KR100953741B1 - Apparatus for forming thin film using ecr plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폭 1m 이상 균일한 선형 출력을 갖는 마이크로파(microwave) 발생기와 이에 상응하는 폭을 갖는 자계발생장치로 ECR(Electron Cyclotron Resonance)플라즈마를 발생시켜 저온에서 대면적에 공급할 수 있는 높은 에너지를 갖는 이온들에 의해 플라스틱판과 유리판인 투명판에 금속 또는 투명 금속산화물, 무기물 등을 연속 증착하여 양호한 전기 전도성과 광 투과율을 갖는 기판을 제조할 수 있는 장치 및 그 장치를 이용한 막증착 방법 및 그 장치에 의해 형성될 수 있는 투명도전막을 가지는 터치패널용 기판에 관한 것이다. The present invention is a microwave generator having a uniform linear output of more than 1m in width and a magnetic field generator having a corresponding width to generate an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma having a high energy that can be supplied to a large area at low temperature A device capable of producing a substrate having good electrical conductivity and light transmittance by continuously depositing a metal, a transparent metal oxide, an inorganic material, or the like on a transparent plate, which is a plastic plate and a glass plate by ions, and a film deposition method using the device and the device It relates to a substrate for a touch panel having a transparent conductive film that can be formed by.

전자회전공명(ECR), 투명전도막, 플라즈마, 화학기상증착, 플라스틱 기판 Electromagnetic Resonance (ECR), Transparent Conductive Film, Plasma, Chemical Vapor Deposition, Plastic Substrate

Description

이.씨.알. 플라즈마 성막 장비{APPARATUS FOR FORMING THIN FILM USING ECR PLASMA} Mr. Lee Plasma deposition equipment {APPARATUS FOR FORMING THIN FILM USING ECR PLASMA}

본 발명은 기판에 막을 증착하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 회전 공명(ECR : Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 방식으로 기판에 막을 증착하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for depositing a film on a substrate, and more particularly, to an apparatus for depositing a film on a substrate by an Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma method.

지상파디지탈방송(DMB, Digital multimedia Broadcasting)과 개인 휴대용 정보 단말기 (PDA, personal digital assistant ), PSP(Play Station Portable), PMP (Portable Multimedia Player)와 같은 소형 디스플레이 영상기기의 발달과 3세대 화상통신 시대에 돌입하면서 소형단말기를 통한 정보 입력과 출력 및 정보검색을 위해 디스플레이에 터치 기능이 추가되는 경향이 늘고 있으며, 이에 따라 터치패널의 수요가 급격히 증가하고 있다.Development of compact display video devices such as terrestrial digital broadcasting (DMB), personal digital assistant (PDA), Play Station Portable (PSP), and Portable Multimedia Player (PMP) Increasingly, there is an increasing tendency to add a touch function to a display for inputting, outputting and retrieving information through a small terminal. Accordingly, the demand for touch panels is rapidly increasing.

이와 동시에 통신 또는 영상기기의 경량화가 요구되어 유리기판 대신 플라스틱 기판 또는 필름에 기능성을 부여하여 터치패널을 형성하기 위한 개발이 진행되 고 있다.At the same time, it is required to reduce the weight of communication or imaging devices, and thus, development of forming touch panels by providing functionality to plastic substrates or films instead of glass substrates is underway.

기존에 사용되고 있는 터치패널은 대표적인 투명 전도성 물질인 인듐틴옥사이드(ITO) 층을 스퍼터링 방법으로 유리 기판에 증착한 후 전도성을 갖는 유리기판과 유리기판 전극 사이에 돗트 스페이서(dot spacer)로 구성하는 경우가 많다. Conventionally used touch panels are formed of a dot spacer between a conductive glass substrate and a glass substrate electrode after depositing an indium tin oxide (ITO) layer, a representative transparent conductive material, onto a glass substrate by a sputtering method. There are many.

그러나, 경량화와 외부충격에 대한 안전성 및 내구성 측면에서 점차 유리기판에 투명전도성 고분자 필름을 부착하거나, 플라스틱기판에 전도성 투명 필름을 부착하여 이용하는 터치패널의 사용이 늘고 있다. 또한, 고가의 인듐을 사용하지 않고 양질의 투명 도전막을 형성하는 방법이 모색되고 있다.However, in terms of weight reduction and safety and durability against external impact, the use of a touch panel using a transparent conductive polymer film attached to a glass substrate or a conductive transparent film attached to a plastic substrate is increasing. In addition, a method of forming a high quality transparent conductive film without using expensive indium has been sought.

유리 기판, 플라스틱 기판이나 수지 시트 표면에 전기전도성을 부여하기 위해 도전성 투명 박막을 형성하는 공정이 필요하게 된다. 기판에 박막을 형성하는 방법으로 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition)이나 스퍼터링(spttering) 같은 물리적기상증착(PVD:Physical Vapor Deposition)을 사용할 수 있다. In order to provide electrical conductivity to a glass substrate, a plastic substrate, or a resin sheet surface, the process of forming a conductive transparent thin film is required. As a method of forming a thin film on a substrate, physical vapor deposition (PVD) such as chemical vapor deposition (CVD) or sputtering may be used.

