KR100497628B1

KR100497628B1 - 반사율이낮은박막기판

Info

Publication number: KR100497628B1
Application number: KR10-1998-0706653A
Authority: KR
Inventors: 타다카쯔 수주키
Original assignee: 가부시키가이샤 쿠라모토 세이사쿠쇼
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2005-09-20
Also published as: TW445303B; WO1997031290A1; JP3969743B2; KR19990087252A; EP0901032A1; EP0901032A4

Abstract

가시광 영역에서, 극소 반사율이 0.5％ 이하, 광학농도가 4이상이고, 투명유리기판상에 스퍼터링에 의해 박막이 형성되는 액정패널용 컬러필터기판용 블랙매트릭스 등에 유용한, 크롬을 사용하지 않는 반사율이 낮은 박막기판을 제공한다.

Description

반사율이 낮은 박막기판

본 발명은, 반사율이 낮은 박막기판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 차광성과 광반사방지성을 보유하는 광학박막에 관한 분야, 예컨대 액정패널용 컬러필터기판의 제조에 특히 유용한 블랙매트릭스 혹은 프로젝터의 제조에 유용한 프로젝터틀 등에 사용되는 반사율이 낮은 금속·합금계 박막기판에 관한 것이다.

컬러액정패널은 정보기기의 표시장치에서 광범위하게 이용되고 있고, 최근 정보화 사회의 진전에 따라, 점점 대화면으로 고도의 정밀성을 목표로 하는 개발이 전개되고 있다.

이와 같은 컬러액정패널에는 화면의 대조를 높이거나 발색효과를 높여서 표시화상을 선명화하기 위하여, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 컬러필터화소간에 반사성이 적고 차광성이 양호한 블랙매트릭스가 설치된다.

종래에, 이 블랙매트릭스는 예컨대 크롬 등의 금속물을 스퍼터링하여 금속층을 적층한 반사율이 낮은 박막기판을, 공지된 포토리소그래피기술을 사용한 에칭에 의한 패터닝을 실시하므로서 제조되었다. 이와 같이 적층한 반사율이 낮은 박막기판으로서, 산화크롬층과 크롬금속층을 적층한 것이 알려져 있다.

이 경우에, 다층으로 적층되고 광간섭에 의하여 반사율을 억제하고, 한쪽 적층속에 반사율이 높고 투과성이 적은 크롬금속층을 함유한다는 점에서 광차폐 기능을 보유한다.

또, 블랙매트릭스에 대해서는, 표시패널로의 색채나 배경의 배색을 강력하게 눌러 삽입하여 화상을 보기 쉽게하기 위해 저반사화되고, 동시에 패널내부의 후광으로부터 빛이 투과되면 색조가 명확하게 되지 않으므로 광학농도를 일정수준 이상으로 유지하는 것이 요구되었다.

이러한 관점에서도, 반사율이 낮고 일정한 광학농도를 유지하는 반사율이 낮은 박막기판을 제조하기 위해, 크롬금속이 함유된 재료를 타겟트로서 스퍼터링하여 막을 형성하는 것이 대표적인 기술로서 종래부터 알려져 이용되었다.

그러나, 일반적으로 6가 이외의 원자가를 지닌 크롬은 독성은 적지만, 6가의 원자가를 지닌 크롬은 인체에서의 독성이 강하여, 환경을 오염시킨다는 문제가 있고, 서론을 감안하여 최근에는, 액정패널의 제조공정에서 크롬금속의 사용을 스스로 자제하는 분위기로 되어, 크롬성분을 함유하지 않는 반사율이 낮은 박막기판이 요구되고 있다.

게다가, 공지된 반사율이 낮은 크롬박막은, 극소 반사율이 0.5％이하(파장은 600㎚ 근변), 광학농도가 4.0 이상으로 되어 있지만, 파장이 400∼700㎚(가시광의 대략 전영역)에서의 평균 반사율(예컨대 파장이 1㎚ 간격마다의 반사율을 합산하고, 측정 점수로 나누어서 얻은 값)은 1.5％ 이상이고, 최대 반사율은 5％를 초과하고 있는 것이 현상이다. 또한, 이 반사율은 올림퍼스광학공업㈜제의 현미분광 OSP- SP200을 사용하고, 알루미늄 박막을 참조로 측정하여 확인된 것으로, 유리면에서의 반사율은 함유하지 않는다.

