KR102462030B1 - 멀티 칼라 절연 코팅 및 uv 잉크젯 프린팅 - Google Patents

Abstract

멀티 칼라 절연 코팅은 교대하는 굴절률을 갖는 절연 재료의 인터리브 층을 사용하여 형성되어, 선택된 파장들에서 반사를 일으킴으로써 상이한 칼라들이 나타나도록 한다. 선택된 위치들에서 선책된 층들을 에칭하는 것은 에칭된 위치들의 칼라 외관을 변화시켜, 멀티 칼라를 갖는 코팅을 형성한다. 층들의 두께는 상이한 고-굴절률 층들로부터 반사에 대한 경로-길이 차이가 코팅이 설계되는 파장의 정수배가 되도록 선택된다. 잉크젯 프린터는 디자인을 인쇄하는 데 사용되며 상기 디자인은 UV 방사선을 사용하여 경화된다.

Description

멀티 칼라 절연 코팅 및 UV 잉크젯 프린팅{MULTI-COLORED DIELECTRIC COATING AND UV INKJET PRINTING}

본 출원은 전체 내용이 참조로서 본원에 포함되는, 2018년 6월 14일자로 출원된 미국 임시출원 제62/685,215호, 2019년 1월 11일자로 출원된 미국 임시출원 제62/791,568호, 및 2019년 2월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제16/281,013호를 우선권으로 주장한다.

본 개시는 일반적으로 전자 장치의 커버 또는 하우징을 위한 멀티 칼라 절연 코팅과 같은 광학 및 장식 코팅 분야, 및 이러한 광학 코팅의 제조에 관한 것이다.

미러는 일반적으로 유리와 같은 투명 기판의 일측에 금속 코팅을 적용하여 제작된다. 코팅의 일반적인 기능은 전체 가시 스펙트럼(예를 들어, 백색광)에서 광을 반사시키는 것이다. 일부 적용에 있어서는, 광을 반사시키는 것이 바람직하지만, 유리의 투명성을 유지하는 것이 바람직하다. 금속 코팅은 불투명하므로, 이러한 경우에 절연 미러 또는 브래그 미러(Bragg mirror)라고 하는 절연 코팅이 이용된다. 상기 코팅은 고 굴절률 및 저 굴절률 절연 재료의 멀티 인터리브 층(multiple interleaved layers)을 적용함으로써 형성된다. 저-굴절률 층으로부터의 반사는 경로 길이 차에서 정확히 절반의 파장을 갖지만, 고-굴절률에서 저-굴절률로의 경계(high-to-low index boundary)와 비교할 때, 저-굴절률에서 고-굴절률로의 경계(low-to-high index boundary)에서는 180도 위상차가 존재하며, 이는 이러한 반사도 동위상에 있음을 의미한다. 수직 입사에서의 미러의 경우, 각각의 층은 1/4 파장의 두께를 갖는다.

일반적으로, 절연 미러는 표준 미러를 대체하고 보다 복잡한 미러의 적용을 가능하게 하기 위해 패널 유리에 적용되어 왔다. 예를 들어, 미국 공개공보 제2015/0287957호를 참조한다. 절연 미러는 한 방향에서 볼 때 프라이버시를 제공하지만, 미러 뒤쪽에 위치한 TV와 같은 이미지의 전송을 가능하게 하기 위해, 다른 방향에서 볼 때, 투시(see-through)를 가능하게 한다. 예를 들어, 미국 특허 9,977,157을 참조한다. 층의 두께 및 재료의 적절한 선택이 상이한 파장의 방사선을 반사시키도록 맞추어질 수 있기 때문에, 절연 미러를 열 장벽으로 사용되는 것도 제안되어 왔다. 예를 들어, 미국 공개공보 제2014/0083115호를 참조한다. 마지막으로, 절연 미러는 또한 사용자의 관점에서 요소들을 은폐하기 위하여 사용되도록 제안되었다. 예를 들어, 미국 특허 제9,727,178을 참조한다.

휴대 전화 및 태블릿과 같은 모바일 디바이스의 추세는, 두께를 줄이는 동시에 모놀리식(monolithic) 케이스를 제공한다. 케이스가 밀링된 금속으로 만들어지면 무선 송수신을 방해할 수 있으므로, 때때로 문제가 되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 금속 케이스는 장치의 무선 충전을 방해한다. 따라서, 전자기 방사선에 투명인 유리로 케이스를 만드는 추세로 발전되었다. 그러나, 유리는 모놀리식 외관을 나타낼 수는 있지만, 장치의 내부를 은폐하기 위해 불투명인 유리 외관을 제공할 필요가 있다.

본 발명의 일부 양태들 및 특징들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해, 본 개시의 다음 요약이 포함된다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개관은 아니며, 특히 본 발명의 핵심 또는 중요한 요소들을 간주하거나 본 발명의 범위를 기술하기 위한 것이 아니다. 그 유일한 목적은 아래에 제시된 보다 상세한 설명의 서두로서 본 발명의 일부 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.

개시된 실시예들은 유리의 다색의 절연 코팅을 가능하게 함으로써, 조작자에게 상이한 칼라를 제공하고 장치의 내부를 은폐하도록 한다. 개시된 양태들은 유리 상에 멀티 칼라 절연 코팅을 부여하여, 모바일 디바이스에 매력적인 외관을 제공하면서, 전자기 방사선에 투명인 방법 및 시스템을 제공한다.

또한, 개시된 실시예들은 인쇄물(printed matter)을 절연 코팅에 혼입시킬 수 있어서, 인쇄물과 칼라 코팅의 결합된 효과를 제공한다. 개시된 실시예들에서, 잉크젯 프린터가 인쇄물에 사용된다. 인쇄물은 디자인 효과, 보호 향상 효과, 또는 칼라 코팅으로부터의 광 반사를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 투명 또는 반-투명 코팅을 사용할 때, 코팅은 인쇄된 디자인에 걸쳐 적용할 수 있지만, 기판이 투명(유리)인 경우, 칼라 코팅은 인쇄물의 표면과 반대되는 표면 상에 적용될 수 있다.

개시된 실시예들에서, 멀티 칼라 절연 코팅은 교대하는 굴절률을 갖는 절연 재료의 인터리브 층을 사용하여 형성되어, 선택된 파장들에서 반사를 일으킴으로써 상이한 칼라들이 나타나도록 한다. 선택된 위치들에서 선택된 층들을 에칭하는 것은 에칭된 위치들의 칼라 외관을 변화시켜, 멀티 칼라를 갖는 코팅을 형성한다. 층들의 두께는 상이한 고-굴절률 층들로부터의 반사에 대한 경로-길이 차이가 코팅이 설계되는 파장의 정수배가 되도록 선택된다.

일 양태는 모바일 디바이스 케이싱 상에 멀티 칼라 절연 코팅을 형성하기 위한 방법을 포함하며, 상기 방법은 고-굴절률 및 저 굴절률의 투명 절연 코팅층들을 교대로 증착하는 단계-절연 코팅층의 두께 및 개수는 선택된 파장에서의 광을 반사하여 제1 칼라가 나타나도록 선택됨-; 및 상기 절연 코팅층 중 적어도 하나에서 설계된 형상을 에칭하여 상기 절연 코팅층이 상기 설계된 형상 내의 상이한 파장의 광을 반사시켜, 다른 칼라로 나타나게 하는 단계를 포함한다. 상기 에칭은 절연 코팅층의 증착 사이에서, 또는 절연 코팅층들이 모두 증착된 후에 수행될 수 있다. 상기 에칭은 케이싱을 마스크의 전면에 고정하고, 케이싱을 마스크 전방으로 연속적으로 이송함으로써, 스트라이프 디자인된 형상을 생성하거나, 케이싱을 마스크 전방으로 스테핑(stepping)함으로써 반복되는 디자인 형상을 형성하도록 수행될 수 있다. 상기 에칭은 추출 그리드의 일측 상에 마스크를 배치하고 추출 그리드의 반대측 상에 케이싱을 배치하여, 마스크가 플라즈마와 추출 그리드 사이에 있도록 하여 수행될 수 있다.

