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KR20150129703A - 투명한 스크래치 저항성 윈도우를 생성하기 위하여 산소 분위기에서 알루미늄 공급원을 사용하여 기판에 알루미늄 산화물을 성장시키는 방법 - Google Patents

투명한 스크래치 저항성 윈도우를 생성하기 위하여 산소 분위기에서 알루미늄 공급원을 사용하여 기판에 알루미늄 산화물을 성장시키는 방법 Download PDF

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KR20150129703A
KR20150129703A KR1020157024100A KR20157024100A KR20150129703A KR 20150129703 A KR20150129703 A KR 20150129703A KR 1020157024100 A KR1020157024100 A KR 1020157024100A KR 20157024100 A KR20157024100 A KR 20157024100A KR 20150129703 A KR20150129703 A KR 20150129703A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transparent
substrate
aluminum
aluminum oxide
resistant
Prior art date
Application number
KR1020157024100A
Other languages
English (en)
Inventor
조나단 비. 레빈
존 피. 씨랄도
Original Assignee
루비콘 테크놀로지, 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루비콘 테크놀로지, 주식회사 filed Critical 루비콘 테크놀로지, 주식회사
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Abstract

예컨대 시계 액정, 휴대폰, 테블릿 컴퓨터, 개인용 컴퓨터 및 이와 유사한 것과 같은 소비재 및 휴대 장치에 사용하기 위해 투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막으로 구성된 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하도록 유리와 같은 기판을 알루미늄 산화막으로 코팅하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템 및 방법은 반응성 열 증착 기술을 포함할 수 있다. 반응성 열 증착 기술의 장점은 임의의 높은 산소 압력을 이용할 수 있고, 기판의 표면에서 더 높은 알루미늄 성장 속도가 가능하며, 결과적으로 저비용의 공정이 가능하다는 것을 포함한다. 이러한 반응성 열 증착 공정의 다른 장점은 종래의 반응성 스퍼터링 기술에서 일반적으로 볼 수 있는 전기장을 이용하지 않는다는 것이다.

Description

투명한 스크래치 저항성 윈도우를 생성하기 위하여 산소 분위기에서 알루미늄 공급원을 사용하여 기판에 알루미늄 산화물을 성장시키는 방법{METHOD OF GROWING ALUMINUM OXIDE ONTO SUBSTRATES BY USE OF AN ALUMINUM SOURCE IN AN OXYGEN ENVIRONMENT TO CREATE TRANSPARENT, SCRATCH RESISTANT WINDOWS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 3월 15일자로 출원된 미국 가출원 제61/790,786의 우선권 및 이익을 주장하며, 그 명세서 전체를 본 명세서에 참조로 통합한다.
본 발명은 투명한 스크래치 저항성의 표면을 제공하기 위해 알루미늄 산화물의 층을 재료(예컨대, 기판)에 코팅하기 위한 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.
유리를 사용하는 것과 관련하여, 예컨대 전자 공학 분야에 적용하는 것을 포함하는 수많은 적용 분야가 있다. 예컨대 휴대폰 컴퓨터와 같은 다수의 휴대 장치는 터치 스크린으로 구성될 수 있는 유리 스크린을 채용할 수 있다. 이러한 유리 스크린은 파괴되거나 스크래치가 생기기 쉽다. 몇몇 휴대 장치들은 표면 스크래치 또는 균열 발생을 감소시키기 위하여 이온 교환 유리와 같은 강화 유리를 사용한다.
그러나, 더욱 강하고 스크래치 저항성이 높은 표면은 현재 이용가능한 재료를 능가하여 향상된 것이어야 한다. 현재 공지되고 이용 가능한 것을 능가하는 강한 표면은 스크래치 및 균열의 발생을 더욱더 감소시켜야 한다. 스크래치 및 균열 발생을 감소시키는 것은 더욱 긴 제품 수명을 제공할 것이다. 또한, 유리를 기반으로 하는 다양한 제품, 특히 사용자에 의해 빈번하게 취급되며 무심코 떨어뜨리기 쉬운 제품의 유효 수명의 급격한 손실을 초래하는 것을 감소시키는 것이 유익하다.
현재, 유리 또는 다른 투명한 기판에 박막 알루미늄 산화물을 채용하는 공지된 제품은 존재하지 않는다. 알루미늄 산화물을 화학 증착 성장시키기 위한 방법은 제시되었지만, 이러한 방법은 완전 사파이어 윈도우와 같이 지나치게 비용이 높다. 이온 교환 유리는 표면 스크래치 및 스크린을 균열시키는 경향을 감소시켜 많은 휴대 장치에 사용되고 있는 강화 유리이다. 그러나, 이러한 제품에서도 파괴 및 스크래치가 쉽게 발생할 수 있다.
종래의 스퍼터링 기술은 알루미늄 산화물을 성장시키는 문제를 빈번하게 나타내는데, 예컨대 챔버 안의 산소 분위기의 사용은 알루미늄을 기생적으로 산화시키는 경향을 보일 수 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위하여, 제조자는 더 낮은 산소 압력을 사용할 수 있다. 그러나, 낮은 압력을 사용하는 것에 따른 문제는 성장 속도 또는 증착 피막의 품질에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다는 것이다.
저렴한 비용으로 우수한 성능, 예컨대 균열 및 스크래치에 대한 우수한 저항성을 부여하는 향상된 특성을 제공하는 방법 및 구성이 유익할 것이다.
본 발명의 비제한적인 실시예의 일례에 따라, 개선된 투명한 스크래치 저항성의 표면을 제공하기 위해 알루미늄 산화물의 층을 재료(예컨대, 기판)에 코팅하기 위한 시스템, 방법 및 장치가 제공된다.