일반적으로, 극소 반사율이 0.5％이하이고, 최대 반사율이 5％를 초과할 때의 반사율이 낮은 박막기판은, 반사색으로, 최대 반사율을 표시하는 파장의 영향이 나타난다. 실제, 예컨대, 파장이 400∼700㎚의 범위에서, 최대 반사율을 표시하는 파장은, 단파장측인 400㎚ 부근에 있을 때는 반사색에 청자색이 강조되며, 장파장 측인 700㎚(부근)에 있을 때는 반사색에 적색이 강조되게 된다.

이와 같은 반사율이 낮은 박막기판을 프로젝터틀로서 사용하는 경우에는, 스크린에 배색되는 틀도 청자색이나 적색을 띠어 버린다는 결점이 있다.

또, 반사율이 낮은 박막기판으로서 수지를 사용하는 것도 제안되어 있지만, 이러한 수지의 경우에는 무기재료와 비교하면 내광성이나 내열성이 뒤떨어지므로, 강력한 광원에 의하여 광학특성이 현저하게 열화한다는 문제점이 있다.

이 때문에, 최근에는, 상기한 크롬기판의 경우와 같은 환경상의 문제가 없고, 가시광의 대략 전영역에서 반사율이 낮을 경우에, 내광성도 우수한 반사율이 낮은 박막기판의 실현이 요구되고 있다.

도 1은, 본 발명의 반사율이 낮은 박막기판을 예시한 2층구조의 단면개요도이다.

도 2는, 반사율이 낮은 박막기판에서의 빛의 파장과 반사율의 관계를 예시한 도면이고, 곡선A는, 실시예1의 반사율이 낮은 니켈철합금박막기판이고, 곡선B는 비교하기 위한 반사율이 낮은 크롬박막에 의한 것이다.

도 3은, 본 발명의 반사율이 낮은 박막기판을 예시한 3층구조의 단면개요도이다.

도 4는, 반사율이 낮은 박막기판에서의 빛의 파장과 반사율의 관계를 예시한 도면이고, 곡선C는, 실시예2의 반사율이 낮은 니켈몰리브덴합금박막기판이고, 곡선D는 실시예3의 반사율이 낮은 니켈-텅스텐합금박막기판에 의한 것이다.

도 5는, 반사율이 낮은 박막기판에서의 빛의 파장과 반사율의 관계를 예시한 도면이고, 곡선E는, 실시예4의 반사율이 낮은 니켈-구리합금박막기판에 의한 것이다.

도 6은, 반사율이 낮은 박막기판에서의 빛의 파장과 반사율의 관계를 예시한 도면이고, 곡선F는, 본 발명에 의한 반사율이 낮은 알루미늄박막기판이고, 곡선G는 비교하기 위한 반사율이 낮은 크롬박막에 의한 것이다.

도 7은, 본 발명의 반사율이 낮은 알루미늄박막기판의 각층마다, 투명유리기판상에 단층으로 막이 형성되고, 분광에리프소미터로 측정된 파장-굴절율 특성을 간단히 예시된 도면이다. (a)는 제1층째, (b)는 제2층째, (c)는 제3층째의 파장-굴절율 특성을 표시하고 있다.

도 8는, 반사율이 낮은 박막기판에서의 빛의 파장과 반사율의 관계를 예시한 도면이고, 곡선H는 본 발명에 의한 반사율이 낮은 탄탈박막기판이고, 곡선I는 비교하기 위한 반사율이 낮은 크롬박막기판에 의한 것이다.

도 9는, 본 발명의 반사율이 낮은 탄탈박막기판의 각층마다, 투명유리기판상에 단층으로 막을 형성하고, 분광에리프소미터로 측정한 파장-굴절율 특성을 간단히 예시한 도면이다. (a)는 제1층째, (b)는 제2층째, (c)는 제3층째의 파장-굴절율 특성을 표시하고 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명의 반사율이 낮은 박막기판은, 상기한 바와 같이, 지금까지의 박막에서는 전혀 알려져 있지 않은 광학특성을 지닌 반사율이 낮은 박막기판인 것을 본질적인 특징으로 하고 있다. 게다가, 크롬성분을 전혀 함유하지 않는다.