일 양태에 따르면, 각각의 층은 제1 칼라의 파장의 1/4의 두께로 증착된다. 그 다음, 증착된 층은 제2 칼라의 파장의 1/4의 두께를 갖는 원하는 디자인을 형성하도록 에칭된다. 따라서, 모든 층은 먼저 제1 칼라의 파장의 1/4에 대응하는 제1 두께를 가지도록 증착되지만, 각각의 층은 디자인 또는 패턴의 위치에서 그 두께를 제2 두께로 감소시키기 위해 부분적으로 에칭되며, 제2 두께는 제2 칼라의 파장의 1/4에 대응한다.

일반적인 양태에서, 기판 상에 멀티 칼라를 형성하기 위한 처리 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 제1 굴절률 절연 코팅을 증착하도록 구성된 제1 챔버 및 상기 제1 굴절률 절연 재료보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 굴절률 절연 코팅을 증착하도록 구성된 제2 챔버를 포함하는 쌍을 이룬 증기 수송 증착 챔버를 갖는 증착 처리 섹션; 상기 증착 처리 섹션에 의해 형성된 층들 중 적어도 하나의 층에 에칭을 수행하도록 구성된 에칭 섹션; 및 상기 증착 처리 섹션과 상기 에칭 섹션 사이에서 상이한 수송 속도를 가능하게 하도록 구성된 완충 섹션을 포함한다. 상기 시스템은 진공 환경에서 기판 캐리어의 파킹을 가능하게 하도록 구성된 파킹 스테이션을 더 포함할 수 있다.

개시된 실시예는 멀티 칼라 코팅을 형성하기 위한 방법을 포함하며, 이는, 투명 기판을 제공하는 단계; 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률 층과 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률 층을 교대로 형성함으로써 기판에 복수 회에 걸쳐 복수의 투명층을 형성하는 단계-상기 층의 두께 및 개수는 제1 칼라로 나타나는 광의 반사를 생성하도록 구성됨-; 상기 기판을 에칭 챔버로 이송하고 마스크를 통해 상기 투명층들 중 적어도 하나를 에칭하는 단계-상기 에칭의 깊이는 상기 제1 칼라와 상이한 제2 칼라로서 나타나는 광의 반사를 생성하도록 구성됨-를 포함한다. 상기 제1 굴절률 층 및 제2 굴절률 층 각각의 두께는 상기 제1 또는 제2 칼라의 파장의 1/4로 설정될 수 있다. 또는, 상기 제1 및 제2 굴절률 층은 상기 제1 칼라의 파장의 1/4에 대응하는 두께를 갖도록 형성되고, 상기 제1 및 제2 굴절률 층은 상기 제2 칼라의 파장의 1/4에 대응하는 두께를 갖도록 에칭된다.

다른 양태에서, UV-경화성 잉크젯 프린터의 조합은 코팅을 제조하는 다수의 방법을 가능하게 하는 스퍼터링 시스템(sputtering system)과 통합된다. 일 양태에서, 하이브리드 코팅을 갖는 기판이 제조된다. 문자, 로고 또는 다른 그래픽들과 같은 디테일들은 기판 위에 잉크젯 인쇄된 다음 진공 코팅 시스템에 도입되어 블랭킷 스퍼터링 막(blanket sputtered films)이 적용된다. 상기 PDV 막은 투명 기판상의 그래픽 뒤의 블랭킷 칼라를 위한 것이거나, 그래픽이 불투명 또는 투명 기판의 노출된 측부 상에 있는 경우에 PDV 코팅은 잉크젯 인쇄의 내구성을 향상시키는 보호 봉지재(protective encapsulation)일 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 응력 완화 코팅은 상기 응력 완화 코팅에 걸쳐 PVD 코팅이 적용되도록 진공 표면으로 도입되기 전에 기판 표면에 잉크젯 인쇄된다.

또 다른 양태에 따르면, 제거 가능한 마스크는 PVD 시스템에 들어가기 전에 기판 상에 잉크젯 인쇄된다. 스퍼터링 코팅 후, 마스크는 코팅을 갖지 않은 영역을 생성하는 마스크된 영역(masked areas)에서 코팅과 함께 제거된다.

또 다른 양태에 따르면, PVD를 사용하여 코팅이 먼저 형성된다. 그 다음, 소유성 잉크젯 코팅(oleophobic inkjet coating)이 노출 코팅된 표면에 적용된다.

다른 양태에 따르면, 투명인 저 굴절률 미크론(5-25um) 크기 도트가 기판 상에 잉크젯 인쇄된다. 그 다음, 기판은 진공 시스템에 도입되고 고 굴절률 스퍼터링 코팅으로 코팅된다. 생성된 코팅은 광을 산란시켜 1-20% 헤이즈 산란(haze scattering)을 갖는 무광택 마감(matt finish)을 만든다. 유사하게, 피라미드와 같은 다른 형상들이 광 회절을 생성하도록 인쇄되어, 스퍼터링 코팅의 외관을 변경시킬 수 있다.

개시된 양태에 따르면, 모바일 디바이스 인케이싱이 제공되며, 이는, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 후면 패널; 상기 후면 패널에 걸쳐 제공된 복수의 절연층-상기 복수의 절연층은 제1 굴절률을 갖는 절연층과 상기 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이싱된 일련(interlaced series)으로 이루어짐-; 및 UV 경화성 잉크로 이루어진 임프린트된 디자인(imprinted design)을 포함하며, 상기 복수의 절연층 각각은 전체 광학 범위의 파장에 걸쳐 개별적으로 투명이다.

모바일 디바이스용 후면 패널을 제조하기 위한 방법이 개시되며, 이는, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 플레이트를 얻는 단계: 상기 플레이트를 프린터에 위치시키고 임프린트된 디자인을 상기 플레이트 상에 인쇄하기 위해 상기 프린터를 작동시키는 단계; 상기 플레이트를 적어도 2개의 스퍼터링 시스템 및 적어도 하나의 에칭 시스템을 갖는 진공 시스템 내부에 위치시키고 상기 플레이트에 걸쳐 n개의 복수의 절연층을 증착시키기 위해 상기 시스템을 작동시키는 단계- 상기 복수의 절연층은 제1 굴절률을 갖는 절연층과 상기 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이싱된 일련(interlaced series)으로 이루어짐-; 및 상기 플레이트의 섹션을, 섹션 내의 복수의 절연층이 얇아지도록 에칭하는 단계를 포함한다.

시스템의 실시예는 시스템 캐리어 상에 로딩된 후에 기판에 인쇄하기 위해 스퍼터링 시스템에 통합된 플랫배드 잉크젯 프린터(flatbed inkjet printer)를 포함한다. 인쇄는 PDV 시스템에 들어가기 전에 대기에서 일어난다. 상기 PDV 시스템은 기판 및 인쇄된 그래픽을 덮기 위한 블랭킷 다층 절연 코팅(blanket multilayer dielectric coatings)을 생성하기 위한 적어도 2개의 마그네트론(magnetrons)을 갖는다. 이 시스템은 하나의 플랫폼에 잉크젯 인쇄, 반응성 스퍼터링(reactive sputtering), 및 이온 에칭을 통합할 수 있다.

