KR101242591B1

KR101242591B1 - 지문방지층 증착방법

Info

Publication number: KR101242591B1
Application number: KR1020110048414A
Authority: KR
Inventors: 유흥상
Original assignee: 유흥상
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-03-19
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: KR20120130468A

Abstract

지문방지층 증착방법에 있어서, 챔버(10) 내에서 Si타겟 또는 SiO₂타겟을 스퍼터링하여 소재에 SiO₂ 박막층을 증착하는 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계와; 상기 SiO₂ 박막층 위에 thermal evaporation source로 Hydrophobic 물질을 증발시켜 지문방지박막층을 증착하는 내지문용 Hydrophobic 박막층 저항가열 증착단계;를 포함하는 것으로, 본 발명은 스퍼터링 방식과 저항가열방식을 함께 사용하여 유리 또는 필름에 지문방지층을 형성함으로써 챔버 내에 한 번에 제품을 많이 비치할 수 있고, 작업속도가 빠르고 경제적이며, 증착층의 품질이 양호하다는 현저한 효과가 있다.

Description

지문방지층 증착방법 {DEPOSITION METHOD OF ANTI-FINGER LAYER}

본 발명은 유리나 필름 위에 지문방지층을 형성하는 지문방지층 증착방법에 관한 것이다.

사용자가 직접 화면에 손을 닿게 되는 핸드폰과 같은 통신기기에 있어서는, 사용자의 부주의나 또는 터치스트린과 같은 손이 닿아야만 입출력이 되는 구조에서는 손이 닿게 되면 지문이 묻어 지저분해지며 또한 문자나 숫자 들을 인식하는데 곤란성이 있었다.

따라서 이러한 지문이 묻는 것을 방지하는 구성(AF : ANTI-FINGER)이 종래기술로 개발되고 있다.

종래기술인 공개특허공보 10-2006-0095442호 방오막 피복 수지 물품의 제조 방법에 종래기술로 기재된 바와 같이, 방오막의 기술로서, 일본 공개특허공보 평7-16940호에는, 이산화규소를 주로 하는 광학 박막을 갖는 광학 물품의 이 광학박막 상에 퍼플루오로알킬(메트)아크릴레이트와 알콕시실란기를 갖는 단량체의 공중합체의 박막을 형성하는 것이 알려져 있다.

일본 공개특허공보 2000-327818호에는, 퍼플루오로기 함유 트리에톡시실란을 용질로 하는 용액에, 퍼플루오로기 함유 인산에스테르를 촉매로서 첨가한 코팅제를, 표층부에 SiO₂ 층을 갖는 반사 방지막을 갖는 광학 물품의 이 반사 방지막 상에 도포하여 방오층을 형성하는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-188102호에는, 투명 필름 기재 상면에 반사 방지층을 갖는 반사 방지 필름의 최상층에, 퍼플루오로폴리에테르기 함유 실란커플링제를 진공 증착에 의해 막을 형성하여 방오층을 형성하는 것이 제안되어 있다.

또, 일본 공개특허공보 평11-71682호에는, 표면을 미리 산소를 함유하는 플라즈마 또는 코로나 분위기에서 처리하여 친수성화하거나, 또는 기재 표면을 산소를 함유하는 분위기 속에서 200 ~ 300 ㎚ 부근 파장의 자외선을 조사하여 친수성화 처리를 한 플라스틱 기재의 표면에, 실리콘알콕시드 (또는, 그 가수 분해물의 단량체 또는 19 량체 이하의 중합체), 플루오로알킬기 함유 실란 화합물 및 산을 함유하는 용액을 도포하고, 그 후 건조시켜 발수성 피막을 형성하는 발수성 물품의 제조 방법이 기재되어 있다.