기존의 터치패널에서 투명 도전성 박막을 형성하는 방법으로는 스퍼터링이나 이온빔어시스트(Ion beam assist)를 이용한 물리증착방식이 가장 많이 사용되고 있다. 이들 방식은 유리기판에 적용할 경우 열의 축적으로 인한 기판의 열 손상이나 열화현상이 없으나 플라스틱 기판에 코팅할 경우 열 손상이나 기판 열화를 가져올 수 있다. As a method of forming a transparent conductive thin film in a conventional touch panel, a physical deposition method using sputtering or ion beam assist is most commonly used. These methods do not cause thermal damage or deterioration of the substrate due to heat accumulation when applied to glass substrates, but may cause thermal damage or substrate degradation when coated on plastic substrates.

즉, 플라스틱 기판에 박막을 기존의 스퍼터링이나 이온빔어시스트를 이용한 물리증착방식으로 형성할 경우, 기판을 냉각시켜도 플라스틱의 낮은 열전도도에 의해 코팅표면의 냉각속도가 늦고 연속처리를 위한 기판 이동이 필요한 경우 냉각 효 율은 더욱 떨어진다. 기판의 코팅면 표면으로 전달되는 스퍼터된 원자 또는 분자단위의 입자가 가지고 있는 에너지에 의해 플라스틱 표면에 열화 현상이 일어나 플라스틱 기판의 고유성질이 상실될 뿐만 아니라 열 손상으로 변색되어 높은 색도를 갖게 되므로 고투과율을 유지해야하는 터치패널 기판에는 응용하기 어려운 문제점들을 지니고 있다.That is, when the thin film is formed on the plastic substrate by conventional sputtering or physical vapor deposition using ion beam assist, the cooling surface of the coating surface is slow due to the low thermal conductivity of the plastic even when the substrate is cooled, and the substrate is moved for continuous processing. Cooling efficiency is even worse. Due to the energy of the sputtered atoms or molecules at the surface of the coated surface of the substrate, deterioration occurs on the surface of the plastic, which not only loses the uniqueness of the plastic substrate but also discolors due to thermal damage, resulting in high chromaticity. There is a problem that is difficult to apply to the touch panel substrate that must maintain the transmittance.

또한, 플라스틱 기판이나 수지 시트는 반도체 웨이퍼와 달리 수백℃ 이상의 고온에서는 연화되거나, 용융되므로 낮은 온도에서 도전성 투명 박막이 형성되지 않으면 기판 변형을 가져올 수 있다.In addition, since the plastic substrate or the resin sheet is softened or melted at a high temperature of several hundred degrees Celsius or more, unlike the semiconductor wafer, the substrate may be deformed unless the conductive transparent thin film is formed at a low temperature.

한편 재질에 따라서는 스퍼터링 방법으로 박막을 형성하기 어려운 경우도 있다. 가령, 용융점이 낮은 무른 금속의 경우, 스퍼터링 기법으로 형성하기 어렵다. 또한, 일정한 그레인을 가질 때 막특성이 좋아지는 물질막에서 해당 형태의 구조를 스퍼터링 기법으로 형성하기 어려운 경우가 있다. 가령, 주석이나 아연, 이들의 산화물 등은 스퍼터링 기법으로 막을 형성하기 어렵고, 불소가 도핑된 불화산화주석막(FTO)도 스퍼터링으로 형성하기에 적합하지 않다.On the other hand, depending on the material, it may be difficult to form a thin film by the sputtering method. For example, a soft metal having a low melting point is difficult to form by sputtering techniques. In addition, it may be difficult to form the structure of the shape by the sputtering technique in the material film having a good grain characteristics when the film has a certain grain. For example, tin, zinc, oxides thereof, and the like are difficult to form a film by a sputtering technique, and fluorine-doped tin fluoride tin film (FTO) is also not suitable for forming by sputtering.

화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition) 과정에서는 증착될 박막을 이룰 증착막 소오스 가스(source gas)를 공정 챔버에 투입하여 기판 상에서 화학적 반응에 의해 막질이 형성되고 적층되도록 한다.In the chemical vapor deposition (CVD) process, a source gas of a deposition film, which forms a thin film to be deposited, is introduced into a process chamber to form and deposit a film by a chemical reaction on a substrate.

