KR20120079717A

KR20120079717A - 내지문 코팅 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20120079717A
Application number: KR1020110001064A
Authority: KR
Inventors: 김윤택
Original assignee: 바코스 주식회사
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2012-07-13
Also published as: WO2012093808A3; WO2012093808A2; CN103282541A

Abstract

본 발명은 기존의 전자빔증착법 대신에 AC 플라즈마 개질법 및 열증착법을 복합적으로 사용하여 생산성을 향상시킨 내지문 표면 코팅 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 본 발명은 ⅰ) AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하는 단계, 및 ⅱ) 상기 SiOx 박막이 증착된 기재 표면에 열증착(Thermal evaporation)을 통해 불소화합물을 증착시키는 단계를 포함하는 내지문 코팅 방법에 대한 것이다.

Description

내지문 코팅 방법 및 장치{Anti-fingerprint Coating Method And Device}

스마트폰의 경우 윈도우시창을 입력수단으로 사용하기 때문에 윈도우시창 표면의 내지문성은 필수적인데, 근래 스마트폰의 수요가 증대됨에 따라 대량으로 내지문성 표면을 제조할 수 있는 방법이 필요하였다.

종래의 내지문 표면 코팅 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 안경렌즈에 유전물질을 증착하는 용도로 주로 사용되고 있는 전자빔 증착장치를 응용하여, 장치의 상부에 위치한 돔형태의 지그(6)에 기재(1)를 붙여 장치의 하부 중앙에서 이격된 위치에 설치된 이온빔(7)을 이용하여 표면을 개질시키고, 이후 이산화 규소가 위치한 증발용 도가니(8)와 불소화합물이 함침된 타블레트가 위치한 도가니(9)를 전자빔 증발원(11)을 통해 가열하여 기재 표면에 이산화규소와 불소화합물을 증착시켰다.

그러나, 이러한 방법은 기재가 증착장치의 천장부에만 세팅되기 때문에 한번에 증착될 수 있는 양에 한계가 있었으며, 예를 들어 2050mm 직경의 대형장치가 사용되는 경우에도, 60*120mm 사이즈의 유리를 1회당 약 200 여개 생산할 정도로 생산성이 낮아 이를 개선할 필요가 있었다.

이에, 본 발명은 내지문 코팅에 AC 플라즈마와 열증착 방식을 도입하여 생산성을 크게 향상시킨 내지문 코팅 방법 및 이를 구현하기 위한 장치를 개발하기에 이르렀다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 내지문 코팅에 AC 플라즈마와 열증착 방식을 도입하여 다량의 기재를 한 번에 처리할 수 있는 내지문 코팅 방법 및 이를 구현하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ) AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하는 단계, 및 ⅱ) 상기 SiOx 박막이 증착된 기재 표면에 열증착(Thermal evaporation)을 통해 불소화합물을 증착시키는 단계를 포함하는 내지문 코팅 방법을 제공하며, SiOx 박막을 증착하기 전에, SiOx의 밀착력을 증대시키기 위하여 기재 표면을 AC 플라즈마 처리하여 개질시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

이때, 상기 SiOx 박막의 두께는 5nm ~ 50nm 인 것이 바람직하며, 상기 불소화합물 증착층의 두께는 5nm ~ 50nm 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하기 위하여, HMDSO(Hexamethyl disiloxane) 가스가 사용될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ) 기재(1)를 부착시키기 위한 공자전하는 축에 위치한 지그(2), ⅱ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)를 표면 개질하고, SiOx을 코팅하는 AC 플라즈마 처리장치(3), ⅲ) 상기 플라즈마 처리 장치(3)에 가스를 공급하는 혼합가스공급장치(4), 및 ⅳ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)에 불소화합물을 증착하는 열증착 장치(5)를 포함하는 내지문 코팅 장치를 제공한다.