그리고 공개특허공보 10-2009-0056913호에는 종래기술로서 UV 경화형 관능기 함유 바인더, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물, 광개시제 및 나노 미립자를 포함하는 코팅 조성물에 관한 기술이 종래기술로 기재되어 있고, 구체적인 기재로서 2회 코팅방식으로 내마모 코팅층 위에 내오염성을 부여하는 코팅층을 별도로 형성하는 방법이 있으며, 일본국 특개평07-16940에는 실리카가 주성분인 저반사층 위에 퍼플루오로기를 가지는 아크릴레이트와 실리카의 공중합체를 별도로 코팅하는 방법이 기재되어 있다. 이와 같은 방법은 필름 표면의 러빙시에도 내오염 특성이 지속되는 효과는 있으나, 이를 위해서는 내마모 코팅층에 내오염층의 물질과 반응할 수 있는 결합기가 있어야 하는 제약이 있으며, 2회 코팅방식으로 생산됨에 따라 제조 경비가 상승하는 문제가 있다. 또한, 지문 등의 오일 성분 등이 지속적으로 묻을 경우, 오일이 막으로 침투하여 막 특성이 급격히 저하되는 문제를 개선할 수 없다는 기재가 있다.

그러나 종래의 지문방지(AF) 증착을 위한 기존의 증착 방식은 저항가열식 혹은 전자총 방식을 사용하였으며, 이 방식은 샘플을 거치하는 기판이 챔버 윗면에 설치되어야 하므로 작업 능률이 떨어지고 양산 수량을 증가하기에 구조적인 한계가 있었으며, 증착층의 품질이 양호하지 못한 단점이 있었다.

따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 스퍼터링 방식과 저항가열방식을 함께 사용하여 지문방지층을 형성함으로써 챔버 내에 한 번에 제품을 많이 비치할 수 있고, 작업속도가 빠르고 경제적이며, 증착층의 품질이 양호한 지문방지층 형성방법을 제공하고자 하는 것이다.

지문방지층 증착방법에 있어서, 챔버(10) 내에서 Si타겟을 스퍼터링하여 O₂ gas와 반응시켜 SiO₂ 막을 증착하는 반응성 스퍼터링 (Reactive Sputtering) 방식, 또는 직접 SiO₂ 타겟을 스퍼터링하여 소재에 SiO₂ 박막층을 증착하는 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계와; 상기 SiO₂ 박막층 위에 텅스텐 보트(Tungsten Boat)를 이용한 저항가열 (thermal evaporation) 방식으로 지문방지 (AF;Anti-Finger) 물질을 증발시켜 지문방지박막층을 증착하는 소수성 (Hydrophobic) 박막층 저항가열 증착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 스퍼터링 방식과 저항가열방식을 함께 사용하여 유리 또는 필름에 지문방지층을 형성함으로써 챔버 내에 한 번에 제품을 많이 비치할 수 있고, 작업속도가 빠르고 경제적이며, 증착층의 품질이 양호하다는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 내부개략도
도 2는 본발명의 Sputte rmodule, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 절개개략도
도 3은 본발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 분해개략도
도 4는 본발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 평면개략도
도 5는 도 4의 부분확대도
도 6은 본발명의 텅스텐 보우트(Tungsten boat) 설치 방법에 대한 도면
도 7은 본발명의 써멀 소스(Thermal Source) 개략도
도 8은 본발명의 써멀 소스(Thermal Source) 조립도