화학기상증착은 스퍼터링 방식의 물리적 증착의 보완적인 증착막 형성 수단이 될 수 있다. 화학기상증착에서 화학적 반응성을 좋게 하기 위해 공정이 높은 온도에서 이루어지도록 할 수 있고, 소오스 가스들이 상대적으로 낮은 온도에서도 화 학반응을 일으키기 용이한 활성화된 상태가 되도록 할 수도 있다. 높은 온도에서의 플라스틱 기판에 대한 박막 형성은 이미 언급한 기판 열화와 변형의 문제점을 가진다. 공정 온도를 가능한한 낮추면서 활성화된 상태를 만들기 위해 공정 챔버 내에 플라즈마를 형성할 수 있다. 공정 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 고밀도 플라즈마를 형성하는 방법의 하나로 전자 회전 공명(이하 'ECR'과 혼용함) 방법을 이용할 수 있다. Chemical vapor deposition may be a means for forming a deposited film complementary to sputtering physical deposition. To improve chemical reactivity in chemical vapor deposition, the process can be carried out at high temperatures, and source gases can be activated to facilitate chemical reactions even at relatively low temperatures. Thin film formation on plastic substrates at high temperatures has the problems of substrate degradation and deformation already mentioned. Plasma can be formed in the process chamber to make the activated state as low as possible. There are a number of methods for forming a plasma in the process chamber, and one of the methods for forming a high-density plasma may use an electron rotation resonance (hereinafter, referred to as 'ECR') method.

한편, 기판에 박막을 적층할 때, 기판의 유효 면적 전면에 박막을 고른 두께 및 상태로 형성하는 것이 중요하게 된다. 특히, 터치 패널을 포함하여 디스플레이 패널 형성을 위한 기판에 박막을 증착할 때 디스플레이는 원형이 아닌 각형인 경우가 대부분이며, 디스플레이가 대형화하므로 디스플레이용 패널의 전면에 고르게 박막을 형성하는 것은 점점 어렵게 되고 있다. 그러나, 제품의 수율을 높이고, 품질의 균일성과 신뢰성을 향상시키기 위해 패널 기판에 막을 고르게 증착하는 것은 매우 중요한 요소가 된다.On the other hand, when laminating a thin film on a substrate, it is important to form the thin film in an even thickness and state over the entire effective area of the substrate. In particular, when a thin film is deposited on a substrate for forming a display panel, including a touch panel, the display is often rectangular rather than circular, and since the display is enlarged, it is increasingly difficult to form a thin film evenly on the front of the display panel. have. However, it is very important to deposit the film evenly on the panel substrate in order to increase the yield of the product and to improve the uniformity and reliability of the quality.

그런데, 기존의 ECR 플라즈마 장비는 통상 도파관을 이용하여 플라즈마 형성 챔버에 마이크로파를 유도하는 형태를 가진다. 이렇게 마이크로파 유도에 사용되는 도파관은 마이크로파가 전달되는 방향을 기준으로 그 수직 횡단면이 사각형이 많고, 횡단면에서 중심에는 마이크로파가 강하고, 가장자리는 마이크로파 세기가 약하여 균일한 플라즈마 형성을 어렵게 하는 문제가 있다. However, conventional ECR plasma equipment has a form of inducing microwaves to the plasma formation chamber using a waveguide. The waveguide used for the microwave induction has a problem in that the vertical cross section has a quadrangle based on the direction in which the microwave is transmitted, the microwave is strong in the center in the cross section, and the edge has a weak microwave strength, making it difficult to form a uniform plasma.

따라서, 수직 횡단면을 크게 하거나 어느 한 쪽으로 길게 선형으로 형성하는 것은 플라즈마 형성의 균일성 측면에서 바람직하지 않다. 도파관의 수직 횡단면을 한 쪽으로 길게 형성하는 대신에 도파관을 여러 가지로 나누어 각 가지들을 일 방향으로 길게 배열하는 경우도 생각할 수 있으나 이런 경우도 분기에 따른 유도 효율이나 균일성이 좋지 못하고, 각각의 도파관에 마이크로파 발생기를 하나씩 연결시키는 것은 균일성은 높일 수 있으나 구성이 번잡하고 비용도 많이 들어가게 된다.Therefore, increasing the vertical cross section or forming it linearly in either direction is undesirable in view of the uniformity of plasma formation. Instead of forming the vertical cross section of the waveguide to one side, it is also possible to divide the waveguide into several parts and arrange the branches in one direction. However, in this case, the induction efficiency and uniformity according to the branch are not good. Connecting the microwave generators one by one can increase the uniformity, but it is complicated and expensive.

도파관을 통해 입력되는 마이크로파가 고르게 플라즈마 형성 챔버로 투입되지 못하면 플라즈마 형성 챔버의 슬릿을 통해 기판이 있는 공정실로 투입되는 박막 형성용 재료의 하전 입자들의 밀도도 균일하지 못하게 되고, 결국 기판에 막을 형성하는 공정 등에 있어서 기판 전면에 걸친 균일한 처리를 하기 어렵게 된다.If the microwave inputted through the waveguide is not evenly introduced into the plasma forming chamber, the density of charged particles of the thin film forming material introduced into the process chamber with the substrate through the slit of the plasma forming chamber is also not uniform, and eventually forms a film on the substrate. In a process or the like, it becomes difficult to perform a uniform treatment over the entire substrate.