하나의 관점에서, 산소 분압을 생성하는 챔버, 챔버 내에 투명 기판을 지지 또는 고정하는 장치, 챔버 내로 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 방출하여 투명 기판의 표면 상에 알루미늄 산화막을 생성하도록 산소와 반응하는 증착 빔을 생성하는 장치를 포함하는 스크래치 저항성(scratch-resistant) 및 파쇄 저항성(shatter-resistant) 매트릭스를 생성하기 위한 시스템이 제공된다.
하나의 관점에서, 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은 투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막을 포함하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스(matrix)를 생성하기 위하여 투명한 파쇄 저항성 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자에 노출시키는 단계와 파괴 또는 스크래치에 대항하기 위한 강화된 투명한 파쇄 저항성 기판을 제공하는 기설정된 파라미터에 기초하는 상기 노출을 중지시키는 단계를 포함한다.
하나의 관점에서, 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은 제1 부분 및 제2 부분으로 구성된 챔버의 두 부분에 산소 분압을 생성하는 단계, 제1 부분에 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 제공하는 단계, 투명한 파쇄 저항성 타겟 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자로부터 보호하도록 챔버의 제2 부분에 배치된 투명한 파쇄 저항성 타겟 기판에 대한 보호를 제공하는 단계, 투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막을 포함하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위하여 기설정된 안정적인 분압이 달성될 때 투명한 타겟 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자에 노출되게 보호를 제거하는 단계, 기설정된 파라미터에 기초하여 노출을 중지시키는 단계를 포함하며, 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막은 투명한 파쇄 저항성 타겟 기판의 두께의 1% 미만이며, 파괴 또는 스크래치 저항성의 특성을 향상시키기 위한 강화된 투명한 파쇄 저항성 기판을 제공한다.
하나의 관점에서, 투명한 파쇄 저항성 기판과 투명한 파쇄 저항성 기판에 증착된 알루미늄 산화막을 포함하는 기판이 제공되며, 투명한 파쇄 저항성 기판 및 증착된 알루미늄 산화막은 파괴 또는 스크래치에 대한 저항성을 갖는 투명한 파쇄 저항성 윈도우를 제공하는 매트릭스를 생성한다. 투명한 파쇄 저항성 기판은 붕소 실리케이트 유리(boron silicate glass), 알루미늄 실리케이트 유리(aluminum-silicate glass), 이온 교환 유리(ion-exchange glass), 석영(quartz), 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ : yttria-stabilized zirconia) 및 투명 플라스틱 중의 하나를 포함할 수 있다. 하나의 관점에서, 최종적인 윈도우는 두께가 약 2 mm 이하일 수 있고, 윈도우는 사파이어보다 작은, 약 350 GPa(기가파스칼) 미만의 영률(Young's Modulus value)을 갖는 파쇄 저항성을 구비한다. 하나의 관점에서, 증착된 알루미늄 산화막의 두께는 투명한 또는 반투명한 기판의 두께의 약 1% 미만일 수 있다. 하나의 관점에서, 증착된 알루미늄 산화막의 두께는 대략 10 ㎚ 내지 5 ㎛ 사이일 수 있다.
하나의 관점에서, 투명한 파쇄 저항성 매체 및 투명한 파쇄 저항성 매체에 증착된 알루미늄 산화막을 포함하는 윈도우가 제공되며, 투명한 파쇄 저항성 매체 및 증착된 알루미늄 산화막은 파괴 또는 스크래치에 대한 저항성을 갖는 투명한 파쇄 저항성 윈도우를 제공하는 매트릭스를 생성하고, 최종적인 윈도우의 두께는 약 2 mm 이하이며, 투명한 파쇄 저항성 윈도우는 사파이어보다 작은 약 350 GPa 미만의 영률을 갖는 파쇄 저항성을 구비한다.
본 발명의 추가의 특징, 이점 및 실시예들은 상세한 설명 및 도면들을 고려하여 설명되거나 명백하게 될 것이다. 더욱이, 전술한 발명의 내용 및 이하의 상세한 설명 및 도면은 예시적인 것이며, 본 발명의 청구범위를 제한함이 없이 추가의 설명을 제공하려는 것이다.
첨부 도면들은 본 발명을 더 이해하도록 하기 위한 것으로서, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명의 실시예들을 도시하여 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다. 본 발명 및 본 발명의 실시 가능한 여러 가지 방식들의 기본적인 이해에 필요할 수 있는 것보다 더 상세히 본 발명의 구조적인 세부 사항들을 도시하기 위한 어떠한 시도도 이루어지지 아니하였다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 반응성 열 증착을 실행하기 위한 시스템의 일례를 도시한 블록 선도이다.
도 2는 본 발명의 원리에 따라 구성된 반응성 열 증착을 실행하기 위한 시스템의 일례를 도시한 블록 선도이다.
도 3은 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위해 본 발명의 원리에 따라 실행되는 일례의 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 이하의 상세한 설명에서 더욱 상세하게 설명된다.
