및 적어도 하나, 임의로 하나 초과의 B(및 임의로 다른 요소 포함); 및 기타 경우를 지칭할 수 있다.
또한, 명백하게 반대하는 것으로 지시되지 않는 한, 하나 초과의 단계 또는 행위를 포함하는 본원에 청구된 임의의 방법에서, 방법의 단계 또는 행위의 순서는 방법의 단계 또는 행위가 인용되는 순서로 반드시 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
상기 명세서 뿐만 아니라 청구범위에서, "포함하는", "내포하는", "가지는", "갖는", "함유하는", "수반하는", "보유하는", "구성된" 등과 같은 모든 과도적 문구들은 개방형으로, 즉 포함하지만 이에 한정되지 않는다는 의미로 이해되어야 한다. "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"의 과도적 문구만이 미국 특허청 특허 심사 절차 매뉴얼, 섹션 2111.03에 명시된 바와 같이 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 과도기 문구여야 한다.
Claims (48)
- 반응 용적을 포함하는 증착 챔버로서,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스(source) 및 진공 소스와 유체 소통되고,
상기 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성되고,
상기 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하며, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
상기 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸이고,
상기 벽 및 바닥 중 적어도 하나는 가동성이고/이거나 가동부를 포함하고,
상기 반응 용적의 크기는 하나 이상의 가동성 벽, 가동성 바닥, 및/또는 하나 이상의 벽 및/또는 바닥의 하나 이상의 가동부를 이동시킴으로써 변경될 수 있는, 증착 챔버. - 반응 용적을 둘러싸는 벽 및/또는 바닥의 적어도 일부를 이동시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통되고,
상기 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성되고,
상기 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
상기 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸이고,
증착 챔버의 벽 및/또는 바닥의 일부 및/또는 전체를 이동시키면 반응 용적의 크기가 변경되는, 방법. - 반응 용적을 포함하는 증착 챔버로서,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통되고,
상기 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성되고,
상기 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
상기 반응 용적은 복수의 벽 및 바닥에 의해 둘러싸이고,
바닥의 적어도 일부는 회전 가능한, 방법. - 복수의 벽과 함께 반응 용적을 둘러싸는 바닥의 적어도 일부를 회전시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 공정 가스의 소스 및 진공 소스와 유체 소통되고,
상기 반응 용적은 이를 통한 공정 가스의 1차원 유동을 허용하도록 구성되고,
상기 반응 용적은 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되는, 방법. - 와이어 형태를 취하는 필라멘트에 전압 및 인장력을 인가하는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 와이어는 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하는 반응 용적 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 전압으로 인해 와이어의 온도가 상승하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키고,
상기 와이어를 형성하는 재료의 정격 인장 강도에 대한 인가된 인장력의 비율은 필라멘트의 온도에서 0.6 이상인, 방법. - 반응 용적을 포함하는 증착 챔버; 및
반응 용적 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 필라멘트;를 포함하는 시스템으로서,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 필라멘트는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 상승하도록 구성된 와이어의 형태를 취하고,
상기 필라멘트는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
상기 필라멘트는 제1 위치에 안정적으로 배치될 수 있고,
상기 필라멘트는 제2 위치에 안정적으로 배치될 수 있고,
제2 위치는 제1 위치와 다르고,
상기 필라멘트는 제1 위치와 제2 위치 사이에 배치되는 제3 위치에 안정적으로 배치될 수 없는, 시스템. - 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 통해 전류를 통과시켜 와이어를 저항적으로 가열하는 단계;
와이어의 저항을 감지하는 단계; 및
와이어의 저항이 설정점의 101% 이상 또는 99% 이하인 경우, 와이어에 인가되는 전압을 조정하는 단계;를 포함하는 방법으로서,
상기 와이어는 적어도 부분적으로 반응 용적 내부에 배치되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키는, 방법. - 와이어의 저항을 감지하는 단계; 및
와이어의 저항이 설정점의 101% 이상 또는 99% 이하인 경우, 경고하는 단계;를 포함하는 방법으로서,
상기 와이어는 적어도 부분적으로 반응 용적 내부에 배치되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키는, 방법. - 반응 용적을 포함하는 증착 챔버; 및
냉각 부재;를 포함하는 시스템으로서,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
기판은 반응 용적 내에 배치되고,
상기 냉각 부재는 기판 둘레에 배치되고,
상기 냉각 부재는 기판의 바닥에서 기판의 상단으로 연장되는, 시스템. - 반응 용적을 포함하는 증착 챔버; 및
냉각 부재;를 포함하는 시스템으로서,
상기 반응 용적은 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함할 수 있고 진공 소스에 의해 공기를 배출할 수 있고,
상기 반응 용적은 와이어 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고, 이는 여기에 전압을 인가할 때 온도가 증가하도록 구성되고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키도록 구성되고,
기판은 반응 용적 내에 배치되고,
상기 냉각 부재는 기판 둘레에 배치되고,
상기 기판은 냉각 부재에 대해 자유롭게 가동성일 수 있는, 시스템. - 헥사플루오로프로필렌 옥사이드를 중합하여 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 입자를 형성하는 단계; 및
폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 상기 입자를 표면 상에 증착시키는 단계;를 포함하는 방법으로서,
상기 중합은 반응 용적 내에서 수행되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고,
상기 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키고,