본 발명의 다른 양태들 및 특징들은 다음의 도면들을 참조하여 이루어진 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 도면은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 다양한 실시예의 다양한 비제한적인 예시를 제공하는 것으로 이해되어야 한다.
여기에 편입되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 도시하는 역할을 한다. 도면은 예시적인 실시예의 주요 특징을 도식화하여 나타내기 위한 것이다. 도면은 실제 실시예들의 모든 특징이나 묘사된 요소들의 상대적인 치수를 나타내기 위한 것이 아니며, 이는 축적대로 도시되지는 않는다.
도 1은 선택된 파장에서의 광을 반사시키도록 구성되어 하나의 선택된 칼라로서 나타나는 절연 코팅 스택(dielectric coating stack)을 도시하는 반면, 도 1a는 코팅의 일부가 제2 파장에서 반사를 생성하도록 에칭되어 다중-칼라 외관을 제공하는 실시예를 도시한다. 도 1b는 개별적인 섹션이 동일한 층을 갖지만, 상이한 두께를 갖는 또 다른 실시예에 따른 절연 코팅의 단면을 도시한다.
도 2는 에칭된 디자인의 절연 코팅을 갖고, 따라서 2-칼라 코팅으로 나타나는 모바일 디바이스 케이싱을 도시한다. 도 2a는 에칭 동안 케이싱이 에칭 마스크로부터 일정 거리에 위치되어, 배경과 에칭된 디자인 사이에 페이딩(fading) 또는 천이 경계를 생성한다는 것을 제외하고는, 도 2에서와 같은 코팅을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 에칭 챔버의 단면을 도시하며, 마스크는 추출 그리드의 일측에 위치되고 기판은 추출 그리드의 반대측에 위치되어, 마스크는 플라즈마와 추출 그리드 사이에 위치된다.
도 3a 및 도 3b는 절연 코팅으로 코팅된 후 디자인된 형상을 생성하기 위해 에칭된 모바일 디바이스 케이싱을 도시하며, 도 3a는 마스크의 전방에서 케이싱을 연속적으로 이동시킴으로써 생성되는 스트라이프 형상을 도시하는 반면, 도 3b는 에칭 동안 마스크의 전방에서 케이싱을 스테핑할 때 생성되는 반복된 형상을 도시한다.
도 4는 기판 상에 멀티 칼라 절연 코팅을 생성하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 4a는 기판 상에 절연 코팅을 생성하고 잉크젯 프린터를 통합하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 4b는 멀티 칼라 코팅 및 잉크젯 인쇄된 로고를 갖는 커버의 예를 도시한다. 도 4c는 멀티 칼라 코팅 및 잉크젯 인쇄된 마이크로도트(microdots)를 갖는 커버의 예를 도시한다.
도 5는 광학 코팅을 형성하기 위한 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 도 5a는 기판 상에 절연 코팅을 생성하고 잉크젯 프린터를 통합하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 장방형 캐러셀(oblong carousel)을 이용하는 실시예를 도시한다. 도 6a는 기판 상에 절연 코팅을 생성하고 잉크젯 프린터를 통합하기 위한 시스템의 실시예를 도시한다.

독창적인 멀티 칼라 절연 코팅 및 그 처리의 실시예들이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 상이한 실시예들 또는 이들의 조합은 상이한 적용 또는 상이한 결과나 이점을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 달성하고자 하는 결과에 따라, 여기에 개시된 상이한 특징들은 요구 사항 및 제약 조건과의 균형을 이루면서, 부분적으로 또는 그 전체로, 단독으로 또는 다른 특징들과의 조합으로 이용될 수 있다. 따라서, 어떤 이점은 다른 실시예를 참조하여 강조될 것이나, 개시된 실시예에 한정되지는 않는다. 즉, 여기에 개시된 특징들은 그것들이 설명된 실시예에 한정되지 않으며, 다른 특징들과 “혼합되고 매칭”될 수 있고 다른 실시예들에 포함될 수 있다.

개시된 실시예들은 일반적으로 잉크젯 인쇄의 형태인, 인쇄물에 대한 조합으로 절연 투명층을 사용하여 멀티 칼라 코팅을 형성하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 이하에서는, 먼저 멀티 칼라 코팅에 대한 설명이 제공되고, 인쇄물의 통합이 설명된다. 또한, 인쇄물에 의해 발생되는 다양한 효과들이 기술될 것이다.

본 개시의 맥락에서, 절연 코팅은 선택된 파장의 광을 반사시키도록 구성된, 상이한 굴절률의 인터리브 절연층(interleaved dielectric layers)의 배치를 포함한다. 굴절률 및 층의 두께 및 개수를 적절하게 선택함으로써, 절연 코팅은 백색광 또는 선택된 파장만을 반영하도록 조정되어 물품이 칼라화된 것으로 나타난다. 예를 들어, 각각의 층들은 개별적으로 투명하지만, 층들이 600nm의 파장에서 구조적으로 반사하도록 선택되면, 물품이 노란색으로 나타나고, 층들이 700nm의 파장에서 구조적으로 반사하도록 구성되면, 물품이 빨간색으로 나타난다. 제1 예시에서, 각각의 층들은 예를 들어, 150nm(600nm의 1/4)의 두께를 가지며, 제2 예시에서, 각각의 층들은 175nm의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 일 예시에서, 각각의 층들은 먼저 175nm의 두께로 증착되고, 상이한 칼라로 디자인을 생성하기 위해, 각각의 층들은 디자인 영역에서 150 nm의 두께로 에칭될 수 있고, 이에 따라 빨간색 배경에 걸쳐 노란색 디자인을 제공할 수 있다.

고 굴절률 층은 다음의 NbOx, ZrO, Y-ZrO, AlN, SiN, ZrN, TiO, CrO, CrN, CrTiO, 및 CrTiN의 (화학양론적(stoichiometric) 및 비화학양론적(non-stoichiometric) 광학 막 중 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있다. 저 굴절률 층은 SiOx, AlO, SiON, SiAlO 중 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 맥락에서, 저 굴절률 및 고 굴절률이라는 용어는 정량적인 측정치로서 사용되는 것이 아니라, 오히려 교대하는 층들 사이의 구별을 가능하게 하는 상대적인 설명자(descriptor)로서 사용되는 것으로 이해된다. 절연 코팅의 맥락에서 중요한 것은 굴절률의 특정 값이 아니라, 저 굴절률 층이 요구되는 광학적 효과를 가져오기 위해 고 굴절률의 굴절률 값보다 충분히 낮은 굴절률을 갖는다는 점이다.

개시된 실시예에 따르면, 멀티 칼라 코팅은 유리(Gorilla Glass®와 같은 처리된 유리를 포함함), 사파이어 및 플라스틱과 같은 다양한 결정질(crystalline) 또는 비-결정질(non-crystalline) 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 코팅은 모바일 디바이스 인클로저 또는 케이싱에 특히 유용하다. 이들은 전기/자기장(EMF) 간섭을 생성하지 않고 케이싱에 매력적인 칼라화된 막을 제공하며, 오늘날의 모바일 디바이스에 필요한 무선 송수신 및 무선 충전 기능을 저하시킬 수 있다.

또한, 개시된 실시예들은 비-전도성 진공 금속화 코팅(non-conductive vacuum metallization(NCVM) coating)을 형성하는데 사용될 수 있는데, 금속과 같이 보이지만 전기를 전도하지는 않는다. NCVM 코팅은 방사선을 차단하지 않으므로, 양호한 신호 수신 및/또는 폰의 무선 충전을 가능하게 한다. 특정 실시예에서, NCVM 층은 고 굴절률 층에 사용될 수 있다. 일 예시에서, 실리콘은 낮은 응력 및 고 굴절률을 갖는 NCVM 막을 형성하도록 스퍼터링된다.

이해될 수 있는 바와 같이, 절연 코팅을 형성하는 모든 층의 두께 및 균일성은 원하는 칼라를 나타내는데 중요하다. 따라서, 개시된 실시예들에서, 층들은 원하는 광학적 외관을 생성하기에 충분한 높은 정도의 정확도로 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료가 교대하는 층들을 증착시키는 증기 수송 시스템에서 형성된다. 멀티 칼라 외관을 생성하기 위해, 코팅된 기판을 에칭 챔버로 이송하고 2개 이상의 칼라의 디자인을 생성하기 위해 코팅이 부분적으로 에칭되도록 한다.

에칭은 원하는 디자인을 생성하기 위해 마스크를 통해 수행될 수 있다. 마스크는 2개의 칼라 사이에 정의된 경계를 생성하도록 기판과 접촉하거나 기판의 근위(proximal)에 위치될 수 있다. 반대로, 마스크는 2개의 칼라 사이에 그라디언트(gradient) 또는 점진적인 경계를 생성하도록 구성된 기판으로부터 일정 거리에 배치될 수 있다. 또한, 기판은 상이한 디자인 효과들을 생성하기 위해, 마스크에 대해 정지하거나 움직일 수 있다. 에칭 화학종(etching species)은 200 내지 2000eV의 에너지를 갖는, 아르곤, 불소 또는 아르곤 및 불소의 혼합물일 수 있다. 일 실시예에서, 스택의 최종 층만이 에칭되어 칼라의 변화를 생성한다.

도 1은 일 실시예에 따른 절연 코팅(100)의 단면을 도시한다. 절연 코팅(150)은 유리 기판(1)에 걸쳐 증착되고 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료의 인터리빙 층(interleaving layers)을 포함한다. 도 1에서, 층(2, 4, 6)은 산화 나이오븀(niobium oxide)과 같은 고 굴절률 재료로 이루어지고, 층(3, 5)은 모두 저 굴절률 실리콘 산화물로 이루어지며, 이들 모두는 개별적으로 투명 층이다. 종래 기술에서는 이들 층의 수 및 두께가 백색광을 반사하도록 구성되어-따라서 절연 미러를 형성하는 반면에, 이 실시예에서는, 층의 개수 및 두께는 특정 파장 λ₁에서만 광을 구조적으로 반사시키도록 구성되어, 따라서 칼라 코팅으로 나타난다.