본 발명 및 본 발명의 여러 가지 특징과 유익한 세부 사항들은 첨부 도면에서 기재 및/또는 도시되어 있으며, 이하의 상세한 설명에서 설명되는 비제한적인 실시예들을 참조하여 더 상세하게 설명된다. 도면에 도시된 특징들은 반드시 일정한 척도에 의하여 작도된 것은 아니며, 한 가지 실시예의 특징은, 본 명세서에서 명시적으로 언급하지 않더라도, 숙련된 기술자가 인식하는 바와 같이 다른 실시예들에도 이용될 수 있다는 점을 유의하여야 한다. 본 발명의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위하여, 공지된 구성 성분들 및 처리 기법들에 대한 설명들은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 실시예들은 단지 본 발명을 실시할 수 있는 방식들을 용이하게 이해하도록 하고, 통상의 기술자들이 본 발명의 실시예들을 실행하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 따라서, 본 명세서 중의 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해하여서는 아니 된다. 더욱이, 동일한 참조 번호들은 각 도면들에 걸쳐 유사한 부분들을 나타낸다는 점에 유의하여야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "포함하는" 및 이들의 변형들은, 달리 명시하지 아니하는 한, "포함하지만, 이에 한정되지 않음"을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "하나의"는, 달리 명시하지 아니하는 한, "하나 이상"을 의미한다.
서로 연통하는 장치는, 달리 명시하지 아니하는 한, 서로 계속 연통하는 것일 필요는 없다. 또한, 서로 연통하는 장치는 직접적으로 또는 하나 이상의 매개체를 통해 간접적으로 연통할 수 있다.
공정 단계, 방법 단계, 알고리즘 또는 동종의 것들은 순차적인 순서로 설명될 수 있으나, 그러한 공정, 방법 및 알고리즘은 별도의 순서로 작용하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 설명될 수 있는 단계들의 어떤 순차 또는 순서는 단계들이 반드시 그 순서로 수행되어야 한다는 요건을 나타내는 것이 아니다. 본 명세서에서 설명된 공정 단계, 방법 단계 또는 알고리즘은 임의의 실용적인 순서로 수행될 수 있다. 게다가, 어떤 단계들은 동시에 수행될 수도 있다. 몇몇 응용에서는 모든 단계들이 필요하지는 않을 수도 있다.
본 명세서에서 단일한 장치 또는 물품을 설명할 경우, 단일한 장치 또는 물품 대신에 2개 이상의 장치 또는 물품이 사용될 수 있다는 것은 자명하게 될 것이다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 2개 이상의 장치 또는 물품을 설명할 경우, 2개 이상의 장치 또는 물품 대신에 단일한 장치 또는 물품이 사용될 수 있다는 것도 자명하게 될 것이다. 장치의 기능 또는 특징들은 그러한 기능 또는 특징들을 구비하는 것으로 명시되지 않은 한 개 이상의 다른 도구에 의하여 대체하여 구현될 수 있다.
이하의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 원리에 따라 실행되는 반응성 열 증착은, 반응성 스퍼터링을 포함한 종래의 공지된 방법을 능가하는 장점 및 개선을 제공한다. 더욱이, 완전 사파이어 윈도우와 대조적으로 알루미늄 산화막의 이용은 어렵고 비용이 많이 드는 사파이어의 절단, 연삭 또는 연마에 대한 필요성을 생략하는 것에 의해 추가적인 비용 절감을 제공한다.
본 발명의 하나의 관점에 따라, 유리, 석영 또는 이와 유사한 것과 같은 투명한 파쇄 저항성 기판(120)은 스테이지(10)에 놓여져 진공 챔버(102) 내에서 가열될 수 있다. 공정 가스는 제어된 분압이 달성되도록 진공 챔버(102) 내로 유동하게 허용된다. 이러한 가스는 원자 또는 분자 형태로 산소를 포함할 수 있고, 또한 아르곤과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 원하는 분압이 달성될 때, 기판(120)이 알루미늄 원자의 증착 빔(115)에 노출되도록 알루미늄 원자의 증착 빔(115)이 도입될 수 있다. 증착 빔(115)은 구름과 같은 빔이 될 수 있다. 알루미늄 산화막(121) 코팅과 투명한 파쇄 저항성 기판(120)을 포함하는 매트릭스는 본 발명의 원리에 따라 실행되는 반응성 열 증착을 통해 제조된다. 본 발명의 원리에 따라, 처리 공정 파라미터 및 기간에 따라 수 나노미터 내지 수백 마이크론 두께의 증착층이 얻어질 수 있다. 공정 기간은 수 분 내지 수 시간이 될 수 있다. 알루미늄 원자 플럭스(flux) 및 산소 분압을 제어함으로써, 코팅 피막의 특성은 피막 스크래치 저항성을 최대화하도록 맞춰질 수 있다.
도 1은 반응성 열 증착을 실행하도록 구성된 시스템(200)의 일례를 도시한 블록 다이어그램이며, 시스템(200)은 본 발명의 원리에 따라 구성된다. 본 발명의 원리에 따라, 시스템(200)은 재료(예컨대, 유리, 석영, 투명 플라스틱 또는 이와 유사한 것일 수 있는 기판(120))를 알루미늄 산화막(121)으로 코팅하기 위하여 사용될 수 있다. 시스템(200)은 유리 또는 다른 기판에 매우 단단하고 우수한 스크래치 저항성의 표면을 제조하기 위해 채용될 수 있다. 예컨대, 시스템(200)은 소다 석회 유리, 붕소 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 투명 플라스틱 등의 재료, 또는 다른 파쇄 저항성 투명 윈도우 재료를, 단단하고 파괴 저항성 및 스크래치 저항성의 표면이 유리한 적용에 사용하기 위한 우수한 제품이 되게 하는 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막이 피복된 파쇄 저항성 벌크 윈도우를 포함하는 매트릭스로 변화하도록 사용될 수 있다. 이러한 적용에는 예컨대 소비자 장치, 광학 렌즈, 시계 액정, 전자 장치 또는 과학 기기 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 최종적인 매트릭스 표면(121)에 의해 제공되는 장점은 종래의 비처리 유리, 플라스틱 등과 같은 현재 사용되는 재료와 비교하여 예컨대 개선된 스크래치 저항성, 균열에 대한 높은 저항성 등의 뛰어난 기계적 성능을 포함한다. 또한, 전체 사파이어 윈도우(즉, 전부 사파이어로 이루어진 윈도우) 대신에 유리 등의 기판에 코팅된 알루미늄 산화물을 이용함으로써, 비용이 실질적으로 감소 될 수 있고 광범위한 소비자 사용을 위해 이용가능한 제품을 만들 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 그 안에 분자 또는 원자 형태의 산소를 함유한 공정 가스(135)의 분압이 생성되는 진공 챔버(102)를 포함할 수 있다. 시스템은 스테이지(110), 공정 가스 유입구(125), 가스 배출구(130)를 포함할 수 있다. 스테이지(110)는 열원(123)에 의해 가열(또는 냉각) 되도록 구성될 수 있다. 스테이지(110)는 x-축으로 회전 가능하고 이동 가능하도록, y-축으로 이동 가능하도록 및/또는 z-축으로 이동 가능하도록 구성되는 것을 포함하여, 3차원 공간의 임의의 하나 이상의 차원으로 이동하도록 구성될 수 있다.