따라서, 기존의 ECR 플라즈마 장비를 통해 디스플레이용 각형 기판에 높은 플라즈마 형성 효율로 균일한 박막을 형성하는 것은 어렵게 된다. Therefore, it is difficult to form a uniform thin film with high plasma formation efficiency on the square substrate for display through existing ECR plasma equipment.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상술한 종래 ECR 플라즈마 성막 장비의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디스플레이 등에 사용되는 기판에 효율적으로 균일한 박막을 형성할 수 있는 ECR 플라즈마 성막 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to an aspect of the present invention, to solve the problems of the conventional ECR plasma film forming equipment described above, an object of the present invention is to provide an ECR plasma film forming equipment that can form a uniform thin film efficiently on a substrate used for display and the like. .

좀 더 상세하게는, 본 발명은 기존방식인 원형전자석의 사용과 동시에 각형 도파관을 통한 마이크로파의 도입방식에 의해 중심에서 마이크로파 세기가 세고 가장자리에서 낮아지며, 중심에서 외각방향으로 가해지는 불균일한 에너지 구배 상의 차이와, 이로 인한 이온(증착막의 재료가 되는 물질의 하전입자) 농도의 변화 때문에 발생할 수 있는 기판 상 증착막 두께 편차에 의해 균일성을 확보할 수 없는 문제점을 개선할 수 있는 ECR 플라즈마 성막 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.More specifically, the present invention uses the conventional method of circular electromagnets and simultaneously introduces microwaves through a rectangular waveguide, thereby increasing the intensity of microwaves at the center and lowering them at the edges. ECR plasma film forming equipment that can improve the difference and the problem that the uniformity cannot be secured due to the variation in the thickness of the deposited film on the substrate that may occur due to the change in the concentration of ions (charged particles of the material used as the material of the deposition film). It aims to do it.

또한, 본 발명의 일 측면은 기존 ECR 플라즈마 성막 장비의 대면적화의 어려움에 따라 연구단계에서 상용화 공정으로의 적용의 어려움을 개선할 수 있는 ECR 플라즈마 성막 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an aspect of the present invention is to provide an ECR plasma film forming equipment that can improve the difficulty of applying to the commercialization process in the research phase according to the difficulty of large area of the existing ECR plasma film forming equipment.

본 발명의 일 측면은 상대적으로 열에 취약한 합성수지 기판에 ECR 플라즈마 방법으로 형성한 균일한 투명전도막을 가지는 터치패널용 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.One aspect of the present invention is to provide a substrate for a touch panel having a uniform transparent conductive film formed by the ECR plasma method on a relatively susceptible synthetic resin substrate.

본 발명의 일 측면은 선형 안테나 및 선형 안테나에 대응하는 자계형성수단을 구비하는 ECR 플라즈마 성막 장비에서 기판에 효율적으로 막을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. One aspect of the present invention is to provide a method for efficiently forming a film on a substrate in the ECR plasma film forming equipment having a linear antenna and a magnetic field forming means corresponding to the linear antenna.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 ECR 플라즈마 성막 장비는, 플라즈마 형성 장치와 기판에 대한 증착이 이루어지는 공정 챔버를 구비하며, 플라즈마 형성 장치는 선형 안테나, 상기 선형 안테나에 연결되는 플라즈마 발생기, 상기 선형 안테나와 상기 공정 챔버의 기판 사이 공간에 자기장을 형성하는 자계형성장치를 구비하여 이루어진다.ECR plasma film forming equipment according to an aspect of the present invention for achieving the above object comprises a plasma forming apparatus and a process chamber in which deposition on the substrate, the plasma forming apparatus is a linear antenna, a plasma generator connected to the linear antenna And a magnetic field forming device for forming a magnetic field in the space between the linear antenna and the substrate of the process chamber.

본 발명 장비에서 자계형성장치는 선형 안테나와 대응하는 형태로 이루어져 플라즈마를 선형 안테나와 대응하는 선형 공간으로 제한하도록 형성되는 것이 바람직하다. 자계형성장치는 영구 자석을 배열하여 형성할 수도 있으나, 영구 자석 대신에 전자석을 복수 개 배열하여 사용할 수 있고, 코일을 직선로가 긴 트랙형태로 혹은 장축이 긴 타원 형태 등 선형 안테나에 대응되는 형태로 감아 솔레노이드 코일로 형성할 수 있다. In the present invention, the magnetic field forming apparatus may be configured to have a shape corresponding to the linear antenna so as to limit the plasma to the linear space corresponding to the linear antenna. The magnetic field forming device may be formed by arranging permanent magnets, but a plurality of electromagnets may be used instead of the permanent magnet, and the coil may correspond to a linear antenna such as a track having a long straight line or an ellipse having a long axis. Can be wound into a solenoid coil.