본 발명은 지문방지층 증착방법에 관한 것으로, 지문방지층 증착방법에 있어서, 챔버(10) 내에서 Si타겟 또는 SiO₂타겟을 스퍼터링방법에 의하여 피증착물 소재 표면에 SiO₂ 박막층을 증착하는 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계와; 상기 SiO₂ 박막층 위에 저항가열식 증발원(thermal evaporation source)을 사용하여 지문방비 소수성 (Hydrophobic)(60) 물질을 증발시켜 지문방지박막층을 증착하는 내지문용 소수성 (Hydrophobic) 박막층 저항가열 증착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계는 스퍼터링 전단계로서, 선형 이온 소스(Linear ion source)(50)를 사용하여 아르곤 이온으로 소재 표면을 에칭하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 내부개략도, 도 2는 본 발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 절개개략도, 도 3은 본 발명의 Sputter module, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 분해개략도, 도 4는 본 발명의 Sputter moduls, Linear ion source 및 Thermal evaporation source가 설치된 진공증착장치 평면개략도, 도 5는 도 4의 부분확대도, 도 6은 본 발명의 텅스텐 보우트(Tungsten boat) 설치 방법에 대한 도면, 도 7은 본 발명의 저항가열식 증발원(Thermal evaporation source) 개략도, 도 8은 본 발명의 저항가열식 증발원(Thermal evaporation source) 조립도이다.

본 장치는 기존의 sputter 증착 방식에 chamber 중앙에 AF 증착을 위한 저항가열식 증발원(thermal evaporation source)을 장착함으로써 SiO₂와 AF 증착을 효율적으로 구현 할 수 있다.

Linear ion source는 chamber 벽면에 설치하여 Ar을 이용한 sample의 전처리 (pre - treatment) 공정과 etching 공정을 수행한다.

그리고 본 발명에서 사용되는 스퍼터링 방법은 관용의 스퍼터링(sputtering) 기술을 말하는 것으로, 구체적으로 설명하면 스퍼터링(sputtering)이란 plasma 상태에서 형성된 Ar 양이온(positive ion)이 sputter module에 장착된 cathode에 인가된 전기장에 의해 cathode 위에 놓여있는 target 쪽으로 가속되어 target과 충돌함으로써 target을 구성하고 있는 원자가 튀어나오는 현상이다.

이 스퍼터링은 가열과정이 없기 때문에 텅스텐과 같은 고용점 금속이라도 증착이 가능하다. 일반적인 진공증착에서는 금속을 고온으로 가열하여 증발시키기 때문에 합금인 경우 그 성분 금속 각각의 증기압이 서로 달라 문제가 생긴다. 그러나 스퍼터링은 금속뿐만 아니라 석영 등 무기물이라도 박막을 용이하게 만들 수 있다.

스퍼터링 장치는 간단한 2극 전극으로 구성되어 있으며 아르곤(Ar) 가스를 흘리면서 글로우(glow) 방전을 시킨다. 증착하고자하는 물질을 원형 또는 직사각형의 타겟(target)으로 만들어 여기에 음의 고전압을 인가하면 Ar+ ion의 충돌에 의해 튀어나온 타겟 원자가 마주 보고 있는 기판에 쌓여 박막이 형성된다.

스퍼터링은 진공증착과 비교하면 날아가는 타깃 원자의 속도가 100배 정도 빠르기 때문에 박막과 기판의 부착강도가 크다. 2극 스퍼터링 이외에 기판과 타깃 사이에서 음극과 양극으로 플라즈마를 발생시키는 4극 스퍼터링 방식, 그리고 고주파를 이용하는 RF 방식, 최근에는 전기장 이외에 자기장을 이용한 마그네트론 스퍼터링 방식 등이 있다.

그리고 상기 스퍼터링방식과 저항가열방식에 대한 기본원리는 본출원인인 기 출원하여 등록받은 등록번호 20-0185068에는 스퍼터링방식과 저항가열방식의 기본 원리에 대하여 기재되어 있다. 그 구성을 인용하면, 스퍼터링되는 타겟은 sputter module의 cathode에 clamp로 장착되어 있다.

여기서 상기 이베퍼레이터는 저항가열식 또는 전자빔 방식으로 코팅물질을 용융증발시켜 코팅하고, 상기 스퍼터링 타겟은 코팅물질을 스퍼터하여 비산시켜 피증착물를 증착하게 된다.