입자가 형성되면, 이는 가스로 둘러싸여 있는, 방법. - 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 코팅을 기판 상에 증착시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 기판은 반응 용적 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고,
상기 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키고,
상기 기판은 코팅의 증착 동안 하나 이상의 가스를 방출하고,
하나 이상의 가스는 코팅의 증착 동안 반응 용적에 존재하는 가스의 0.1 몰% 이상 및 10 몰% 이하를 구성하는, 방법. - 기판을 용매 중에 함침시킴으로써 기판의 표면으로부터 오염 물질을 제거하는 단계; 및
오염 물질이 제거된 후 30분 이내에 화학 기상 증착에 의해 기판의 표면 상에 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 포함하는 코팅을 증착시키는 단계;를 포함하는 방법으로서, 증착 단계 동안:
상기 기판은 반응 용적 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 증착 챔버 내에 배치되고,
상기 반응 용적은 최대 10 mTorr의 공기를 포함하고 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 포함하고,
상기 반응 용적은 저항적으로 가열된 와이어의 형태를 취하는 필라멘트를 포함하고,
상기 와이어는 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기를 가열하여 이를 분해시키고,
증착 단계 후에, 코팅은 기판에 대한 접착력을 가지며, ASTM D3359에 기재된 절차에 의해 결정된 바와 같이 이의 접착 지수는 4 이상인, 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥의 일부는 한 방향으로 회전되도록 구성되는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥의 일부는 연속적으로 회전하도록 구성되는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어의 온도는 150 ℃ 이상 및 1500 ℃ 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 용적 내의 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 증기의 양은 반응 용적 내에 존재하는 가스의 1 몰% 이상 및 100 몰% 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 용적은 추가로 캐리어 가스를 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 용적의 압력은 1 mTorr 이상 및 100 Torr 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
포트는 공정 가스 소스와 반응 용적 사이에 배치되는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
1차원 유동은 필라멘트에 평행하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
1차원 유동은 필라멘트에 수직인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 용적은 복수의 필라멘트를 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
1차원 유동은 반응 용적의 적어도 상위 25%이고 반응 용적의 상위 95% 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥은 2개 이상의 회전부를 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥은 0.1 rpm 이상 및 10 rpm 이하의 속도로 회전할 수 있는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥 및/또는 하나 이상의 벽은 제거 가능한, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥 및/또는 하나 이상의 벽은 냉각 및/또는 가열될 수 있는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥 및 벽은 반응 용적에 대한 외부 환경으로부터 반응 용적을 유체적으로 단리하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
기판의 내부로부터 기판의 표면으로 오염 물질을 상당량 수송하기 전에 상기 코팅을 증착시키는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
캐리어 가스는 불활성 가스인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 용적은 와이어 형태를 취하는 복수의 필라멘트를 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어 사이의 평균 거리는 0.1 인치 이상 및 2.5 인치 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어와 반응 용적의 바닥 사이의 평균 거리는 0.1 인치 이상 및 24 인치 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어와 반응 용적의 바닥 사이의 평균 거리는 0.25 인치 이상 및 5 인치 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2의 안정한 위치는 복수의 안정한 위치 내부에 2개의 안정한 위치인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
안정한 위치 사이의 평균 거리는 0.1 mm 이상 및 100 mm 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안정한 위치 사이의 평균 거리는 2 mm 이상 및 10 mm 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 와이어의 저항이 설정점의 101% 이상 또는 99% 이하인 경우 필라멘트를 끄는 단계를 추가로 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 와이어를 형성하는 재료의 정격 인장 강도에 대한 인가된 인장력의 비율은 필라멘트의 온도에서 0.8 이하인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
중합 반응의 90% 이상은 가스로 둘러싸인 입자의 생성을 초래하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 엘라스토머를 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
냉각 부재는 냉각 부재를 가로질러 및/또는 통해 냉각된 유체의 순환에 의해 냉각되는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
냉각 부재는 기판 아래에 배치되는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
입자는 0.5 nm 이상 및 50 미크론 이하의 직경을 갖는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
입자는 1 nm 이상 및 1 미크론 이하의 직경을 갖는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
기판에 의해 방출되는 가스는 물 및/또는 공기인, 시스템, 방법 또는 증착 챔버. - 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오염 물질은 소분자, 올리고머, 저분자량 폴리머, 가공 보조제, 및/또는 기판과 혼합된 화학 물질을 포함하는, 시스템, 방법 또는 증착 챔버.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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