도 1a는 다른 실시예에 따른 절연 코팅(100)의 단면을 도시한다. 이 실시예에서, 절연 코팅(150)은 도 1의 실시예에 따라 먼저 형성되고, 따라서 선택된 파장 λ₁에서 광을 반사시키고, 칼라 코팅으로 나타난다. 또한, 절연 코팅(100)의 일부는 지정된 깊이로 에칭되어, 상이한 파장 λ₂의 광을 반사하고 파장 λ₁에서의 광을 반사하는 영역과 상이한 칼라 코팅으로 나타나는 코팅의 단면을 생성한다. 결과적으로, 멀티 칼라 절연 코팅이 생성된다. 에칭 프로세스는 상이한 영역들에 걸쳐 상이한 깊이들로 여러 번 반복될 수 있으므로, 더 많은 칼라들이 생성된다.

도 1b는 개별적인 섹션들이 동일한 층들을 갖지만 상이한 두께들을 갖는 다른 실시예에 따른 절연 코팅(100)의 단면을 도시한다. 이 실시예에서, 절연 코팅(150)이 형성되고, 각각의 층은 도 1의 실시예에 따른 것과 동일한 두께를 가지며, 따라서, 선택된 파장 λ₁의 광을 반사시켜 칼라 코팅으로 나타난다. 그러나, 각각의 층이 형성된 후에, 영역(152)에 속하는 코팅의 일부가 상이한 파장 λ₂에서 광을 반사하고, 파장 λ₁에서 광을 반사하는 영역과는 상이한 칼라 코팅으로 나타나도록 하기 위해 층의 두께를 감소시키도록 에칭된다.

도 2는 핸드폰의 후면의 패턴 디자인의 예시를 도시한다. 이 예시에서, 핸드폰의 후면은 유리(200)로 이루어져, 핸드폰 내부에서 안테나의 송수신을 가능하게 하고, 무선 충전을 가능하게 한다. 유리의 전체 표면에 걸쳐 절연 코팅이 형성되어 배경 칼라(205)를 생성한 다음, 마스크를 사용하여 코팅의 일부가 에칭되어 패턴 칼라(210)가 생성된다. 도 2의 실시예에서, 배경 칼라(205)와 패턴 칼라(210) 사이의 천이는 예리하다. 이는 패턴을 갖는 에칭 마스크를 유리(200)에 근접시키거나 물리적으로 접촉시킴으로써 행해진다. 이와 관련하여, 용어 “근접(close proximity)”은 마스크와 기판 사이의 거리가 에칭 디자인의 경계가 눈에 띄게 흐려지도록 에천트 화학종(etchant species)이 충분히 확산되도록 하기에 불충분하다는 것을 의미한다. 한편, 도 2a에서 마스크는 유리(200)로부터 일정한 거리에 배치되어, 에칭 화학종이 자연스럽게 퍼지기 위한 충분한 이동 거리를 가지므로, 배경 칼라(205)와 패턴 칼라(210) 사이의 경계를 흐리게 함으로써, 천이 경계(215)를 생성한다.

따라서, 일 양태에서, 모바일 디바이스 인케이싱은 제공되며, 이는, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 후면 패널; 및 상기 후면 패널에 걸쳐 제공된 복수의 절연층-상기 복수의 절연층은 제1 굴절률을 갖는 절연층과 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이스된 일련(interlaced series)으로 이루어짐-을 포함하고, 상기 후면 패널의 제1 파트는 제1 파장의 광을 반사시키도록 설계된 n개의 복수의 절연층을 가지며, 상기 후면 패널의 제2 파트는 제2 파장의 광을 반사시키도록 설계된 m개의 복수의 절연층을 갖는다.

또 다른 양태에 있어서, 모바일 디바이스 인케이싱은, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 후면 패널; 상기 후면 패널에 걸쳐 제공된 복수의 절연층-상기 복수의 절연층은 제1 굴절률을 갖는 절연층과 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이스된 일련으로 이루어짐-을 포함하고, 상기 후면 패널의 제1 파트는 제1 칼라의 파장의 1/4의 두께를 갖는 복수의 절연층 각각을 가지며, 상기 후면 패널의 제2 파트는 제2 칼라의 파장의 1/4의 두께를 갖는 복수의 절연층 각각을 갖는다.

멀티 칼라 절연 코팅을 달성하기 위한 다양한 방법 및 시스템에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 일 실시예에 따른 에칭 챔버(335)를 도시하는 단면도이다. 에칭 챔버(335)는 이송 챔버(330)의 측벽에 부착되고, 에칭 챔버(335)와 이송 챔버(330) 사이의 윈도우(328)를 통해 에천트 화학종을 제공한다. 기판(300)은 기판 캐리어(315) 상에 장착되고 진공 상태로 유지되는 이송 챔버(330)(이송 방향은 페이지 안쪽/바깥쪽임)로 이송된다. 기판(300)은 윈도우(328)와 마주볼 때에 에천트에 노출된다. 에칭 챔버(335)는 진공 펌프(340)에 의해 배기되고, 예를 들어 RF 안테나(345)에 의해 그 내부에 플라즈마를 유지한다. 에천트 화학종은 추출 그리드(350)에 의해 플라즈마로부터 추출되고, 기판(300)을 향한다. 에천트 화학종이 그리드(350)로부터 나올 때, 이들은 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 약간의 각도, 예를 들어 3%로 자연적으로 분산된다.

기판 상에 패턴을 생성하기 위해, 마스크는 에칭이 요구되지 않는 영역에서 에천트 화학종의 일부가 기판에 도달하는 것을 차단할 필요가 있다. 일반적으로, 종종 섀도우 마스크(shadow masks)라고도 하는 종래 기술에서 마스크를 사용할 때, 마스크는 에칭될 기판 상에 위치된다. 그러나, 이러한 배치는 마스크 자체가 또한 연속적으로 에칭되도록 한다. 특히 마스크로부터 에칭된 입자가 기판 상에 떨어질 수 있고, 조작자에게 쉽게 가시적으로 검출될 수 있기 때문에 이는 바람직하지 않다. 따라서, 도 3의 실시예에서, 마스크(355)는 플라즈마와 추출 그리드(350) 사이의 에칭 챔버 내부에 삽입된다. 이러한 방식으로, 마스크(355)는 추출 그리드가 에천트 화학종을 추출할 수 있는 영역을 제한하여, 패턴을 생성한다. 다시 말하면, 종래 기술에서는 마스크가 기판 상에 충돌하는 에천트를 제한하는 반면, 도 3의 실시예에서는, 마스크가 플라즈마로부터 에칭 화학종의 공간 추출을 제한한다.

도 3의 실시예에서, 상이한 패턴들이 기판 캐리어(315)의 이송을 제어함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 패턴에 대응하는 패턴을 생성하기 위해, 캐리어는 윈도우(328)의 전방 위치로 이송되고(예를 들어, 바퀴(320)에 의해), 패턴이 절연 코팅 내에 에칭됨에 따라 정지 상태로 유지된다. 반대로, 도 3a에 나타난 스트라이프들을 생성하기 위해, 캐리어는 에칭 처리가 수행되는 동안 윈도우(328)의 전방으로 연속적으로 이동된다. 도 3b에 나타난 패턴은 캐리어의 스텝핑(stepping), 즉, 캐리어를 스텝 이동시킨 후 에칭이 수행되는 동안 캐리어를 제 위치에 유지시킨 다음, 캐리어를 다른 스텝으로 이동시키고 에칭 처리를 위해 정지시키는 등의 방법으로, 원하는 패턴을 얻기 위해 필요한 만큼 여러 번 반복함으로써 생성된다.