상기 저항 가열방식은 저항체에 전류를 흘려 주울열을 발생하는것을 이용한 가열방식을 사용한다. 여기서는 물체에 직접 전류를 흘려서 가열하는 직접식과 발열체의 열을 복사 대류 전도 등으로 피가열물에 전달하는 간접식의 양자 방식을 모두 채택할 수 있다.

플라즈마 또는 글로우 방전은 상기한 방전 수단 사이에서 상기한 불활성 주입가스와 전원 공급장치으로부터 공급된 고압 전압의 스파크에 의해서 플라즈마 또는 글로우 방전대가 형성된다. 이러한 상태에서 상기 내통이 회전하면서 치구에 안착되어 있는 피코팅체의 코팅부위에 상기한 방전대를 거치면서 에칭이 이루어지고, 이와 동시에 스퍼터링 타겟 및 이베퍼레이터에 의해서 용융된 코팅물질이 비산 또는 스퍼터되어 상기한 피증착물에 다층의 박막이 형성되게 된다.

피증착물의 증착 공정을 요약하면, 증착하고자 하는 기판(피증착물)을 내통의 치구에 장착한 후, 진공배기 장치를 통하여 진공증착 챔버를 진공배기하고, 챔버 내부가 일정한 진공상태에 도달하면 치구가 장착된 내통을 회전시켜 피증착물의 증착할 부분이 상기 스퍼터링 타겟 또는 이베퍼레이터로부터 용융 비산 또는 스퍼터되는 증착물질이 피증착물 표면에 균일하게 증착이 이루어지는 것이 일반적인 방법이다.

한편, 본 발명의 증착 공정은 여러 가지 조합이 가능하여 각 공정의 역할은 다음과 같다.

1. 에칭(Etching)은 선형 이온 소스(Linear ion source)를 사용하여 아르곤 양이온(Ar positive ion)으로 피증착물의 표면을 에칭한다.

2. Si 스퍼터링(Sputtering) 공정은 아르곤 가스(Ar gas)와 O₂ gas를 적절한 비율로 동시에 주입하고 Si target을 스퍼터링함으로서 Si와 O₂가 반응하여 SiO₂ 박막을 증착한다.

3. Evaporating Hydrophobic 공정은 Si와 O₂의 반응성 스퍼터링에 의해 증착된 SiO₂ 박막 위에 thermal source를 사용하여 AF를 증착한다.

4. 반전(Reversing substrate)공정은 피증착물이 거치된 기판을 수직축을 기준으로 180°회전하는 것이다.

조합 1은 에칭→반전→에칭→SiO₂ 스퍼터링→반전→SiO₂ 스퍼터링→Hydrophobic저항가열증발증착→반전→Hydrophobic 저항가열증발증착의 과정을 거친다.

조합 2는 에칭→SiO₂ 스퍼터링→Hydrophobic저항가열증발증착→반전 →에칭→SiO₂ 스퍼터링→Hydrophobic 저항가열증발증착의 과정을 거친다.

조합 3은 에칭→SiO₂ 스퍼터링→반전→에칭→SiO₂ 스퍼터링→Hydrophobic 저항가열증발증착→반전→Hydrophobic 저항가열증발증착의 과정을 거친다.

본 발명의 기본 공정에 대해 기술하면, 우선 챔버 측면에 수직 방향으로 설치된 스퍼터를 사용하여 SiO₂를 증착한다. 증착이 완료되면 AF 증착을 위하여 기판을 180°반전한 다음 챔버 중앙에 설치된 저항 가열식 증발원을 사용하여 AF 물질을 증착한다.

경우에 따라서는 위의 공정을 기본으로 하여 SiO₂ 증착 전에 선형 이온 소스(linear ion source)를 사용한 전처리 공정을 추가 할 수 있다. 이 공정은 선형 이온 소스(linear ion source)에서 방출된 Ar+ ion을 소재 표면에 조사시켜 그 영향으로 표면의 전자배치 등의 성질을 변화시킴으로써 이후 증착되는 SiO₂ 등의 물질을 기존 방법인 저항가열 방식 또는 전자총 방식에 비하여 견고하고 원활하게 증착 할 수 있도록 하여준다.