또한, 상기 혼합가스공급장치(4)에서 공급되는 가스는 HMDSO (Hexamethyl disiloxane), 산소함유가스 및 Ar가스를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 지그(2)는 공자전하는 다수의 축에 설치되고, 상기 지그(2)의 측면에 기재들이 장착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 내지문 코팅 방법은 기존의 전자빔증착법 대신에 AC 플라즈마법 및 열증착법을 복합적으로 사용하여 내지문 물질을 증착함으로써, 동급의 장비에서 종래의 전자빔증착법보다 수백% 이상의 생산성으로 내지문 표면을 제조할 수 있다.

도 1 - 종래의 전자빔증착기 장치의 개념도
도 2 - 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내지문 코팅 방법을 나타낸 순서도
도 3 - 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내지문 표면을 제조하기 위한 장치의 개념도

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 내지문 코팅 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, ⅰ) AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하는 단계, 및 ⅱ) 상기 SiOx 박막이 증착된 기재 표면에 열증착(Thermal evaporation)을 통해 불소화합물을 증착시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 SiOx 박막을 증착하기 전에 SiOx의 밀착력을 증대시키기 위하여 기재 표면을 AC 플라즈마 처리하여 개질시키는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 효과적인 내지문 특성을 갖기 위하여 상기 내지문 코팅 장치를 이용하여 증착되는 SiOx 박막의 두께는 5nm ~ 50nm 이고, 상기 불소화합물 증착층의 두께는 5nm ~ 50nm 인 것이 바람직하다.

본 발명은 내지문 코팅을 위하여 기존의 전자빔증착법 대신에 AC 플라즈마 법을 이용한 표면 개질과 SiOx 증착 및 열증착법을 이용한 불소화합물을 증착을 복합적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

열증착법의 경우, 불소화합물과 같은 내지문 물질을 증착할 수 있지만, 전자빔 방식으로 사용하는 경우 막 두께 제어가 어렵고 생산성이 낮다는 문제점이 있으며, 공자전 방식으로 사용하는 경우 SiO₂ 증착시 필라멘트의 온도가 너무 높고 균일성이 떨어진다는 문제가 있다.

한편 SiOx의 경우 스퍼터법으로도 코팅 가능하지만 기재의 사이즈가 커지면 기재의 중앙부와 모서리부의 스퍼터 타겟에 대한 상대적인 거리가 차이가 나므로 박막의 두께가 차이가 나는 문제가 있다.

즉, 폭200mm, 높이 300mm, 두께 0.7mm의 유리를 기재로 할 경우 4면으로 기재를 장착하면 기재의 중앙부와 모서리부는 지그축의 중심으로부터 41mm 거리차이가 발생한다. 또한, 스퍼터타겟으로부터 모서리가 60mm 이격되도록 장치를 구성하면 기재의 중앙부는 101mm 이격되게 되므로 모서리부와 중앙부의 이산화규소 박막의 두께는 거의 2배 이상 차이가 나게 된다.

이에, 본 발명에서는 산업계에 널리알려진 AC 플라즈마법을 내지문 코팅에 적용하여, SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 코팅하는 데 사용하였다. 예를 들어, 산소함유가스 예를 들면 산소 혹은 N₂O가스 중의 어느 하나와 Ar가스 그리고 헥사메틸다이실리옥산(HMDSO) 가스의 혼합분위기와 수십 mTorr 압력에서 두 개의 절연된 전극봉 사이에 수십 KHz의 주파수에 수 KV의 AC 전압을 인가하면 두 전극봉 사이에 글로우플라즈마가 생성되고 플라즈마를 통과하는 기재의 표면에 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 제작할 수 있다.

상기 방법은 기재의 형태에 크게 구애받지 않고 박막을 비교적 균일하게 코팅할 수 있기 때문에 앞서 살펴본 41mm 정도의 거리 차이뿐만 아니라, 기재 사이즈의 폭이 400mm로 증대되어 거리 차이가 82mm 정도가 되는 경우에도 박막을 균일하게 코팅할 수 있다.