본 발명의 반사율이 낮은 박막기판은, 반사율이 낮은 크롬박막기판과 마찬가지로, 다층으로 적층되고, 예컨대 2∼7층 정도로 한다. 이 경우에, 각층의 막두께는 적당히 선택된다.

스퍼터링은, 소위 반응성 스퍼터로서 실시할 수 있고, 아르곤 등의 희가스를 함유한 질소 등의 불활성 가스, 산소가스, Co, Co₂ 등의 산화탄소가스가 그로 인한 분위기의 대표 예로서 표시된다.

타겟트 재료로서, 철족금속, 즉, Ni, Fe, Co, Mo, W, Ta, 또는 Nb 중 1종 이상으로 된 것, 예컨대, 대표적으로는, Ni-Fe(퍼어말로이), Ni-Co, Fe-Co, Ni-Fe-Co, Ni-Mo, Ni-W, Ni-Ta, Fe-Mo, Fe-W, Fe-Nb, Ni-Cu, Ni-Mo-Ta 등의 합금이나, Ta, Nb 등의 금속이 예시되며, 이들 타겟트 재료가 촉진적 첨가성분으로서, Cu, Ti, Zr, Sn 중 1종 이상을 함유하여도 좋은 경우의 스퍼터링에서는, 2층의 스퍼터로 이루어진 막인 경우이고, 제1층(투명유리기판상): 30∼60㎚, 제2층: 70∼160㎚, 또, 3층의 스퍼터로 이루어진 막에서는, 제1층: 1∼60㎚, 제2층: 20∼80㎚, 제3층: 80∼150㎚로 하는 것이 각각 고려된다.

타겟트 재료로서 알루미늄계인 것, 대표적으로는 알루미늄 또는 이것을 주성분으로 하고, 또 티탄, 지르코늄, 탄탈, 하프늄 등의 원소를 적당히 함유하는 것 이 사용되는 스퍼터링에서는, 3층의 스퍼터로 이루어진 막의 경우에, 제1층(투명유리기판상): 40∼60㎚, 제2층: 280∼320㎚, 제3층: 40∼100㎚로 하는 것이 고려된다.

타겟트 재료로서 Ta 이외에, Ni, Fe, Co, W를 1종 이상 함유하는 Ta합금이나, 촉진적 첨가성분으로서 Cu, Ti, Zr, Sn 중 1종 이상을 함유하는 것 등이 사용되는 스퍼터링에서는, 다층으로 적층되며 빛 간섭에 의해 반사율을 억제하고, 또 적층속에 반사율이 높고 투과성이 적은 탄탈금속층을 함유한다는 점에서 광차폐 기능을 보유한다. 이러한 경우, 3층의 스퍼터로 이루어진 막에서는, 제1층(투명유리기판상): 40∼60㎚, 제2층: 20∼50㎚, 제3층: 150∼200㎚로 하는 것이 고려된다.

아래에서, 실시예를 표시하고, 더 상세하게 본 발명에 대하여 설명한다. 물론, 본 발명은 아래의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 가시광 영역에서 극소 반사율이 0.5％ 이하, 광학농도가 4이상이고, 투명유리기판상에 스퍼터링에 의해 Ni, Fe, Co, Mo, W, Ta 또는 Nb 중 1종 이상으로 이루어진 박막이 형성되어 있는 것과, 스퍼터링에 의하여 Cr을 함유하지 않는 Ni, Fe, Co, Mo, W, Ta, Cu 또는 Nb 중 1종 이상으로 이루어진 박막이 다층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 박막기판을 제공한다.

더욱이, 가시광 영역에서, 극소 반사율이 0.5％ 이하, 평균 반사율이 2％ 이하에서, 투명유리기판상에 스퍼터링에 의해 알루미늄계 박막이 형성되어 있는 것과, 이 기판에 대하여 광학농도가 4이상인 것이나, 스퍼터링에 의하여 Cr을 함유하지 않는 알루미늄을 주성분으로 하는 박막이 형성되거나 혹은 다층으로 막이 형성되어 있는 것, 더욱이 가시광 영역에서 극소 반사율이 0.1％ 이하, 최대 반사율이 2.0％이하, 평균 반사율이 0.3％이하에서, 투명유리기판상에 스퍼터링에 의해 박막이 형성되어 있는 것과, 이 기판에 대하여 광학농도가 4.0 이상인 것이나, Ta가 스퍼터링에 의해 다층으로 막이 형성되어 있는 것이나, Ta에 Ni, Fe, Co, W, Nb, Cu, Ti, Zr, 또는 Sn의 1종 이상이 함유되어 있는 것, 더욱이, 상기한 모든 기판에 대하여 진공성막장치 내에 있어서 불활성 가스, 산소 또는 산화탄소가스 중 적어도 1종 이상의 가스분위기하에서 스퍼터링되어 있는 것 등도 그 상태 중에서 1개가 제공된다.