피증착물이 거치되는 기판(substrate) 구조는 크게 2 가지로 구분된다. 우선 모든 소재가 챔버 벽면을 향하는 설치 방식인 공전(revolution) 방식이 있다.

이 방식은 먼저 SiO₂를 증착한 후 기판을 180°반전시켜 AF 를 증착하는 방식이다. 경우에 따라서 SiO₂ 증착 이전에 선형 이온 소스(linear ion source)를 사용하여 에칭공정을 추가 할 수 있다.

나머지 방식은 공, 자전(revolution - rotation) 방식이다.

이 방식은 자전하는 소형의 기판 회전 장치를 공전하는 장치에 설치하여 소재가 자전과 공전을 동시에 할 수 있는 방식이다. 이 방식의 장점은 일반적인 공전 방식에 비하여 장입가능한 수량이 증가함으로서 대량 양산에 적합한 방식이다.

이 경우에는 반전을 할 필요가 없으므로 SiO₂ 증착 후 AF 물질을 증착한다. 이 경우에도 SiO₂ 증착 전 선형 이온 소스(linear ion source)를 사용한 에칭 공정을 추가 할 수 있다.

AF 물질을 증착하기 위하여 기존의 저항 가열식 방법 또는 전자총 방법을 사용할 경우 증발된 물질이 챔버의 상부로 향하게 된다. 따라서 본 발명에서는 AF 물질이 챔버 중앙에서 벽면으로 향하도록 기존의 보트(boat) 2개를 아래 위로 포개어 설치한다.

즉, 도 7, 8에서 알 수 있는 바와 같이 두 개의 구리 재질의 서포트 사이에서 구리 재질의 클램프에 의해 결합되는 기존 텅스턴 재질의 보트(boat)를 아래 위로 포개어 설치하면 그 내부에서 증발된 AF 물질이 위로 가지 못하고 양 측면으로 분출된다. 따라서 증발된 물질들이 챔버의 수직방향으로 장착된 기판의 소재 표면에 증착된다.

따라서 본 발명은 스퍼터링 방식과 저항가열방식을 함께 사용하여 유리 또는 필름에 지문방지층을 형성함으로써 챔버 내에 한 번에 제품을 많이 비치할 수 있고, 작업속도가 빠르고 경제적이며, 증착층의 품질이 양호하게 된다.

10 : 챔버
50 : 선형 이온 소스(Linear ion source)
60 : 지문방지 소수성(Anti-Finger Hydrophobic) 물질
70 : 보트 80 : 클램프
90 : 지지대 100 : 스퍼트
110 : 저항가열식 증발원

Claims

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챔버(10) 내에서 Si타겟 또는 SiO₂타겟을 스퍼터링방법에 의하여 피증착물 소재 표면에 SiO₂ 박막층을 증착하는 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계와; 상기 SiO₂ 박막층 위에 저항가열식 증발원(thermal evaporation source)을 사용하여 지문방비 소수성 (Hydrophobic)(60) 물질을 증발시켜 지문방지박막층을 증착하는 내지문용 소수성 (Hydrophobic) 박막층 저항가열 증착단계;를 포함하는 지문방지층 증착방법에 있어서,
상기 SiO₂ 박막층 스퍼터링 증착단계는 스퍼터링 전단계로서, 선형 이온 소스(Linear ion source)(50)를 사용하여 증착 전 아르곤양이온으로 피증착물 표면을 에칭하여 AF 증착을 원활하게 하는 전처리 (Pretreatment) 단계;를 더 포함하며,
또한, 상기 소재가 설치된 기판을 수직축을 기준으로 180°회전하여 반전하여 증착하는 것을 특징으로 하는 지문방지층 증착방법