도 3의 실시예에서, 전원(v)으로부터의 전위가 추출 그리드(350)에 인가된다. 따라서, 플라즈마를 소멸시키는 것보다 에칭 프로세스를 중단시키기 위해, 추출 그리드에 대한 전위는 정지되지만, 플라즈마는 플라즈마 격실(plasma compartment)(337)에서 유지된다. 따라서, 캐리어가 스텝들 사이를 이동할 때 그리드에 대한 전위도 중단된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 절연 코팅은 복수의 고 굴절률층 및 저 굴절률층을 포함한다. 그러나, 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료에 대한 증착 소스(deposition sources)는 다소 비싸다. 따라서, 코팅은 필요한 층만큼 많은 소스 앞에서 기판을 이동시켜 형성하여야 하는 것처럼 보이지만, 이러한 배치는 경제적이지 못하다. 더욱이, 이러한 배치는 요구될 수 있는 패턴의 변화에 잘 적응하지 못한다는 점에서 융통성이 없다. 따라서, 다음 실시예들은 쌍을 이룬 광원, 즉 단일 고 굴절률 소스 및 단일 저 굴절률 소스를 사용하여 코팅을 형성할 수 있는 유연한 구조를 나타낸다. 이러한 구조는 또한 매우 유연하며 조작자는 하드웨어를 변경하지 않고도 코팅의 패턴 디자인과 칼라를 변경할 수 있다.

따라서, 일 양태에서, 모바일 디바이스용 후면 패널을 제조하기 위한 방법이 제공되는데, 이는, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 플레이트를 얻는 단계; 상기 플레이트를 증착 시스템 내부에 위치시키고, 제1 굴절률을 갖는 절연층과 상기 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이싱된 일련으로 이루어진 n개의 복수의 절연층을 상기 플레이트에 걸쳐 증착시키기 위해 상기 증착 시스템을 작동시키는 단계-상기 n개의 복수의 절연층은 제1 파장에서의 광을 반사하도록 설계됨-; 및 섹션 내에 m개의 복수의 절연층만 남도록 상기 플레이트를 에칭 챔버 내로 이송하고 상기 플레이트의 섹션을 에칭하는 단계-상기 m개의 복수의 절연층은 제2 파장에서의 광을 반사하도록 설계됨-을 포함한다.

또한, 모바일 디바이스용 후면 패널을 제조하기 위한 방법이 제공되는데, 이는, 전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 플레이트를 얻는 단계; 상기 플레이트를 증착 시스템 내부에 위치시키고, 제1 굴절률을 갖는 절연층과 상기 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률을 갖는 절연층의 인터레이싱된 일련으로 이루어진 복수의 절연층을 상기 플레이트에 걸쳐 증착시키기 위해 상기 증착 시스템을 작동하는 단계- 상기 복수의 절연층 각각은 제1 파장에서의 광을 반사시키도록 설계된 두께를 가짐-; 및 섹션에서 상기 복수의 절연층이 제2 파장에서의 광을 반사하도록 설계된 두께를 갖도록 상기 플레이트를 에칭 챔버 내로 이송하고 상기 플레이트의 섹션을 에칭하는 단계를 포함한다.

어느 방법에 대해서도, 에칭 단계는 플라즈마로부터 에칭 화학종을 추출하고 에천트 화학종을 플레이트를 향해 가속시키기 위해 추출 그리드에 전위 소스를 인가함으로써 수행될 수 있다. 마스크는 플라즈마와 추출 그리드 사이에 삽입될 수 있다.

도 4는 멀티 칼라 외관을 생성하기 위해 에칭을 갖는 절연 코팅을 증착할 수 있는 시스템 구조의 실시예를 도시한다. 설명의 목적을 위하여, 시스템(400)은 8개의 캐리어가 처리되는 것으로 도시된다. 캐리어는 시스템에 진입하는 순서로 1 내지 8을 열거하였고, 각각의 캐리어는 복수의 기판을 지지할 수 있다. 캐리어는 트랙(402) 상에서 이동하고, 각각 지정된 속도로 개별적으로 이송될 수 있다. 각 캐리어가 이송되는 속도는 아래에서 설명하는 바와 같이 공정에서의 그 위치에 따라 달라진다.

시스템(400)은 격벽(partition)에 의해 2개의 파트(430a, 430b)으로 분할되는 운송 챔버(430)를 포함한다. 캐리어는, 점선 화살표로 나타난 바와 같이, 일 파트에서 한 방향으로 이동하고, 두 번째 파트에서는 반대 방향으로 이동한다. 턴테이블(406)은 이송 챔버(430)의 2개의 파트 사이에서 캐리어를 이송한다. 도 4에 도시된 순간에, 캐리어(1, 2, 3, 4)는 파트(430a)에서 처리를 완료하고 파트(430b)에서 처리되고 있는 반면에, 캐리어(5, 6, 7, 8)은 파트(430b)에서 처리되고 있다. 이 처리가 완료되면, 캐리어(1, 2, 3, 4)는 시스템에서 제거되고 캐리어(5, 6, 7, 8)은 파트(430b)으로 이동한다. 반대로, 캐리어(1, 2, 3, 4)는 파트(430a)로 다시 이동하여 추가적인 고 굴절률 층을 형성할 수 있는 반면, 캐리어(5, 6, 7, 8)은 파트(430b)로 이동되어 저 굴절률 층을 형성할 수 있다. 이러한 교환은 교환기 챔버(442)를 사용하여 수행될 수 있다.

쌍을 이룬 증착 챔버(420, 422)는 이송 챔버(430)에 부착되며, 챔버(420)는 고 굴절률 재료의 타겟을 포함하고 챔버(422)는 저 굴절률 재료의 타겟을 갖는다. 또한, 이송 챔버(430)에는 적어도 하나의 에칭 챔버가 부착되며, 도 4는 2 개의 에칭 챔버를 도시한다. 도 4의 실시예에서, 도시된 캐리어 이동 순서는 높은 n 증착 챔버(420), 이어서 에칭(435), 이어서 낮은 n 증착 챔버(422), 이어서 에칭(436)으로 이동하고, 다만, 챔버(422, 436)의 위치는 순서가 높은 n 증착(420), 이어서 에칭(435), 이어서 제2 에칭(436), 이어서 낮은 n(422)과 같이 바꾸어질 수 있다. 이러한 스위치된 배치는 특히 에칭 처리가 증착 처리보다 더 많은 시간이 걸릴 때 유리하다. 이러한 배치에서, 에칭의 일부는 챔버(435)에서 수행될 수 있고, 나머지는 챔버(436)에서 수행되거나, 또는 하나의 캐리어는 챔버(435)에서 에칭-처리될 수 있는 반면에 다른 캐리어는 챔버(436)에서 에칭 처리될 수 있다.

도 4의 시스템(400)의 구조에서, 증착 처리는 패스 바이 모드(pass-by mode)로 수행되며, 즉, 캐리어는 증착 챔버(420, 422)의 전방에서 연속적으로 이동한다. 그러나, 기판 상에 에칭되도록 하는 디자인에 따라, 에칭 프로세스는 정적 모드(에칭 동안 고정된 캐리어), 패스 바이 모드 또는 스텝 모드로 수행될 수 있다. 조작자는 제어기(450)를 사용하여 모드를 선택할 수 있다. 그러나, 증착 처리가 수행될 때 캐리어가 정지될 수 없으므로, 증착과 에칭 챔버 사이에 버퍼 영역(446, 448)(파선 직사각형 참조)이 제공된다. 버퍼 영역(446, 448)에서 각각의 캐리어는 다음 챔버가 캐리어를 수용할 준비가 될 때까지 개별적으로 유휴 상태에서(in idle) 가속, 감속 또는 정지될 수 있다.

예를 들어, 캐리어(1, 2, 3, 4)가 시스템에 로드되었을 때, 이들은 먼저 패스-바이 모드로 제1 층을 증착하기 위해 높은 n 증착 챔버(420)를 가로질러 간다. 캐리어(1)가 제1 층의 증착을 완료하자마자, 버퍼 영역(446)에서 가속되어 에칭 챔버(435)로 들어가서 에칭 처리를 시작한다. 캐리어(2)가 제1 층의 증착을 완료하면, 캐리어(1)가 여전히 에칭 처리 중에 있다면, 캐리어(1)가 챔버(435)에서 에칭 처리를 종료할 때까지, 캐리어(2)가 버퍼 영역(446)에서 우휴 상태로 놓이게 되고, 이 지점에서 캐리어(2)가 가속화되어 에칭 처리를 위해 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 각 캐리어의 이송 속도는 독립적으로 제어되어, 컨트롤러(450)에서 조작자에 의해 선택된 바와 같이, 기판의 정적, 패스-바이, 및 단계별 처리를 가능하게 한다.