기판(120)은 스테이지(110) 상에 놓일 수 있다. 기판(120)은 평면 재료 또는 비평면 재료일 수 있다. 기판(120)은 처리를 받게 되는 하나 이상의 표면을 가질 수 있다. 기판은 소다 석회 유리, 붕소 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 투명 플라스틱, 또는 다른 파쇄 저항성 투명 윈도우 재료일 수 있다. 일부 응용에서 기판(120)은 다중 차원으로, 예컨대 매트릭스 생성 공정에 의해 처리될 수 있는 3차원으로 배향된 표면들을 포함하여 실시될 수 있다.
반응성 열 증착 공정을 실행하기 위한 시스템(200)은 알루미늄(107)이 증발하기 시작하는 지점까지 가열될 수 있는 실질적으로 순수한 알루미늄(107)을 수용하는 도가니(106)를 포함할 수 있다. 알루미늄(107)은 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자의 제어된 빔(115)을 만들기 위해 활성화된 알루미늄 원자를 생성하도록 사용될 수 있다. 증착 빔(115)에 대한 기판(120)의 방위 또는 위치를 조정하는 것은 기판(120)에 활성화된 알루미늄 원자 및 알루미늄 산화물 분자의 노출량을 조정할 수 있다. 이것은 또한 기판(120)의 선택적 또는 추가적 섹션에 알루미늄 산화물의 코팅을 허용할 수 있다.
시스템(200)은 개방 및 폐쇄하도록 형성된 개구 또는 셔터와 함께 구성될 수 있는 칸막이(140)를 포함할 수 있다. 칸막이(140)는 챔버 내에 제1 부분(136)과 제2 부분(137)의 두 개 부분을 형성할 수 있다. 제1 부분(136)은 실질적으로 순수한 알루미늄을 포함할 수 있다. 제2 부분(137)은 스테이지(110) 및 기판(120)을 포함할 수 있다. 칸막이(140)는 제1 부분(136)의 활성화된 알루미늄 원자 및 알루미늄 산화물 분자가 너무 이르게 제2 부분(137)에 접근하는 것을 방지하는 두 개의 개별적인 섹션(136, 137)을 생성하도록 구성된다. 알루미늄(107)이 공정의 제1 스테이지 중에 가열되는 동안 기판(120)은 칸막이(140) 및 폐쇄된 셔터(145)에 의해 알루미늄(107)으로부터 분리되어 있을 수 있다. 칸막이(140) 및 폐쇄된 셔터(145)는 알루미늄(107) 증기 및/또는 알루미늄 산화물 증기가 너무 이르게 기판(120)에 도달하는 것을 방지한다. 일단 알루미늄(107)을 위한 충분한 온도(예컨대, 대략 1350℃)에 도달하면, 산소가 가스 유입구(125)로부터 진공 챔버(102) 내로(즉, 양쪽 부분(136, 137) 내로) 유동하도록 허용되고, 분압(135)이 달성될 수 있다. 이러한 가스는 원자 또는 분자 형태의 산소를 포함할 수 있고, 또한 아르곤 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
기설정된 안정적인 산소 분압(135)이 달성될 때, 셔터(145)가 개방될 수 있고 산소가 존재하는 상태에서 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자의 빔(115)(일부의 알루미늄 산화물 분자를 포함할 수 있음)에 기판(120)을 노출되게 한다. 활성화된 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자를 포함하는 제1 부분(136)의 가스는 그 후에 제2 부분(137)에 접근할 수 있다. 셔터(145)는 대략 안정적인 산소 분압(135)이 달성되었을 때 개방되지만 바뀔 수 있다. 일반적으로, 셔터(145)를 개방하기 전에 또는 개방할 시점 부근에 가압된 산소 분위기가 생성된다. 전술한 바와 같이, 산소와 알루미늄이 반응하여 기판(120) 상에 또는 기판 부근에 알루미늄 산화물을 형성하며, 표면(122)에 알루미늄 산화막(121)을 생성하고 성장시킨다. 공정으로부터 가스가 가스 배출구(130)을 통해서 배출될 수 있다.