결국, 본 발명에 의한 반사율이 낮은 박막기판은, 제조공정에 있어서 크롬계 금속을 사용하지 않고 얻어질 뿐만아니라, 광학농도나 반사율 등의 특성도 크롬계 금속을 사용하여 막을 형성했을 때의 특성과 비교하여 하등 손색이 없으며, 더욱이, 가시광의 넓은 파장에 걸쳐서 반사율이 낮고, 분광 반사율 곡선의 형상이 광범위하게 평탄화된 결과까지도 얻어졌다.

(실시예1)

투명기판으로서, 투명유리기판(코어닝사제의 박판유리 1737재)을 사용하고, 세정하여 청정표면을 얻은 후, 이 투명유리기판을 배치식 반응성 스퍼터링장치의 니켈(80wt％)-철(20wt％)합금으로 이루어진 스퍼터링 타겟트와 대향하도록 장착하였다.

2.0×10^-6Torr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여 질소가스 360sc㎝와 산소가스 40sc㎝를 도입하고, 그 분위기 속에서 스퍼터전력 5㎾로 7.5분간의 스퍼터링을 실시하여, 첨부된 도 1에서 표시한 바와 같이 투명유리기판(3)상에 막이 형성되었다. 또 기판의 가열은 실시하지 않았다. 상기한 니켈-철합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제1층(1)을 투명유리기판(3)상에 막두께 44㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 200sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력 1.7±0.3mTorr의 분위기 속에서, 기판을 가열하지 않고, 스퍼터전력 5㎾로 약 12분간 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-철합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제2층(2)을 제1층(1)상에 막두께 110㎚로 막을 형성하였다.

얻어진 2층구조의 반사율이 낮은 박막기판(4)의 막두께는 약 154㎚였다. 광학농도는 4.3이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는 도 2의 곡선A에서 표시된 대로이고, 가시광 영역(파장 400∼700㎚)에서의 극소 반사율은, 파장이 약 600㎚인 때에 0.05％ 이하, 최대 반사율은 6.3％ 이하로 극히 낮았다. 또한, 반사율의 측정에는 올림퍼스광학공업㈜제의 현미분광 OSP-SP200을 사용하고, 알루미늄박막을 참조로서 측정된 것이고, 초자연에서의 반사율은 포함하지 않는다. 이하의 실시예에 대해서도 마찬가지이다.

비교를 위하여, 크롬금속을 스퍼터링 타겟트로 했을 때에 얻어진 반사율이 낮은 크롬박막기판의 반사율 곡선(B)을 도 2에 함께 기재한다.

본 발명에 의한 반사율이 낮은 박막기판은, 도 2의 곡선A 및 B의 대비로부터도 멱확하듯이, 반사율이 낮은 크롬박막기판과 비교하면, 극소 반사율 등의 광학특성에 대하여 하등 손색이 없다.

또한, 상기한 제1층은 도입가스의 종류나 도입가스 유량비를 적당히 변화시키므로서, 다층 구조로 하여도 반사율이 낮은 박막기판이 얻어진다.

타겟트 재료로는, 상기한 실시예에 표시된 니켈-철합금 외에, 니켈-몰리브덴(28wt％), 니켈-텅스텐(19.1wt％), 구리나 기타의 원소를 함유하는 니켈합금도 마찬가지로 유용한 것으로 확인되었다.

(실시예2)

니켈(72wt％)-몰리브덴(28wt％)합금으로 이루어진 스퍼터링 타겟트를 사용하여, 실시예1과 마찬가지의 투명유리기판과 스퍼터링장치를 사용하여 막의 형성을 실시하였다.