본 발명 장비에서 선형 안테나는 양단이 각각 서로 공진된 두 개의 마이크로파 발생기(microwave generator)에 결합되는 형태로 이루어질 수 있다.In the equipment of the present invention, the linear antenna may have a form in which both ends are coupled to two microwave generators resonating with each other.

본 발명 장비에서 선형 안테나는 막 증착 등이 이루어지거나, 플라즈마 작용에 의한 식각이 이루어지지 않도록 수정 튜브 등 전파의 방사는 방해하지 않으면서 안테나 표면은 보호할 수 있는 재질의 관으로 감싸지는 것이 바람직하다. In the equipment of the present invention, it is preferable that the linear antenna is wrapped with a tube of a material which can protect the surface of the antenna without interfering radiation of radio waves such as a crystal tube so that film deposition or the like is not performed by plasma action. .

본 발명 장비에서 선형 안테나는 서로 평행하게 배치된 복수로 이루어질 수 있으며, 각각의 선형 안테나는 해당의 마이크로파 발생기에 양단이 연결되는 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 서로 평행하게 배치된 선형 안테나 사이에는 인근 선 형 안테나의 영향을 배제할 수 있도록 실드(shield)재가 선형 안테나들 사이에 설치될 수 있다.In the present invention, the linear antennas may be formed in plural numbers arranged in parallel with each other, and each linear antenna may be formed in a form in which both ends are connected to a corresponding microwave generator. In this case, a shield member may be installed between the linear antennas so as to exclude the influence of the adjacent linear antennas between the linear antennas arranged in parallel with each other.

본 발명 장비에서 플라즈마 형성 장치가 설치되는 공간인 플라즈마 형성 공간은 성막이 이루어지는 기판이 놓이는 공정 챔버의 공간과 일체로 형성되거나, 격벽에 의해 구분된 공간일 수 있다. 격벽에 의해 구분될 때 두 공간을 구분하는 격벽에는 슬릿 등 여러 형태의 창이 형성되고, 두 공간은 창을 통해 연결될 수 있다. 이때, 창은 플라즈마 형성 공간에서 활성화된 증착막 형성용 소오스 가스 입자들이 기판 표면에 균일한 빈도로 닿을 수 있도록 형성된다. Plasma forming space, which is a space in which the plasma forming apparatus is installed in the equipment of the present invention, may be formed integrally with the space of the process chamber in which the substrate on which the film is formed is formed or may be a space separated by a partition wall. When divided by the partition wall, the partition wall that separates the two spaces are formed of various types of windows such as slits, the two spaces can be connected through the window. In this case, the window is formed so that the source gas particles for forming the deposition film activated in the plasma formation space may reach the substrate surface at a uniform frequency.

본 발명의 일 측면에 따른 투명전도막을 가진 터치패널용 기판은 합성수지 기판에 ECR 플라즈마 CVD로 형성된 투명도전막이 형성된 것을 특징으로 한다. 이때, 투명도전막은 산화주석 혹은 불소가 도핑된 산화주석 투명도전막일 수 있다. 합성수지 기판은 연화점 온도가 200도씨 이하인 것일 수 있다. 투명 도전막의 기판 내 두께 편차는 20nm 이하일 수 있다.A touch panel substrate having a transparent conductive film according to an aspect of the present invention is characterized in that the transparent conductive film formed by ECR plasma CVD on the synthetic resin substrate. In this case, the transparent conductive film may be a tin oxide or a fluorine-doped tin oxide transparent conductive film. The synthetic resin substrate may have a softening point temperature of 200 ° C. or less. The thickness variation in the substrate of the transparent conductive film may be 20 nm or less.

본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 성막 장비를 이용하여 기판에 막을 증착하는 방법은 기판의 흐름 경로의 일 구간에 증착이 이루어지는 공정 챔버가 위치하고, 공정 챔버에서 증착막이 형성될 기판면이 대향하는 측벽에는 선형 안테나와 상기 선형 안테나에 대응되는 자계형성장치 및 창이 형성된 선형 플라즈마 형성장치가 설치된 플라즈마 성막 장비에서, In the method of depositing a film on a substrate by using the plasma film forming equipment according to an aspect of the present invention, a process chamber in which deposition is performed is located in one section of a flow path of the substrate, and a sidewall of the substrate facing the substrate surface on which the deposition film is to be formed is disposed on the process chamber. In the plasma film forming equipment having a linear antenna and a linear plasma forming apparatus having a magnetic field forming apparatus and a window corresponding to the linear antenna,