반응성 열 증착 기술의 장점은 초기에 산소가 존재하지 않은 채로 알루미늄(107)을 가열하는 것을 포함하는데, 실질적으로 순수한 알루미늄(107)은 너무 이르게 산화하지 않는다. 따라서, 반응성 열 증착 기술을 사용함으로써 예컨대 사파이어 강화 유리 또는 다른 강화 기판의 제조는 임의의 높은 산소 압력을 이용할 수 있고, 기판(120)의 표면(122)에서 더 높은 알루미늄 성장 속도가 가능하며, 결과적으로 저비용의 공정이 가능하다. 이러한 반응성 열 증착 공정의 다른 장점은 종래의 반응성 스퍼터링 기술에서 일반적으로 볼 수 있는 전기장을 이용하지 않는다는 것이다. 종래의 반응성 스퍼터링 방법은 알루미늄 산화물의 높은 전기 저항의 결과로 발생하는 충전 영향을 처리하기 위해 고주파 전기장을 이용하는 복잡한 챔버 설계를 필요로 한다. 본 발명의 반응성 열 증착 방법을 이용함으로써, 전기장은 전혀 필요하지 않고, 충전 문제를 생략하며 결과적으로 공정을 단순화한다.
기판(120)은 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자의 빔(115)에 노출되고, 노출은 예컨대 기설정된 기간 및/또는 기판 상의 알루미늄 산화물의 층의 기설정된 깊이에 도달하는 것과 같은 기설정된 파라미터에 기초하여 중지될 수 있다.
진공 챔버(102) 내의 산소에 노출되면, 알루미늄 원자(115)는 기판 표면(122)에 부착하는 알루미늄 산화물(Al2O3) 분자를 형성하고, 적어도 하나의 기판 표면(122)과 접촉하여 피복되는 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막(121)을 포함하는 매트릭스를 형성한다. 빔(115)이 상부 기판 표면(122)을 균일하게 덮을 정도로 충분히 크지 않다면, 예컨대 상하, 좌우 이동 및/또는 회전하도록 제어될 수 있는 스테이지(110)의 이동을 통해서 기판(120) 자체가 증착 빔(115) 내에서 이동되어 균일한 코팅을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 증착 빔(115)의 방위를 변경하기 위하여 알루미늄(107)을 수용한 도가니(106)가 이동될 수 있다.
더욱이, 기판(120)은 기판(120)의 표면(122) 상의 알루미늄 및 알루미늄 산화물 입자의 이동성을 충분히 허용하고, 개선된 품질의 매트릭스를 생성하도록 장치(123)에 의해서 가열(또는 냉각)될 수 있다. 기판의 표면(122)에 형성된 증착 피막(121)은 기판 표면(122)에 화학적 및/또는 역학적으로 부착하여 알루미늄 산화물(Al2O3)의 박리를 방지하기에 충분히 강한 기판(120)과의 결합을 생성하고, 파괴 및/또는 스크래치에 대한 높은 저항성을 갖는 단단하고 강한 표면(120)을 생성한다. 증착 피막(121)은 기판(120)의 표면에 합치된다. 이것은 불규칙한 또는 비평면의 표면을 코팅하기 위해 유용할 수 있다. 이것은 예컨대 라미네이트 타입의 기술을 능가하는 우수한 결합을 생성한다.
표면(122)에서 알루미늄 산화물(Al2O3) 증착 피막(121)의 성장 속도는 조절 가능하다. 알루미늄 산화물(Al2O3) 피막의 성장 속도는 알루미늄(107)과 기판(120) 사이의 거리를 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 이것은 예컨대 도가니(106)의 이동 및/또는 스테이지(110)의 이동에 의해 달성될 수 있다. 성장 속도는 소스 알루미늄(107)의 온도를 변경하고 이에 의해 알루미늄 및 알루미늄 산화물 증기의 플럭스(flux)를 변경하거나, 챔버(102) 내로 산소의 유동을 변경함으로써 더욱 향상될 수 있다. 성장 속도를 변경하는 다른 기술은 챔버(102) 내의 주의 압력을 변경하는 것을 포함하거나, 다른 기술에 의해 성장 환경을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
기판(120)은 증착 빔(115)에 노출될 수 있고, 노출은 예컨대 기설정된 기간 및/또는 기판 상의 알루미늄 산화물의 층의 기설정된 깊이에 도달하는 것과 같은 기설정된 파라미터에 기초하여 중지될 수 있다. 일례로, 기설정된 깊이는 기판 두께의 대략 1% 미만의 알루미늄 산화막(121)의 두께일 수 있다. 일례로, 증착된 알루미늄 산화막(121)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 5㎛ 사이일 수 있다. 일례로, 증착된 알루미늄 산화막(121)의 두께는 약 10㎛ 미만일 수 있다.
투명한 파쇄 저항성 기판의 상부에 수 나노미터 내지 수백 마이크로 미터로 두께로 성장한 스크래치 저항성 표면 피막을 포함하는 매트릭스는 공정 파라미터 및 공정 기간에 따라 달성될 수 있다. 공정 기간은 수 분 내지 수 시간일 수 있다. 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자의 플럭스 및 산소 분압을 제어함으로써, 표면(122)에 형성된 매트릭스의 특성은 스크래치 저항성을 최대화하도록 맞춰질 수 있다.