2.0×10^-6Torr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여 질소가스 300rc㎝와 산소가스 100sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.3mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 7.0㎾로 615초간 스퍼터링을 실시하였다. 또 기판온도는 약 200℃로 하였다. 상기한 니켈-몰리브덴합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여, 첨부된 도 3에 표시된 바와 같이 제1층(11)을 투명유리기판(3)상에 막두께 41㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 240sc㎝, 질소가스 160sc㎝, 산소가스 40sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 3.3mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 8.3㎾로 280초간 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-몰리브덴합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제2층(12)을 제1층(11)상에 막두께 41㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 질소가스 200sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 1.2mTorr인 분위기 속에 있어서 스퍼터전력 8.3㎾로 1330초간의 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-몰리브덴합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제3층(13)을 제2층(12)상에 막두께 115㎚로 막을 형성하였다.

또한, 제3층(13)을 제작할 때에 사용한 질소가스 200sc㎝의 대신에 아르곤가스나, 아르곤과 질소 혹은 산소와의 혼합가스를 도입해도 좋다. 얻어진 3층구조의 반사율이 낮은 박막기판(14)의 막두께는 197㎚, 광학농도는 4.1이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는 도 4의 곡선C로 표시된 대로이고, 가시광 영역(파장 400∼700㎚)에서의 극소 반사율은 파장이 600㎚인 때에 0.05％ 이하, 최대 반사율은 4.7％로 극히 낮았다.

(실시예3)

니켈(80.9wt％)-텅스텐 (19.1wt％)합금으로 이루어진 스퍼터링 타겟트를 사용하고 실시예1과 마찬가지의 투명유리기판과 스퍼터링장치를 사용하여 막의 형성을 실시하였다.

2.0×10^-6Torr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여, 질소가스 340sc㎝와 산소가스 60sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.3mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 8.3㎾로 195초간 스퍼터링을 실시하였다. 또 기판온도는 약 200℃로 하였다. 상기한 니켈-텅스텐합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여, 첨부된 도 4에 표시된 바와 같이 제1층(11)을 투명유리기판(3)상에 막두께 17㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 120sc㎝, 질소가스 240sc㎝, 산소가스 40sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.5mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 8.3㎾로 238초간 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-텅스텐합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제2층(12)을 제1층(11)상에 막두께 32㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 200sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.0mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 8.3㎾로 400초간 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-텅스텐합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제3층(13)을 제2층(12)상에 막두께 100㎚로 막을 형성하였다.

얻어진 3층구조의 반사율이 낮은 박막기판(14)의 막두께는 149㎚, 광학농도는 4.2이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는, 도 4의 곡선D에 표시된 대로이고, 가시광 영역(파장 400∼700㎚)에서의 극소 반사율은 파장이 610㎚인 때에 0.12％ 이하, 최대 반사율은 6.88％로 극히 낮았다.

(실시예4)

니켈(55wt％)-구리(45wt％)합금으로 이루어진 스퍼터링 타겟트를 사용하고 실시예1과 마찬가지의 투명유리기판과 스퍼터링장치를 사용하여 막의 형성을 실시하였다.

2.0×10^-6Torr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여, 질소가스 240sc㎝와 산소가스 80sc㎝ 및 아르곤가스 80sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.5mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 6.0㎾로 330초간 스퍼터링을 실시하였다. 또 기판온도는 약 200℃로 하였다. 상기한 니켈-구리합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여, 첨부된 도 1에 표시된 바와 같이 제1층(1)을 투명유리기판(3)상에 막두께 45㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 140sc㎝, 질소가스 60sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력이 약 2.0mTorr인 분위기 속에서 스퍼터전력 8.3㎾로 550초간 스퍼터링을 실시하였다. 상기한 니켈-구리합금을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제2층(2)을 제1층(1)상에 막두께 140㎚로 막을 형성하였다.

얻어진 2층구조의 반사율이 낮은 박막기판(4)의 막두께는 185㎚, 광학농도는 4.1이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는, 도 5의 곡선E에 표시된 대로이고, 가시광 영역(파장 400∼700㎚)에서의 극소 반사율은 파장이 610㎚인 때에 0.11％ 이하, 최대 반사율은 6.06％로 극히 낮았다.

(실시예5)

투명기판으로서, 투명유리기판(코어닝사제의 박판유리 1737재)를 사용하고, 세정하여 청정표면을 얻은 후, 이 투명유리기판을, 배치식 반응성 스퍼터링장치의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속(티탄을 4wt％함유함)의 스퍼터링 타겟트와 대향하도록 장착하였다.