선형 안테나의 길이 방향과 수직한 기판 흐름 경로를 따라 기판이 연속적 혹은 반 연속적으로 이송되면서 상기 창을 통해 상기 기판에 활성화된 증착막 소오스 가스가 공급되는 것을 특징으로 한다. 이때 기판이 반 연속적으로 이송된다 함은 공정 챔버 전 위치까지 이송후 일단 공정 챔버 내에 반입된 기판에 뒤에 기판에 대한 증착이 이루어지고, 다시 공정 챔버에서 입력 방향과 다른 출구로 방출되는 인 라인 공정 형태를 의미한다. 한편, 본 발명의 방법에서 기판이 연속적으로 이송된다 함은 기판에 막증착이 이루어질 때 기판이 계속하여 이동한다는 의미이다.An activated deposition source source gas is supplied to the substrate through the window while the substrate is continuously or semi-continuously transferred along the substrate flow path perpendicular to the longitudinal direction of the linear antenna. In this case, the substrate is transported semi-continuously in the form of an in-line process where the substrate is deposited in the process chamber after the transfer to the entire position of the process chamber, and then the substrate is discharged from the process chamber to an outlet different from the input direction. Means. On the other hand, in the method of the present invention, the substrate is continuously transferred, which means that the substrate continues to move when film deposition is performed on the substrate.

본 발명 장비에서는 마이크로파 발생기에서 선형 안테나를 통해 플라즈마 형성 공간으로 인입된 마이크로파가 선형 안테나의 길이와 수직한 방향으로 안테나 주위 360도로 방출된다. 그리고, 막이 증착될 기판과 선형 안테나 사이의 적어도 일부 공간에 자계형성장치가 설치되어 자계가 형성된다. 이 자계가 형성된 공간에 플라즈마 소오스 가스가 유입되면 이 공간을 지나는 마이크로파에 의해 플라즈마 소오스 가스는 플라즈마 상태가 된다. 플라즈마 내의 전자 및 이온 등 하전 입자는 자계의 영향으로 자계형성장치가 이루는 일정 공간에 구속된 상태로 존재하여 높은 밀도를 유지할 수 있다. 증착막 형성용 소오스 가스가 높은 밀도의 플라즈마가 형성된 영역에 투입되어 활성화된 뒤에 기판을 향해 이동하여 기판면에 증착막이 형성된다.In the equipment of the present invention, microwaves introduced into the plasma forming space through the linear antenna from the microwave generator are emitted by 360 degrees around the antenna in a direction perpendicular to the length of the linear antenna. In addition, a magnetic field forming apparatus is installed in at least some space between the substrate on which the film is to be deposited and the linear antenna to form a magnetic field. When the plasma source gas flows into the space in which the magnetic field is formed, the plasma source gas is turned into a plasma state by microwaves passing through the space. Charged particles such as electrons and ions in the plasma may remain in a confined space formed by the magnetic field forming apparatus under the influence of the magnetic field, thereby maintaining high density. The source gas for forming a deposition film is injected into a region where a high density plasma is formed and activated, and then moved toward the substrate to form a deposition film on the substrate surface.

이때, 자계형성장치를 통해 활성화된 증착막 형성용 소오스 가스 입자들이 기판방향으로 집중되어 방출되도록 자계형성장치가 구성될 수 있으며, 플라즈마 형성 장치와 기판 사이에 플라즈마 형성 공간과 기판에 증착이 이루어지는 공정 챔버 사이의 격벽이 있다면 격벽에는 이들 플라즈마 형성 공간과 공정 챔버 사이에는 선형 안테나에 대응하는 선형 윈도우가 형성될 수 있다. In this case, the magnetic field forming apparatus may be configured such that the source gas particles for forming the deposition film activated through the magnetic field forming apparatus are concentrated and discharged in the direction of the substrate, and a process chamber in which a plasma is formed between the plasma forming apparatus and the substrate and the substrate is deposited. If there are partition walls therebetween, the partition walls may have linear windows corresponding to the linear antennas between the plasma formation spaces and the process chambers.

화학기상증착에서 증착막 소오스 가스로는 유기 금속 가스를 사용하는 MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)이 사용될 수 있다. In chemical vapor deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) using an organic metal gas may be used as the deposition film source gas.

본 발명에 따르면 사각형 디스플레이 패널을 이루는 기판 특히 대 면적 기판에 효율적으로 균일한 막 형성이 가능하게 된다. According to the present invention, it is possible to efficiently and uniformly form a film on a substrate constituting a rectangular display panel, particularly a large area substrate.