또한, 일단 캐리어(1, 2, 3, 4)가 높은 n 층 및 낮은 n 층의 처리를 완료할 때, 조작자가 다른 높은 n 층을 증착하도록 선택하면, 캐리어(1, 2, 3, 4)는 교환 챔버(442)로 이송될 수 있다. 그 다음, 캐리어(5, 6, 7, 8)은 턴테이블(406)에 의해 파트(430b) 상으로 이동되고, 캐리어(1, 2, 3, 4)는 파트(430a)로 다시 되돌아갈 수 있다. 이러한 교환 프로세스는 여러 번 수행되어 필요에 따라 다수의 높은 n 층 및 낮은 n 층을 형성할 수 있다. 또한, 교환은 다수의 층이 형성될 때까지 에칭 처리를 건너뛰면서 여러 번 수행될 수 있고, 그 다음이어야만 캐리어가 에칭 처리에 진입할 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 형성된 층의 수, 즉, 배경 칼라, 및 수행될 수 있는 에칭의 유형, 즉 상이한 디자인 모양들 및 칼라들을 제공하는 유연성을 제공한다. 이러한 모든 유연성은 임의의 하드웨어를 변경하거나 단지 한 쌍의 증착 챔버 및 적어도 하나의 에칭기를 사용하지 않고도 컨트롤러(450)에 의해 제어될 수 있다.

또 다른 실시예가 도 5에 도시되며, 이는 회전 이송 섹션과 선형 이송 섹션의 조합을 사용하는 하이브리드 구조이다. 이 실시예의 하나의 유리한 특징은 조작자가 증착 및/또는 에칭 스테이션을 몇 회 통과시킬지를 결정하게 하여 조작자 수준에서 상이한 디자인들을 가능하게 한다는 점이다. 이 실시예에서는, 회전하는 이송 섹션 내에 기판이 더 오래 있을수록, 기판 상에 형성되는 층의 수가 증가하고, 따라서 기판의 칼라 외관을 변화시킨다.

도 5의 하이브리드 구조는 상이한 칼라들 및 상이한 디자인들을 달성하기 위해 요구되는 프로그램 가능한 증착 및 에칭 처리를 가능하게 한다. 도 5의 실시예에서, 회전 이송 증착 섹션(501)은 버퍼 섹션(502)을 통해 에칭 챔버(503)의 선형 이송에 연결된다. 증착 섹션(501)은 화살표로 도시된 바와 같이 캐리어가 장착된 캐러셀(507)을 갖고, 이는 회전한다. 2개의 증착 소스(520, 522)는 증착 섹션(501)에 반대 방향으로 부착된다. 따라서, 하나의 캐리어가 증착 챔버(520)를 마주볼 때, 다른 캐리어는 다른 증착 챔버(522)를 마주보게 된다. 캐러셀이 회전함에 따라, 기판은 증착 챔버에 연속적으로 노출되고 상이한 굴절률의 교대하는 절연층으로 증착된다. 기판이 챔버(501) 내에 유지되는 한, 증착된 층의 수는 증가한다.

캐리어상의 기판이 에칭될 필요가 있을 때, 캐리어는 버퍼 챔버(502)로 이동되고, 이후 에칭 소스(535, 536)를 갖는 에칭 챔버(503)로 이동한다. 에칭 챔버(503)는 선형 처리 챔버이며, 이는 캐리어가 회전 캐러셀 상에 회전되는 증착 챔버와는 반대로, 캐리어가 선형 트랙상에서 이송되는 것을 의미한다. 따라서, 도 5의 시스템에서, 캐리어는 회전 이송 및 선형 이송을 모두 겪게 된다. 기판이 기판에 걸쳐 균일한 증착을 보장하기 위해 증착 소스의 전방에서 연속적으로 이동해야 하므로, 회전 수송은 증착에 유리하다. 반대로, 정적 모드, 패스-바이 모드, 또는 단계별 모드에 있어 에칭할 수 있는 유연성이 가능하기 위해서는 선형 수성이 유리하다. 따라서, 도 5의 혼합 이송 모드는 단 하나의 이송 모드만을 이용하는 종래 기술 시스템보다 우수하다.

선택적으로, 턴테이블(506)은 에칭 소스(535, 536) 사이에서 기판을 교환할 수 있도록, 선형 이송 챔버(503)의 단부에 제공된다. 선택적으로, 또는 부가적으로, 도 4의 챔버(442)와 유사한 교환 챔버가 추가되어 도 4의 실시예에서와 같은 기능을 수행할 수 있다. 컨트롤러(550)를 사용하여, 작업자는 기판이 에칭을 위해 선형 챔버(503)로 이송되기 전에 캐러셀 상에서 얼마나 많은 회전을 겪는지 프로그램할 수 있다.

따라서, 일 양태에서, 모바일 디바이스용 멀티 칼라 후면 패널을 제조하기 위한 시스템이 제공되며, 이는, 유리 플레이트를 이송하도록 구성된 이송 메커니즘을 갖는 진공 밀봉 가능한 이송 인클로저; 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고 제1 굴절률을 갖는 제1 절연 재료로 이루어진 스퍼터링 타겟(sputtering target)을 갖는 제1 스퍼터링 챔버; 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고 제2 굴절률을 갖는 제2 절연 재료로 이루어진 스퍼터링 타겟을 갖는 제2 스퍼터링 챔버; 및 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고, 플라즈마 격실(plasma compartment) 및 플라즈마로부터 에칭 시편(etch specimen)을 추출하고 밀봉 가능한 이송 인클로저에 형성된 윈도우를 통해 에칭 시편을 가속하도록 구성된 추출 그리드 어셈플리를 갖는 에칭 챔버를 포함한다.

덧붙이자면, 캐러셀(507)은 대체로 원형인 형상을 가지며 대체로 원 운동으로 회전하는 것으로 나타나 있다. 그러나, 캐러셀과 회전은 타원형, 기다란 타원형, 직사각형 등일 수 있어, 용어 캐러셀(terminology carousel)과 회전은 이러한 구조를 커버하도록 의도되어 있다. 이러한 예시가 도 6에 제공되어 있다.

도 6은 레이스트랙(racetrack)이라고도 불리는, 직사각형 캐러셀을 이용하는 실시예를 도시한다. 도 6의 실시예는 각각의 증착 단계 다음에 에칭 단계가 뒤따를 때 특히 유용하다. 증착 및 에칭 챔버의 수는 처리 흐름에 따라 변경될 수 있다. 이 특정 예시에서, 2개의 고 굴절률 스퍼터링 챔버(620a, 620b)는 연속적으로 위치되고, 하나는 다른 하나의 바로 다음에 위치한다. 유사하게, 2개의 저 굴절률 스퍼터링 챔버(622a, 622b)는 연속적으로 위치되고, 하나는 다른 하나에 바로 뒤따른다. 2개의 에칭 챔버(635a, 635b)는 고 굴절률 스퍼터링 챔버(620b)에 바로 뒤따른다. 유사하게, 2개의 에칭 챔버(636a, 636b)는 저 굴절률 스퍼터링 챔버(622b) 바로 다음에 뒤따른다. 이 실시예는 또한 모든 챔버에서의 처리들을 동기화시키는 버퍼 챔버로서, 또는 처리가 변경되면, 예를 들어 상이하거나 더 많은 칼라를 생성하기 위해 증착 및/또는 에칭 챔버를 추가하기 위한 빈 슬롯으로서 사용될 수 있는 3개의 블랭크 챔버(blank chambers)(650a, 650b, 650c)를 포함한다. 또한, 고 굴절률 재료의 증착을 시작하기 전에 기판을 세정하기 위한 예비-세정 챔버(655)가 제공된다. 설명된 모든 챔버는 레이스트랙 방식으로, 챔버들 사이에서 기판 또는 기판 캐리어를 이송하는 캐러셀(607) 주위에 배열된다.

도 6의 예시에서, 기판은 동일한 측으로부터 시스템으로 들어가고 나오며, 이는 공장 자동화를 위해 더 간단해진다. 기판은 로드락(loadlock)(660a)을 통해 시스템의 진공 환경에 들어가고, 거기로부터 고 진공 로크(662a)로 진행한다. 고 진공 로크로부터 기판 또는 기판 캐리어는 캐러셀(607) 상에 로드된다. 반대로, 시스템의 진공 환경으로부터 기판을 제거하기 위해, 기판 또는 기판 캐리어는 캐러셀(607)으로부터 오프로드(offload) 되어 고 진공 로크(662b)로 들어간다. 거기에서 기판은 로드락(660b)로 이동한 다음, 시스템에서 나간다. 로드락과 로크 챔버는 게이트 밸브에 의해 격리된다.