도 2는 반응성 열 증착을 실행하도록 구성된 시스템의 일례를 도시하는 블록 다이어그램이며, 시스템(201)은 본 발명의 원리에 따라 구성된다. 시스템(201)은 기판(120)의 방위 및 실질적으로 순수한 알루미늄(107)이 상이하게 배향될 수 있다는 것을 제외하고는 도 1의 시스템(200)과 유사하다, 고정 장치(126)는 기판이 실질적으로 순수한 알루미늄(107) 위에 있도록 기판(120)을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 빔(15)은 기판(120)을 향해 위쪽으로 투사될 수 있다. 일반적으로, 실질적으로 순수한 알루미늄(107) 및/또는 빔(115)에 대한 기판(120)의 임의의 적합한 방위가 채용될 수 있다. 고정 기구(126)는 임의의 하나 이상의 축으로 이동 가능하다. 또한 고정 기구(126)는 기판(120)을 가열(또는 냉각) 하는 장치(123)와 함께 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(200, 201)은 시스템(200, 201)의 다양한 구성품의 작동을 제어하는 컴퓨터(205)를 포함할 수 있다. 예컨대, 컴퓨터(205)는 알루미늄(107)의 가열을 제어할 수 있다. 또한, 컴퓨터(205)는 기판(120)의 가열(또는 냉각)을 제어하기 위해 장치(123)를 제어할 수 있다. 또한, 컴퓨터는 스테이지(110), 고정 기구(126)의 이동을 제어할 수 있고, 진공 챔버(102)의 분압을 제어할 수 있다. 또한, 컴퓨터(205)는 알루미늄(107)과 기판(120) 사이의 간격/거리의 조절을 제어할 수 있다. 컴퓨터(205)는 예컨대 시간과 같은 기설정된 파라미터에 기초하여, 또는 기판(120) 상에 형성되는 알루미늄 산화물의 깊이 또는 사용되는 산소 압력의 수준/량 또는 이것들의 임의의 조합에 기초하여 기판(120)에 대한 증착 빔(115)의 노출 기간을 제어할 수 있다. 가스 유입구(125) 및 가스 배출구(130)는 시스템(120, 121)을 통향 가스의 이동을 제어하기 위한 밸브(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 밸브는 컴퓨터(205)에 의해 제어될 수 있다. 컴퓨터(205)는 공정 제어 파라미터 및 프로그램을 저장하기 위한 데이터베이스를 포함할 수 있다.
도 3은 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도이고, 방법은 본 발명의 원리에 따라 실행된다. 도 3의 방법은 반응성 열 증착 방식이며 시스템(200, 201)과 함께 사용될 수 있다. 단계 305에서, 그 안에 분압이 생성될 수 있도록 구성되고 예컨대 유리, 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 투명 플라스틱 또는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 등의 타겟 기판(120)을 코팅하도록 구성된 챔버 예컨대 챔버(102)가 제공된다. 또한, 챔버(102)는 알루미늄(107)이 가열되는 동안 알루미늄(107)과 타겟 기판(120)의 분리를 허용하도록 구성되며, 이하에 설명하는 공정 중에 분리를 제거하도록 구성된다. 단계 310에서, 챔버(102) 안에 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자가 발생할 수 있도록 하는 예컨대 실질적으로 순수한 알루미늄과 같은 알루미늄 공급원이 제공될 수 있다. 단계 315에서, 고정 장치(예컨대, 고정 장치(126)) 또는 스테이지(예컨대, 스테이지(110))가 챔버(102) 내에 구성될 수 있다. 스테이지(110) 및/또는 고정 장치(126)는 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 스테이지(110) 및/또는 고정 장치(126)는 x-축, y-축 및/또는 z-축으로 이동하도록 구성될 수 있다.
단계 320에서, 챔버 내에 알루미늄 원자 및 알루미늄 산화물 분자의 빔이 생성되었을 때 알루미늄 원자 및 알루미늄 산화물 분자의 빔으로부터 타겟 기판 예컨대 기판(120)이 일시적으로 보호될 수 있도록 보호 장벽이 제공될 수 있다. 보호 장벽은 제1 위치에서 개방하고 제2 위치에서 폐쇄하도록 구성되는 예컨대 개구 또는 셔터(145)와 함께 구성될 수 있는 칸막이(140)일 수 있다. 폐쇄 위치에서, 개구 또는 셔터(145)는 챔버의 제1 부분 예컨대 제1 부분(136)을 제2 부분 예컨대 제2 부분(137)과 분리한다. 제1 부분(136)은 알루미늄(137)을 포함할 수 있다. 제2 부분은 스테이지(110) 또는 고정 기구(126), 및 타겟 기판(120)을 포함할 수 있다.
단계 325에서, 코팅할 하나 이상의 표면을 갖는 예컨대 유리, 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 투명 플라스틱 또는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 등의 타겟 기판(120)이 챔버(102)의 제2 부분(137)에서 스테이지(110)에 제공되거나 고정 기구(126)에 의해 고정될 수 있다. 선택 사항의 단계 330에서, 타겟 기판(120)은 가열될 수 있다. 단계 335에서, 실질적으로 순수한 알루미늄은 챔버(102)의 제1 부분(136)에서 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물을 발생시키도록 가열될 수 있다. 알루미늄 원자는 칸막이(140) 쪽으로 향하는 증착 빔(115)을 생성할 수 있다. 단계 340에서, 챔버의 두 부분(136, 137)에 산소 분압이 생성될 수 있다. 이것은 압력 하에서 챔버(102) 내로 산소를 유동하도록 허용함으로써 달성될 수 있다. 단계 345에서, 보호가 제거될 수 있다. 보호의 제거는 칸막이(140)에서 셔터를 개방함으로써 달성될 수 있다. 이것은 빔(115)을 형성할 수 있는 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물의 빔(115)이 타겟 기판(120)에 도달하도록 허용한다. 증착 피막은 타겟 기판(120)의 표면에 형성될 수 있다. 또한, 알루미늄 원자들이 기판(120)을 향하여 보내질 때 알루미늄 원자는 산소 분위기와 상호 작용할 수 있으며, 기판(120)을 향하여 보내지는 알루미늄 산화물 분자를 또한 생성한다.