본 발명에 따르면 선형 마이크로파 발생기와 한 쪽으로 길게 자계를 형성하는 타원 혹은 트랙 궤적 자계 형성장치를 이용하여 ECR(전자회전공명) 플라즈마를 형성하여 상온조건과 비슷한 상대적 저온에서 수지 시트나 플레이트 형태의 기판에 막을 증착할 수 있게 된다. 따라서, 높은 이온화율과 에너지를 갖는 ECR 상온 화학기상증착시스템으로 증착막 전구체를 기상에서 이온화한 후 생성된 반응성 이온들이 기판 표면에서 순간 표면화학반응으로 기판표면의 열화현상을 줄이면서 대면적 연속 코팅이 가능하게 된다. According to the present invention, an ECR plasma is formed by using a linear microwave generator and an ellipse or track trajectory field forming device that forms a long magnetic field on one side, and thus, on a resin sheet or plate type substrate at a relatively low temperature similar to room temperature conditions. The film can be deposited. Therefore, the ECR room temperature chemical vapor deposition system with high ionization rate and energy, after ionizing the deposited film precursor in the gas phase, reacts the ions produced by the surface chemical reaction on the surface of the substrate to reduce the degradation of the surface of the substrate, while maintaining a large area continuous coating. It becomes possible.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 공정 챔버 내 피증착물의 체류시간을 조절함으로써 투명성이 뛰어나고 전기저항이 낮고 접착력이 뛰어난 도전성 물질막을 화학증착하여 증착막의 표면저항을 수십 Ω/□~수백 Ω/□ 범위로 용이하게 조절할 수 있고, 증착된 막과 투명 수지 기판을 포함한 총 가시광 투과도 86%이상, 색도 a=+2.0~-2.0, b=2.0~-2.0 범위를 만족하는 양질의 투명전도성 기판의 형성이 가능하다.In addition, according to an aspect of the present invention, by adjusting the residence time of the deposit in the process chamber by chemical vapor deposition of a conductive material film having excellent transparency, low electrical resistance and excellent adhesion, the surface resistance of the deposited film is tens of Ω / □ ~ hundreds Ω / □ A range of high quality transparent conductive substrates that can be easily controlled in a range and satisfies the total visible light transmittance of 86% or more including the deposited film and the transparent resin substrate, and the chromaticity a = + 2.0 ~ -2.0, b = 2.0 ~ -2.0 Formation is possible.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 구성을 보다 상 세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명 장치의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 성막 장비의 주요부 구성을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도2는 본 발명 장치의 일 실시예를 도1의 AA라인에 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이며, 도3은 본 발명 장치의 일 실시예의 도2에 도시된 부분을 BB라인에 따라 절단한 단면도이다. 단, 가스 공급 라인이나 진공 라인은 간단한 배선 표시로 갈음하였다. Figure 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the main part of the ECR plasma film forming equipment according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along line AA of Figure 1 an embodiment of the present invention device 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of the part shown in FIG. 2 of an embodiment of the present invention apparatus. However, the gas supply line and the vacuum line were replaced with a simple wiring display.

도1 내지 도3을 함께 참조하여 설명하면, 기판(13) 표면에 증착이 이루어지는 작업 공간이 되는 공정 챔버(10)가 하부에 구비된다. 공정 챔버(13) 위쪽에는 4개의 단위 플라즈마 형성 장치(20)가 설치된다. 그리고, 각각의 단위 플라즈마 형성 장치(20)의 상부에는 마이크로파 발생 장치가 설치된다. 1 to 3, a process chamber 10 serving as a work space in which deposition is performed on the surface of the substrate 13 is provided below. Four unit plasma forming apparatuses 20 are installed above the process chamber 13. Then, a microwave generator is provided above each unit plasma forming apparatus 20.

마이크로파 발생 장치는 금속으로 이루어지는 선형 안테나(23)와 선형 안테나(23)의 양 단부에 결합되는 마이크로파 발생기(microwave generator:21)를 구비하여 이루어진다. 하나의 선형 안테나(23)와 연결된 두 개의 마이크로파 발생기(21)는 서로 공진되도록 조정된다. The microwave generator includes a linear antenna 23 made of metal and a microwave generator 21 coupled to both ends of the linear antenna 23. Two microwave generators 21 connected to one linear antenna 23 are adjusted to resonate with each other.

자계형성장치는 플라즈마 형성 공간에 선형 금속 안테나와 수직한 방향으로 균일한 자기장을 발생시킨다. 본 실시예에서 자계 형성 장치는 솔레노이드 코일 형태의 전자석(27)으로 구성된다.The magnetic field forming apparatus generates a uniform magnetic field in a direction perpendicular to the linear metal antenna in the plasma formation space. In the present embodiment, the magnetic field forming apparatus is composed of an electromagnet 27 in the form of a solenoid coil.

각각의 단위 플라즈마 형성 장치(20)에서 두 개의 공진되는 마이크로파 발생기(21)와 결합된 하나의 선형 안테나(23)는 하나의 자계형성장치와 쌍으로 결합된다. 또 다른 관점에서, 플라즈마 내의 전자와 이온들의 회전공명을 위해, 자계형성 장치에 의해 정의된 공간에 플라즈마 입자들이 한정되고 구속되는 ECR 플라즈마 조건을 만족시키기 위해, 2.45GHz의 마이크로파 출력을 발생시키는 마이크로파 발생기(21)와 이에 대응하는 875 가우스(Gauss)를 갖는 자기장을 형성할 수 있는 이심율이 큰 타원 혹은 긴 트랙형 전자석이 결합된다.In each unit plasma forming apparatus 20, one linear antenna 23 coupled with two resonant microwave generators 21 is paired with one magnetic field forming apparatus. In another aspect, a microwave generator for generating a 2.45 GHz microwave output to satisfy an ECR plasma condition in which the plasma particles are confined and confined in a space defined by a magnetic field forming device for rotational resonance of electrons and ions in the plasma. (21) and an ellipse or long track-shaped electromagnet having a large eccentricity capable of forming a magnetic field having a corresponding 875 Gauss are combined.