선택적으로, 시스템을 더욱 모듈화하기 위해, 턴테이블(506)이 추가되고, 기판 캐리어를 선택적인 대체 에칭 챔버(optional alternate etch chamber)(637a 및/또는 637b), 및/또는 선택적 클러스터 챔버(638a 및/또는 638b)로 이송하도록 구성된다. 클러스터 챔버(638a 및/또는 638b)는 예를 들어, 증착된 층의 두께를 측정하기 위한 계측 툴(metrology tool)일 수 있다.

개시된 실시예에서, 절연층은 금속 산화물, 질화물(nitrides), 또는 산질화물(oxynitrides)로 이루어진다. 일부 예시는 YsZ, AlxOy, AlN, SixNy, AlSiO, 및 SiON을 포함한다. 일부 실시예에서, 타겟 재료가 증착될 금속으로 이루어지고 산소 또는 질소가 증착 동안 이온 주입(ion implanted)되도록, 이온 빔 보조 증착(ion beam assisted deposition: IBAD)을 사용하여 다양한 층이 형성된다. 따라서, 스퍼터링 처리는 금속 모드(메타모드(metamode)라고도 함)에서 수행되고, 타겟이 전형적으로 아르곤 이온에 의해, (비-산화된)금속으로 스퍼터링되며, 가판 상에 형성된 매우 얇은 막(일반적으로는 1nm까지)은 O2 또는 N2 이온 빔으로 증착된 금속을 타격함으로써 산화물 또는 질화물로 전환된다. 예를 들어, 스퍼터링을 위한 타겟은 순수한 실리콘 또는 알루미늄으로 이루어질 수 있고, 이온 빔은 아르곤을 포함하거나 포함하지 않는 O2 또는 N2를 포함하여 SiO, SiN, AlO 등의 층을 형성할 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에서, 이온 전류 대 원자 도달률의 비는 0.5보다 작고, 이온은 600eV를 넘지 않는 포텐셜 에너지를 갖는다.

일부 실시예에서, 임의의 층의 굴절률은 재료를 합금화함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, MgO는 ZrOx와 같은 고 굴절률 재료 또는 AlOx와 같은 저 굴절률 재료를 합금하는 데 사용될 수 있다. 합금화는 8-10%의 MgO를 첨가함으로써 이루어질 수 있는데, 이는 층의 결정화 온도를 낮추게 한다. 다른 예시에서, 약 10-12%의 크롬이 인성(toughness)을 개선하기 위해 티타늄과 합금될 수 있다. 세 가지 미네랄 형태의 이산화티타늄 중 하나인 아나타제(anatase)는 2.4의 높은 굴절률을 갖지만, 경도가 낮기 때문에 합금용으로 적합하다. 티타늄 자체는 굴절률을 변화시키는 합금 첨가제(alloying agent)로서 사용될 수 있다. 탄탈륨(Tantalum)은 고 굴절률 재료의 특성을 변화시키는 합금 첨가제일수 있는 반면, 보론(Boron)은 저 굴절률 재료의 특성을 변화시키는 합금 첨가제일 수 있다.

도 4a는 스퍼터링 시스템에 통합된 UV-경화성 잉크젯 프린터의 조합을 갖는 실시예를 도시하며, 그에 의해 코팅을 제조하는 다수의 방법을 가능하게 한다. 적합한 잉크젯 프린터의 예는 IEHK Enterprises LLC of Wayne, PA에서 입수 가능한 모델 IEHK A3 UV 프린터이다. 이 시스템은 커버 디자인이 섬세하고 및/또는 복잡한 착색을 필요로 할 때 또는 맞춤 주문과 같이 상대적으로 작은 버치를 실행해야 할 때 특히 효과적이다. 예를 들어, 회사는 종업원들을 위해 폰의 배치(batch)를 주문할 수 있으며, 각 폰은 도 4b의 로고(211)를 갖는 예시에 도시된 바와 같이, 회사의 로고가 뒷면에 임프린트되어 있다.

도 4a의 시스템은 하이브리드 코팅으로, 즉, 절연 칼라 코팅과 통합된 인쇄물을 갖는 후면 커버를 제조하는 데 사용될 수 있다. 이 구현에서 텍스트, 로고 또는 기타 그래픽과 같은 디테일들이 기판에 잉크젯 인쇄된 다음, 블랭킷 스퍼터링된 막(blanket sputtered films)이 적용되도록 진공 코팅 시스템으로 도입된다. PVD 막은 투명 기판의 다른 측에서 칼라 배경에 로고가 보이도록, 그래픽에 걸쳐 블랭킷 칼라를 사용할 수 있다. 즉, 잉크젯 및 스퍼터링은 유리의 후면, 즉 폰이 조립될 때 폰 내부에 마주보는 표면을 형성한다. 이러한 방식으로, 인쇄되지 않은/칼라화된 유리 표면만 노출되므로 임프린팅 및 스퍼터링된 디자인 모두가 보호된다. 인쇄되지 않은/칼라화된 표면은 보호 및/또는 핑거-방지 인쇄 투명 코트(anti-finger printing clear coats)로 코팅될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 임프린트 디자인은 유리 커버의 전면, 즉 폰이 조립될 때 외부와 마주보는 표면상에서 행해진다. 이는 커버가 불투명하거나 배경 칼라가 이미 적용된 경우에 수행될 수 있다. 이러한 적용에서, PVD 코팅은 보호 봉지재(protective encapsulation)이며, 잉크젯 프린팅의 내구성을 향상시킨다. 예를 들어, 기판의 전면이 먼저 배경 칼라로 스피터링될 수 있으며, 그 다음 진공을 빠져나와 배경 칼라에 걸쳐 그래픽 디자인을 적용하는 데 사용되는 잉크젯 프린터가 사용된다. 그 다음 기판을 진공으로 되돌릴 수 있으며 투명 칼라가 그래픽과 배경 칼라에 걸쳐 스퍼터링된다. 선택적으로, 투명 다이아몬드형 탄소(diamond-like carbon: DLC) 코팅과 같은 투명 보호 코팅이 기판에 걸쳐 스퍼터링될 수 있다.

도 4a의 시스템은 도 4에 이미 나타난 요소들을 포함하며, 이는 여기에서 반복하여 설명하지는 않을 것이다. 시스템들 간의 주요 차이점은 도 4의 교환기 챔버(442)가 도 4a의 시스템에서 로드락(471) 및 잉크젯 프린터(472)로 대체되었다는 점이다. 로드락 챔버(471)는 하나는 로드락 챔버(471)로부터 이송 챔버(430)를 격리시키고, 반대측에는 로드락(471)으로부터 잉크젯 프린터(472)의 환경을 격리시키는 격리 밸브를 각 단부에 구비한다. 또한, 도 4a에는 인쇄된 그래픽을 갖는 기판을 이송 챔버(430)의 진공 환경에 도입하기 전에 인쇄된 그래픽을 경화시키는 UV 광(473)이 도시되어 있다.

도 5a는 도 5와 같은 하이브리드 시스템에 잉크젯 프린터를 통합시키는 예시를 도시한다. 이 예시에서, 턴테이블(506)을 수용하는 챔버는 또한 격리 밸브를 통해 선형 에칭 챔버(503)의 잉크젯 프린터 대기 환경과 진공 환경 사이의 로드락 분리로서 기능한다.

도 6a는 2개의 잉크젯 프린터가 추가된 도 6의 시스템의 변형예를 도시한다. 도 6의 대체 에칭 챔버(637a 및/또는 637b)는 대기압 환경에서 작동하는 잉크젯 프린터(672)로 대체되었다. 여기서, 대기압 파트를 진공 섹션(607)으로부터 격리시키는 분리 밸브가 제공된다. 진공 섹션은 절연 칼라 코팅을 형성하는 데 사용되고, 대기 섹션은 그래픽을 형성하는 데 사용된다.