본 발명에서는 상기에서 설명한 AC 플라즈마법 및 열증착법을 복합적으로 사용하여, SiO₂ 는 AC 플라즈마법으로 증착하고, 내지문 물질은 열증착 장치로 증착하였으며, 여기에 공자전 지그를 활용하여 생산성을 최대화시켰다.

또한, SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 형성시키기 전에, Ar가스 또는 산소 혹은 N₂O가스 중의 어느 하나나 이들의 혼합가스 분위기로 압력 수십mTorr 영역에서 두 개의 절연된 전극봉 사이에 수십KHz의 주파수에 수KV의 AC 전압을 인가하면, 두 전극봉 사이에 글로우플라즈마가 생성되게 되고, 플라즈마를 통과하는 기재의 표면이 플라즈마 처리되어 이후에 형성되는 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막과 기재와의 밀착력을 증대시킬 수 있다.

한편, 상기 내지문 코팅 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, ⅰ) 기재(1)를 부착시키기 위한 공자전하는 축에 위치한 지그(2), ⅱ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)를 표면 개질하고, SiOx을 코팅하는 AC 플라즈마 처리장치(3), ⅲ) 상기 플라즈마 처리 장치(3)에 가스를 공급하는 혼합가스공급장치(4), 및 ⅳ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)에 불소화합물을 증착하는 열증착 장치(5)를 포함하는 내지문 코팅 장치에 의해 구현될 수 있다.

이때, 상기 혼합가스공급장치(4)에서 공급되는 가스는 기재상에 SiOx을 코팅할 수 있는 것으로서, 바람직하게는 HMDSO (Hexamethyl disiloxane), 산소함유가스, 및 Ar가스를 포함할 수 있으며, 상기 지그(2)는 공자전하는 다수의 축에 설치되고, 상기 지그(2)의 측면에 기재들이 장착되는 것이 바람직하다.

종래의 전자빔증착법을 이용한 내지문 표면 코칭 방식은 도 1에서 볼 수 있듯이 기재를 상부에 장착하기 때문에 생산성이 낮았지만, 본 발명은 공전 및 자전하는 여러축에 지그를 설치하고 그 측면에 기재를 장착함으로써, 동일크기의 증착로에서도 내지문 코팅 수량을 비약적으로 증대시킬 수 있다.

예를 들어, 직경 1500mm, 높이 1600mm의 증착로의 경우, 32축의 자전축이 설치 가능하고 각 자전축의 피치는 125mm로 폭 60mm의 기재를 4면으로 세팅할 수 있으며 높이 1080mm의 유효 코팅존에 9단이 설치 가능하다. 상기 증착로를 종래 전자빔증착장치의 코팅시간과 같은 40분의 소요시간으로 1회 코팅시에 증착 가능한 수량은 32*4*9=1152개로서, 직경 2050mm 높이 1500mm의 전자빔 증착기의 생산량인 200개보다 5배 이상의 생산량이 증가하는 것을 알 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 내지문 고팅 방법의 일 실시예를 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있을 것이다.

[실시예]

도 3에 도시된 장치의 공자전 지그에 60*120*0.7t 두께의 코닝글라스사 시판 강화유리(고릴라유리)를 면당 9단으로 32축을 양면테이프를 이용하여 세팅한 후(4*9*32=1152개), 저진공펌프(미도시)를 이용하여 10mTorr까지 진공배기하고, 지그를 1RPM의 공전속도로 공자전 회전시켰다.

Ar가스와 산소, N₂O가스 중의 어느 하나나 이들의 혼합가스 분위기로 압력 20~30mTorr 영역에서 두 개의 절연된 전극봉 사이에 40KHz의 주파수에 4KV의 AC 전압을 3분 정도 인가하여, 두 전극봉 사이에 글로우플라즈마를 생성시키고 플라즈마를 통과하는 기재의 표면을 플라즈마 처리하여, 이후에 형성되는 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막과 기재와의 밀착력이 증대되도록 하였다. 이 후, 가스 투입을 중지하고 로내의 진공도를 10mTorr까지 배기시키고, 고진공펌프(미도시)로 로내진공도를 0.05mTorr까지 배기시켰다.