0.1mTorr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여, 아르곤가스 140sc㎝와 질소가스 60sc㎝를 도입하고, 그 분위기 속에서 스퍼터전력 10㎾로 10분간 스퍼터링을 실시하고, 첨부된 도 3에 표시된 바와 같이, 투명유리기판(3)상에 막을 형성하였다. 막을 형성하는 압력은 1.8±0.3mTorr로 유지하였다. 또한, 기판의 가열은 실시하지 않았다.

알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제1층(11)을 투명유리기판(3)상에 막두께 48㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 160sc㎝와 질소가스 40sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력 1.7±0.3mTorr의 분위기 속에서, 기판을 가열하지 않고, 스퍼터전력 10㎾로 약 15분간 스퍼터링을 실시하였다. 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 도 1의 제2층(12)을 제1층(11)상에 막두께 293㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 200sc㎝를 도입하고, 막을 형성하는 압력 2.1±0.3mTorr의 분위기 속에서, 기판을 가열하지 않고, 스퍼터전력 10㎾로 약 3분간 스퍼터링을 실시하였다. 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제3층(13)을 제2층(12)상에 막두께 51㎚로 막을 형성하였다.

이와 같이 하여 얻어진 반사율이 낮은 박막기판(14)의 전체평균 막두께는 약 392㎚ 였다. 광학농도는 5.1이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는 도 6의 곡선F에 표시된 대로이고, 가시광 영역(파장 400∼700㎚)에서의 극소 반사율은 0.1％ 이하이고, 가시광 영역에서의 평균 반사율은 2％ 이하로 되었다.

비교를 위하여, 도 6에는, 크롬금속을 스퍼터링 타겟트로 했을 때에 얻어진 반사율이 낮은 크롬박막기판의 반사율 곡선G를 함께 기재하고 있다.

본 발명에 의한 반사율이 낮은 알루미늄박막기판은, 도 6의 곡선F 및 G의 대비로부터도 명확하듯이, 반사율이 낮은 크롬박막기판과 비교하면, 극소 반사율에 대해서는 하등 손색이 없으며, 평균 반사율은 0.93％로 되고, 반사율이 낮은 크롬박막기판의 1.9％ 보다도 더욱 낮다.

(실시예6)

실시예5의 반사율이 낮은 알루미늄박막기판의 제1층에서부터 제3층까지의 각층의 단층막을 각각 투명유리기판상에 형성하고, SOPRA제 분광에리프소미터를 사용하여 굴절율을 평가하였다. 그 일예를 도 7에 표시하였다.

(실시예7)

투명기판으로서, 투명유리기판(코어닝사제의 박판유리 7059재)을 사용하며, 세정하여 청소표면을 얻은 후, 이 기판을, 배치식 반응성 스퍼터링장치의 탄탈(Ta)로 이루어진 스퍼터링 타겟트와 대향하도록 장착하였다. 또한, 투명유리기판의 가열은 실시하지 않았다.

2.0×10^-6Torr 이하로 될 때까지 배기를 실시하고, 계속하여, 아르곤가스 200sc㎝와 산소가스 200sc㎝를 도입하고, 압력이 2.2×10^-3Torr인 분위기 속에서, 스퍼터전력 8.3㎾로 약 27분간 스퍼터링을 실시하였다. 탄탈을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 첨부된 도 3에 표시된 바와 같이 제1층(11)을 투명유리기판(3)상에 막두께 약 51㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 240sc㎝와 질소가스 160sc㎝를 도입하고, 2.3×10^-3Torr의 분위기 속에서, 스퍼터전력 8.3㎾로 약 5분간 스퍼터링을 실시하였다. 탄탈을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제2층(12)을 제1층(11)상에 막두께 약 35㎚로 막을 형성하였다.

계속하여, 아르곤가스 200sc㎝를 도입하고, 1.5×10^-3Torr의 분위기 속에서, 스퍼터전력 8.3㎾로 약 35분간 스퍼터링을 실시하였다. 탄탈을 타겟트로 하는 이 반응성 가스스퍼터링에 의하여 제3층(13)을 제2층(12)상에 막두께 약 170㎚로 막을 형성하였다.

얻어진 3층구조의 반사율이 낮은 박막기판(14)의 전체 막두께는 약 256㎚ 였다. 광학농도는 4.2이고 차광성에 우수한 것이었다.