선택 사항의 단계 350에서, 타겟 기판(120) 상에 알루미늄 산화막의 증착 속도를 제어하기 위하여 알루미늄(107)의 공급원과 기판(120) 사이의 간격 또는 거리가 조정될 수 있는데, 일반적으로 감소하도록 조정되지만 증가하도록 조정될 수도 있다. 선택 사항의 단계 355에서, 기판(120)은 스테이지(110)의 방위를 조정함으로써 다시 위치 결정될 수 있다. 스테이지(110)는 임의의 축으로 회전 또는 이동될 수 있다. 단계 360에서, 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자가 코팅되어 하나 이상의 표면(122)과 결합할 때 기판(120)의 하나 이상의 표면(122)에 박막이 생성될 수 있다. 이 공정은 시간과 같은 하나 이상의 기설정된 파라미터가 달성될 때, 또는 기판(120) 상에 형성되는 알루미늄 산화물의 깊이 또는 사용되는 산소 압력의 수준/량 또는 이것들의 임의의 조합에 기초하여 종료될 수 있다. 또한, 사용자가 임의의 시간에 공정을 중지시킬 수 있다.
도 3의 반응성 열 증착 공정은 반응성 스퍼터링 기술과 같은 종래의 기술에서 일반적으로 나타나는 전기장 및 그에 따른 복잡함을 이용하거나 필요로 하지 않는다는 장점을 갖는다.
도 3의 단계들은 컴퓨터 예컨대 개별적인 단계들을 실행하도록 프로그램된 소프트웨어와 함께 구성되는 컴퓨터(1205)에 의해 실행되거나 제어될 수 있다. 도 3은 또한 그 단계들을 실행하기 위한 구성품의 블록 선도를 도시하고 있다. 구성품은 물리적인 저장소(비휘발성 매체)로부터 소프트웨어를 판독하고 개별적인 단계들을 실행하도록 구성된 소프트웨어를 실행하기 위한 컴퓨터 프로세서(예컨대, 컴퓨터(205))에 의해 실행가능한 소프트웨어를 포함한다. 컴퓨터 프로세서는 전술한 여러 단계들의 수동 조작을 허용하기 위해 사용자 입력을 받아들이도록 구성될 수 있다.
도 3의 공정과 도 1 및 도 2의 시스템들은 경량이고, 파괴에 대한 우수한 저항성을 구비하며 약 2 mm 이하의 두께를 갖는 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막(121)으로 코팅된 얇고 투명한 파쇄 저항성 윈도우(즉, 기판(120))를 포함하는 매트릭스를 제조할 수 있다. 얇은 윈도우(즉, 증착된 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막과 투명한 파쇄 저항성 기판의 매트릭스 조합)는 사파이어보다 낮은, 즉 약 350 GPa 미만의 영률을 갖는 파쇄 저항성을 구비하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
더욱이, 시험 방법 또한 시험 재료의 구역에 기초한 영률에 대한 수치가 상이한 경우에(예컨대, 이온 교환 유리는 표면과 체적에 대한 값이 다를 수 있다), 그 최소값은 적용 가능한 수치라는 것이 이해되어야 한다. 도 3의 공정에 의해 제조된 얇은 윈도우는 스크래치 없는 표면 또는 파괴 저항성의 표면을 유지하는 것이 기본적으로 중요할 수 있는 예컨대 시계 액정, 광학 렌즈, 예컨대 휴대폰, 테블릿 컴퓨터 및 랩탑 컴퓨터에 사용되는 터치 스크린을 포함하는 다양한 장치에 사용하기 위한 얇은 윈도우를 생산하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예에 대해 설명되었지만, 이 기술 분야의 숙련자들은 본 발명은 기술 사상 및 특허 청구 범위의 범주 내에서 변경되어 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 실시예는 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 모든 가능한 설계, 실시 형태, 적용 또는 변경들의 포괄적인 목록을 의미하는 것은 아니다.

Claims (36)

  1. 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템으로서,
    산소 분압을 생성하는 챔버,
    챔버 내에 투명 기판을 지지 또는 고정하는 장치, 및
    챔버 내로 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 방출하여 투명 기판의 표면 상에 알루미늄 산화막을 생성하도록 산소와 반응하는 증착 빔을 생성하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 위치에서 폐쇄하고 제2 위치에서 개방하도록 구성된 기구를 또한 포함하며, 상기 기구는 제1 위치에서 투명 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자와 분리하도록 구성되고, 제2 위치에서 투명 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자에 노출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 방출하는 장치는 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자의 빔을 생성하는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    투명 기판을 가열하는 열원을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    투명 기판을 지지 또는 고정하는 장치는 증착 빔에 대해 투명 기판을 위치 결정하기 위한 적어도 하나의 방향으로 이동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    투명 기판을 지지 또는 고정하는 장치는 x-축으로 회전 가능하고 이동 가능하도록, y-축으로 이동 가능하도록 또는 z-축으로 이동 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    분압,
    투명 기판을 지지 또는 고정하는 장치, 및
    챔버 내로 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 방출하는 장치 중의 적어도 하나를 제어하도록 구성된 컴퓨터를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    투명 기판은 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 투명 플라스틱 또는 이트리아 안정화 지르코니아를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위한 시스템.