따라서, 모바일 디바이스용 멀티 칼라 후면 패널을 제조하기 위한 시스템이 제공되며, 이는, 유리 플레이트를 이송하도록 구성된 이송 메커니즘을 갖는 진공 밀봉 가능한 이송 인클로저; 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고 제1 굴절률을 갖는 제1 절연 재료로 이루어진 스퍼터링 타겟(sputtering target)을 갖는 제1 스퍼터링 챔버; 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고 제2 굴절률을 갖는 제2 절연 재료로 이루어진 스퍼터링 타겟을 갖는 제2 스퍼터링 챔버; 및 밀봉 가능한 이송 인클로저 상에 장착되고 플라즈마 격실 및 플라즈마로부터 에칭 시편을 추출하고 밀봉 가능한 이송 인클로저에 형성된 윈도우를 통해 에칭 시편을 가속하도록 구성된 추출 그리드 어셈플리를 갖는 에칭 챔버; 잉크 프린터를 수용하는 대기압 챔버; 및 진공 밀봉 가능한 이송 인클로저와 대기압 챔버 사이에 개재된 격리 챔버를 포함한다. 대기압 챔버는 UV 잉크를 경화시키기 위해 구성된 자외선 소스를 포함할 수 있다. 격리 챔버는 로드락 및/또는 턴테이블을 포함할 수 있다.

전술한 실시예들에서, 처리는 임의의 순서에 따라 진행될 수 있다. 먼저 진공 코팅 후, 잉크젯 프린팅, 먼저 잉크젯 프린팅 후, 진공 스퍼터링, 또는 두 환경 사이에서 교대로 진행될 수 있다. 일 예시에서, 스퍼터링 코팅을 위해 기판을 진공 환경에 도입하기 전에 먼저 응력-완화 코팅을 적용하는데 잉크젯 프린팅 처리가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 잉크젯 프린터는 먼저 기판에 걸쳐 제거 가능한 마스크를 적용하는데 사용된다. 그 다음 기판은 칼라 코팅을 생성하기 위해 스퍼터 코팅된다. 그 후, 마스크가 제거되고, 이전에 적용된 유리 또는 코팅이 노출된다. 이 방법은 하드 마스크의 필요성을 없애는 데 사용될 수 있다.

설명된 양태들에 따르면, 모바일 기기용 후면 커버가 제공되며, 이는, 전파 복사(radio radiation) 및 무선 충전에 투명인 재료로 이루어진 커버 플레이트; 전면 및 후면을 가지며, 상기 후면은 조립될 때의 모바일 디바이스의 안쪽을 마주보는 커버 플레이트; 상기 후면과 직접 접촉하여 형성된 임프린트된 디자인; 후면에 걸쳐 형성된 스퍼터링된 코팅을 포함하며, 상기 스퍼터링된 코팅은 각각이 가시광에 투명이고 제1 굴절률을 갖는 절연층 및 상기 제1 굴절률과 상이한 제2 굴절률을 갖는 절연층으로 이루어진 인터레이스된 스택을 형성하는 복수의 절연층을 포함한다. 이러한 양태의 이점은, 커버가 스크래치되면, 코팅이 후면에 있고 환경으로부터 보호되기 때문에 스크래치가 코팅의 칼라를 변화시키지 않는다는 것이다. 따라서 스크래치가 잘 보이지 않는다. 유사하게, 임프린트된 디자인은 보호된다.

또 다른 실시예에 따르면, 잉크젯 프린터는 스퍼터링된 코팅의 외관을 변경시키는데 사용된다. 예를 들어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린터는 기판의 표면 상에 미크론-크기 도트들(예를 들어, 5-25 미크론 직경)을 프린트하는데 사용될 수 있다. 도트는 낮은 굴절률을 갖는 투명 재료로 이루어진다. 도트들의 굴절률은 제1 굴절률 또는 제2 굴절률과 다를 수 있으며, 제1 굴절률 또는 제2 굴절률 중 어느 하나와 다를 수 있다. 기판은 진공 시스템 내로 도입되고 스퍼터링된 코팅을 형성한다. 미크론-크기의 도트가 빛을 산란시키기 때문에, 그 결과로의 칼라 코팅은 무광택 마감을 갖는 것처럼 나타날 것이다. 인쇄된 도트의 수, 크기, 및 분포에 따라, 1 내지 20% 헤이즈 분산이 생성될 수 있다. 예를 들어, 피라미드와 같은 다른 형상들이 광 산란을 생성하고 스퍼터링된 코팅의 외관을 변화시키도록 인쇄될 수 있다.

설명된 양태들에 따르면, 모바일 디바이스용 후면 커버가 제공되며, 이는, 전파 복사 및 무선 충전에 투명인 재료로 이루어진 커버 플레이트; 커버 플레이트의 표면에 형성되며 제1 굴절률을 갖는 절연 재료로 이루어진 복수의 도트; 및 표면에 걸쳐 형성된 스퍼러팅된 코팅을 포함하며, 상기 스퍼러팅된 코팅은 각각이 가시광에 투명이고, 제2 굴절률을 갖는 절연층 및 제2 굴절률과 상이한 제3 굴절률을 갖는 절연층으로 이루어진 인터레이스된 스택을 형성하는 복수의 절연층을 포함한다. 각각의 도트는 5 내지 25 미크론의 직경을 가질 수 있다. 제1 굴절률은 제2 또는 제3 굴절률과 동일하거나 상이할 수 있다.

여기에서 설명된 처리들 및 기술들은 본질적으로 임의의 특정 장치와 본질적으로 관련된 것은 아니며, 구성 요소들의 임의의 적절한 조합에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 다양한 유형의 범용 장치가 여기에 개시된 교시들에 따라 사용될 수 있다. 본 발명은 모든 면에서 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된 특정 예시와 관련하여 설명되었다. 당업자라면 많은 상이한 조합들이 본 발명을 실시하기에 적합함을 이해할 것이다.

또한, 본 발명의 다른 구현들은 여기에 개시된 명세서 및 적용을 고려함으로써 당업자에게 명백해질 것이다. 설명된 실시예들의 다양한 양태들 및/또는 구성 요소들은 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 본 명세서 및 실시예들은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구 범위에 의해 표시된다.

Claims (21)

1. 모바일 디바이스 인케이싱(encasing)으로서,
   전자기 방사선에 투명인 절연 재료로 이루어진 후면 패널; 및
   상기 모바일 디바이스의 내부를 가리는 불투명 패널을 형성하는 후면 패널 위에 제공된 복수의 절연층- 상기 복수의 절연층은, 제1 굴절률 n1을 갖는 복수의 제1 절연층 및 상기 제1 굴절률보다 높은 제2 굴절률 n2 를 갖는 복수의 제2 절연층으로 구성됨 -을 포함하며,
   상기 복수의 제1 절연층은 상기 복수의 제2 절연층과 인터레이스되고(interlaced),
   상기 후면 패널의 제1 파트는 제1 파장의 광을 반사하도록 설계된 n개의 복수의 절연층을 갖고, 상기 후면 패널의 제2 파트는 제2 파장의 광을 반사하도록 설계된 m개의 복수의 절연층을 갖는- n과 m은 동일하지 않음 -, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 절연층 각각은 전체 광학 범위에 걸쳐 개별적으로 투명한, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
3. 제1항에 있어서,
   복수의 절연층의 두께는, 상이한 제2 굴절률 층으로부터의 반사에 대한 결과적인 경로-길이 차이가 제1 또는 제2 파장의 정수배가 되도록 선택된, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 파트 사이의 경계는 가파르게 형성되어, 상기 경계에서 상기 제1 및 제2 파장만 반사되도록 하는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 파트 사이의 경계가 천이(transition)되어, 상기 제1 및 제2 파장에 더하여 파장들이 상기 경계에서 반사되는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 절연층 각각은 상기 제1 파장의 1/4의 두께를 갖는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 절연층 각각은 상기 제1 파장의 1/4의 두께 및 상기 제2 파장의 1/4 두께를 갖는 부분 영역을 갖는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 제1 절연층 각각은, NbOx, ZrO, Y-ZrO, AlN, SiN, ZrN, TiO, CrO, CrN, CrTiO, 및 CrTiN의 재료들 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 제2 절연층 각각은, SiOx, AlO, SiON, SiAlO의 재료들 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는, 모바일 디바이스 인케이싱.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 절연층 각각은 AlN 및 SiN의 재료들 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하며,
    상기 복수의 제2 절연층 각각은 SiOx, AlO, SiON, SiAlO의 재료들 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는, 모바일 디바이스 인케이싱.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 후면 패널은 처리된 유리로 제조된, 모바일 디바이스 인케이싱.
    
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