산소함유가스와 Ar 가스 그리고 HMDSO 가스의 혼합분위기로 압력 20~30 mTorr 영역에서 두 개의 절연된 전극봉 사이에 40KHz의 주파수에 4KV의 AC 전압을 3분정도 인가하여, 두 전극봉 사이에 글로우플라즈마를 생성시키고 플라즈마를 통과하는 기재의 표면에 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막이 증착되도록 하였다.

가스 투입을 중지하고 열증착기를 이용하여 필라멘트에 장착된 퍼풀루오로폴리에터 사일렌(perfluoropolyether silane PFPE-silane)이 함침된 타블레트를 3V, 700A에서 3분간 가열 증발시켜 기재표면에 증착시켜, 강화글라스 표면에 SiOx가 20nm 코팅되고 불소화합물이 20nm 코팅된 내지문표면을 제작하였다.

제작된 내지문 표면의 접촉각은 118도로 고발수성을 보였고 마찰계수는 0.17을 보여 우수한 내지문성을 보였으며, 스틸울로 문지르는 테스트, 염수테스트, 내완충액 테스트 등 일반적인 휴대폰의 신뢰성항목을 모두 만족시켰다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 내지문 코팅 방법은 기존의 전자빔증착법 대신에 AC 플라즈마법 및 열증착법을 복합적으로 사용하여 내지문 물질을 증착함으로써, 동급의 장비에서 종래의 전자빔증착법보다 수백% 이상의 생산성으로 내지문 표면을 제조할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

1 : 기재 2 : 지그
3 : 플라즈마 처리장치 4 : 혼합가스공급장치
5 : 열증착 장치 6 : 지그
7 : 이온빔 8 : 이산화 규소 증발용 도가니
9 : 불소화합물 증발용 도가니 10 : 도가니 회전 장치
11 : 전자빔 증발원

Claims

ⅰ) AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하는 단계, 및 ⅱ) 상기 SiOx 박막이 증착된 기재 표면에 열증착(Thermal evaporation)을 통해 불소화합물을 증착시키는 단계를 포함하는 내지문 코팅 방법.
제1항에 있어서,
SiOx 박막을 증착하기 전에, SiOx의 밀착력을 증대시키기 위하여 기재 표면을 AC 플라즈마 처리하여 개질시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 SiOx 박막의 두께가 5nm ~ 50nm 인 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 불소화합물 증착층의 두께가 5nm ~ 50nm 인 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 AC 플라즈마법을 이용하여 SiOx(x는 1.5-2.0) 박막을 증착하기 위하여, HMDSO(Hexamethyl disiloxane) 가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 방법.
ⅰ) 기재(1)를 부착시키기 위한 공자전하는 축에 위치한 지그(2), ⅱ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)를 표면 개질하고, SiOx을 코팅하는 AC 플라즈마 처리장치(3), ⅲ) 상기 플라즈마 처리 장치(3)에 가스를 공급하는 혼합가스공급장치(4), 및 ⅳ) 상기 지그(2) 상에 부착되어 공자전하는 기재(1)에 불소화합물을 증착하는 열증착 장치(5)를 포함하는 내지문 코팅 장치.
제6항에 있어서,
상기 혼합가스공급장치(4)에서 공급되는 가스가 HMDSO(Hexamethyl disiloxane), 산소함유가스 및 아르곤 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 장치.
제6항에 있어서,
상기 지그(2)가 공자전하는 다수의 축에 설치되고, 상기 지그(2)의 측면에 기재들이 장착되는 것을 특징으로 하는 내지문 코팅 장치.