  9. 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법으로서,
    투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막을 포함하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위하여 투명한 파쇄 저항성 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자에 노출시키는 단계와,
    파괴 또는 스크래치에 대항하기 위한 강화된 투명한 파쇄 저항성 기판을 제조하는 기설정된 파라미터에 기초하여 상기 노출 단계를 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노출 단계는 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 투명 플라스틱 또는 이트리아 안정화 지르코니아를 노출시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    구속되지 않은 알루미늄 원자를 생성하기 위하여 알루미늄 공급원을 가열하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 중지 단계는 기설정된 파라미터에 기초하여 노출을 중지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    기설정된 파라미터는 기설정된 기간, 투명 기판 상의 알루미늄 산화물의 층의 기설정된 깊이 및 노출되는 동안의 산소 압력 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 생성하는 단계. 및
    투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막을 포함하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위하여 가압된 산소 분위기를 생성하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    알루미늄 공급원이 가열될 때 투명 기판을 알루미늄 공급원으로 보호하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자가 투명 기판에 도달할 수 있도록 상기 보호를 중지시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    가압된 산소 분위기를 생성하는 단계는 상기 중지시키는 단계 이전에 또는 상기 중지시키는 단계 직전에 실행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    투명 기판에 알루미늄 원자 및 알루미늄 산화물 분자의 노출량을 조정하기 위하여 증착 빔에 대한 투명 기판의 방위 또는 위치를 조정하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  19. 제9항의 방법에 의해 제조된 강화된 투명 기판을 이용한 장치.
  20. 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법으로서,
    제1 부분 및 제2 부분으로 구성된 챔버의 두 부분에 산소 분압을 생성하는 단계,
    제1 부분에 활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 제공하는 단계,
    투명한 파쇄 저항성 타겟 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자로부터 보호하도록 챔버의 제2 부분에 배치된 투명한 파쇄 저항성 타겟 기판에 대한 보호를 제공하는 단계,
    투명한 파쇄 저항성 기판의 하나 이상의 면에 증착된 얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막을 포함하는 스크래치 저항성 및 파쇄 저항성 매트릭스를 생성하기 위하여 기설정된 안정적인 분압이 달성될 때 투명한 타겟 기판을 알루미늄 원자 및/또는 알루미늄 산화물 분자에 노출되게 보호를 제거하는 단계, 및
    기설정된 파라미터에 기초하여 노출을 중지시키는 단계를 포함하며,
    얇은 스크래치 저항성의 알루미늄 산화막은 투명한 파쇄 저항성 타겟 기판의 두께의 1% 미만이며, 파괴 또는 스크래치 저항성의 특성을 향상시키기 위한 강화된 투명한 파쇄 저항성 기판을 제공하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    타겟 기판은 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 투명 플라스틱 또는 이트리아 안정화 지르코니아를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    활성화되고 구속되지 않은 알루미늄 원자를 제공하는 단계는 알루미늄을 가열함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    기설정된 파라미터는 기설정된 기간, 투명한 타겟 기판 상의 알루미늄 산화물의 층의 기설정된 깊이 및 노출되는 동안의 산소 압력 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    알루미늄의 공급원과 투명한 타겟 기판 사이의 거리를 조정하는 단계, 및
    투명한 타겟 기판의 방위를 조정하는 단계 중의 적어도 하나의 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  25. 제20항의 방법에 의해 제조된 강화된 투명한 파쇄 저항성 기판을 이용한 장치.
  26. 제20항에 있어서,
    강화된 투명한 파쇄 저항성 기판은 두께가 약 2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화물 강화된 기판을 생성하기 위한 방법.
  27. 투명한 파쇄 저항성 기판 및 상기 투명한 파쇄 저항성 기판 상에 증착된 알루미늄 산화막을 포함하며,
    투명한 파쇄 저항성 기판과 증착된 알루미늄 산화막은 파괴 또는 스크래치 저항성의 투명한 파쇄 저항성 윈도우를 제공하는 매트릭스를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판.
  28. 제27항에 있어서,
    투명한 파쇄 저항성 기판은 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 석영, 이트리아 안정화 지르코니아 및 투명 플라스틱 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  29. 제27항에 있어서,
    최종적인 윈도우는 두께가 약 2 mm 이하이고, 윈도우는 사파이어보다 작은 약 350 GPa 미만의 영률을 갖는 파쇄 저항성을 구비한 것을 특징으로 하는 기판.
  30. 제27항에 있어서,
    증착된 알루미늄 산화막의 두께는 투명한 또는 반투명한 파쇄 저항성 기판의 두께의 약 1% 미만인 것을 특징으로 하는 기판.
  31. 제27항에 있어서,
    증착된 알루미늄 산화막의 두께는 대략 10 ㎚ 내지 5 ㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 기판.
  32. 제27항에 있어서,
    증착된 알루미늄 산화막의 두께는 대략 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 기판.
  33. 제27항의 기판을 이용한 장치.
  34. 투명한 파쇄 저항성 매체 및 투명한 파쇄 저항성 매체에 증착된 알루미늄 산화막을 포함하며,
    투명한 파쇄 저항성 매체와 증착된 알루미늄 산화막은 파괴 또는 스크래치에 대한 저항성을 갖는 투명한 파쇄 저항성 윈도우를 제공하는 매트릭스를 생성하고,
    최종적인 윈도우의 두께는 약 2 mm 이하이며,
    투명한 파쇄 저항성 윈도우는 사파이어보다 작은 약 350 GPa 미만의 영률을 갖는 파쇄 저항성을 구비하는 것을 특징으로 하는 윈도우.
  35. 제34항에 있어서,
    투명한 파쇄 저항성 매체는 붕소 실리케이트 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 이온 교환 유리, 석영, 이트리아 안정화 지르코니아 및 투명 플라스틱 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우.
  36. 제34항의 윈도우를 이용한 장치.
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