또, 이 반사율이 낮은 박막기판의 파장과 반사율의 관계는 도 8의 곡선H에 표시된 대로이고, 측정파장이 400∼700㎚인 가시광 영역에서의 극소 반사율은 0.01％ 이하, 최대 반사율은 1.53％, 평균 반사율은 0.24％ 이하로 되는, 반사율이 극히 낮은 박막기판이 얻어졌다.

비교를 위하여, 도 8에는, 크롬금속을 스퍼터링 타겟트로 했을 때에 얻어진 반사율이 낮은 크롬박막기판의 반사율 곡선(1)을 함께 기재한다.

본 발명에 의한 반사율이 낮은 탄탈박막기판은, 도 8의 곡선H 및 I의 대비에서도 명확하듯이, 반사율이 낮은 크롬박막기판과 비교하면, 측정파장의 폭넓은 범위에서 반사율이 낮아져 있다. 특히 파장이 400㎚ 근처나 700㎚ 근처에서의 반사율은, 본 발명의 반사율이 낮은 탄탈박막기판쪽이 분명히 낮은 것을 알 수 있다.

상기한 대로 진술된 반사율이 낮은 박막기판의 반사율 특성치를 표 1에 표시하였다. 측정파장의 범위는 400㎚∼700㎚이다.

[표 1]

또한, 본 발명에 의한 반사율이 낮은 탄탈박막기판은 파장이 400㎚인 때에 최대치를 취하는 반사율을, 제1층과 제2층의 전체 막두께나 막두께비를 미묘하게 바꿈으로서, 1.0％ 이하까지 저하할 수 있는 것이 확인될 수 있었다. 한편, 반사율이 낮은 크롬박막기판인 때는, 파장이 400㎚의 반사율을 저하시키면, 그것에 반동하여 파장이 700㎚의 반사율이 높아져서, 결국 평균 반사율이 많이 저하되지 않았다.

타겟트 재료로는, 상기한 실시예에서 표시된 탄탈외에, 니켈, 철, 코발트, 텅스텐, 구리나 기타의 원소를 포함하는 탄탈합금 등도 마찬가지로 유용한 것으로 확인되었다.

(실시예8)

실시예7의 반사율이 낮은 탄탈박막기판의 제1층에서부터 제3층까지의 각층의 단층막을 각각 투명유리기판상에 형성시키고, SOPRA제 분광에리프소미터를 사용하여 굴절율을 평가하였다. 그 일예를 도 9에 표시하였다.

본 발명에 의하여, 컬러액정패널이나 프로젝트의 제조공정에서의 크롬금속의 사용을 스스로 자제하는 분위기로 되어, 크롬성분을 함유하지 않고, 또, 광학농도나 반사율 등의 특성도 크롬계금속을 사용하여 막을 형성했을 때의 특성과 비교하여 손색이 없는 반사율이 낮은 박막기판이 제공된다. 더욱이, 이 반사율이 낮은 박막기판은, 가시광의 넓은 파장에 걸쳐서 반사율이 낮고, 분광반사율곡선의 형상도 광범위하게 평탄화된 결과를 보유하고 있으며, 종래와 동등한 기능뿐만이 아니라, 보다 고기능화된 박막기판으로서 그 이용이 기대된다.

Claims

투명유리기판상에 Cr성분을 함유하지 않은, Ni, Fe 및 Co 중 1종 이상과 Mo, W, Ta 및 Nb 중 1종 이상의 합금을 타겟 재료로 하는 스퍼터링에 의해 박막이 다층 성막되어 있고, 가시광 영역에서 극소 반사율이 0.5% 이하, 광학농도가 4이상인 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 박막기판.
투명유리기판상에 Cr성분을 함유하지 않은, Ni, Fe 및 Co 중 2종 이상의 합금을 타겟 재료로 하는 스퍼터링에 의해 박막이 다층성막되어 있고, 가시광 영역에서 극소 반사율이 0.5% 이하, 광학농도가 4이상인 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 박막기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 진공성막장치 내에서, 불활성 가스, 산소 또는 산화탄소가스 중 1종 이상의 가스분위기 하에서 스퍼터링 성막되어 있는 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 박막기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 타겟재료에 Cu, Ti, Zr 및 Sn 중 1종 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 반사율이 낮은 박막기판.