플라즈마 형성 장치에 투입된 플라즈마 소오스 가스로부터 형성된 플라즈마 내의 전자들과 이온이 회전 공진하면서 높은 밀도의 플라즈마를 유지한다. 증착막 소오스 가스가 이 플라즈마 영역(28)에 투입되면서 활성화된 이온, 라디칼이 생성된다. 이들 활성화된 이온, 라디칼은 공정 챔버 영역으로 길고 좁은 창을 통해 슬릿 효과를 갖고 기판을 향해 유입된다. 상온 조건에서 화학기상증착에 의해 모재에 열손상이나 변형 없이 금속 또는 금속물산화물을 증착할 수 있게 된다. 이때 증착막 소오스 가스는 증착막에 포함되는 금속 원소를 가지는 유기 가스(metal organic gas)일 수 있으며, 하나의 금속 원소의 소오스로 여러 가지 다양한 유기 가스가 사용될 수 있다. 금속 원소를 가지는 유기 가스는 원소별로 잘 알려져 있으므로 구체적인 예시는 생략하기로 한다.Electrons and ions in the plasma formed from the plasma source gas introduced into the plasma forming apparatus rotate and resonate to maintain a high density plasma. As the deposited film source gas is introduced into the plasma region 28, activated ions and radicals are generated. These activated ions, radicals, enter the substrate with a slit effect through long, narrow windows into the process chamber region. Chemical vapor deposition at room temperature enables the deposition of metals or metal oxides on the base material without thermal damage or deformation. In this case, the deposition film source gas may be an organic gas having a metal element included in the deposition film, and various organic gases may be used as a source of one metal element. Organic gas having a metal element is well known for each element, so specific examples thereof will be omitted.

기판은 플레이트나 시트(sheet) 형태로 투명 또는 불투명한 유리, 실리콘, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미나, 테프론, PE, PP, PC, PMMA, PEEK 등과 같은 플라스틱과 금속판, 무기물판을 모두 포함할 수 있다.The substrate may include both plastic and metal plates and inorganic plates such as transparent or opaque glass, silicon, stainless steel, aluminum, alumina, Teflon, PE, PP, PC, PMMA, PEEK, etc. in the form of plates or sheets. .

서로 평행하게 형성된 4개의 선형 안테나(23)에 대응하는 각각의 전자석(27) 사이에는 각 전자석에 의해 생성된 자기장이 주변의 단위 플라즈마 형성 장치(20)에서의 마이크로파 출력과 ECR 플라즈마 발생에 간섭을 일으키지 않도록 알루미늄 등 금속 재질로 실드 혹은 분리판(shield:26)이 설치된다. 각 전자석(27) 사이에 자기장의 간섭을 막을 수 있는 분리판(26)의 설치로 균일성에 영향이 적으면서 일 방향으로 폭 1m이상인 선형, 대면적 ECR 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다. Between each of the electromagnets 27 corresponding to the four linear antennas 23 formed in parallel with each other, the magnetic field generated by each electromagnet interferes with the microwave output and the ECR plasma generation in the surrounding unit plasma forming apparatus 20. The shield or separator 26 is installed in a metal material such as aluminum so as not to cause it. The installation of the separating plate 26 to prevent the interference of the magnetic field between each electromagnet 27, it is possible to generate a linear, large-area ECR plasma having a width of 1m or more in one direction with little influence on uniformity.

기판 유리 또는 합성수지 기판의 처리효율과 생산성을 높이기 위해 본 발명 실시예에서는 여러 개의 선형의 단위 플라즈마 형성 장치(20)가 선형 안테나(23)를 기준으로 서로 나란히 설치된 구성을 보인다. In order to increase the processing efficiency and productivity of the substrate glass or the resin substrate, in the exemplary embodiment of the present invention, a plurality of linear unit plasma forming apparatuses 20 are arranged side by side with respect to the linear antenna 23.

선형 안테나(23)는 플라즈마 형성 장치(20)가 차지하는 플라즈마 형성 공간 내에 위치하여 공간적으로 플라즈마 형성 공간과 분리되지 않으므로 플라즈마 형성에 따른 식각 작용을 받을 수 있다. 또한 플라즈마 내의 일부 활성 입자들이 그 표면에 증착되어 마이크로파 발생 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 그러므로 선형 안테나(23)를 식각과 증착으로부터 보호하기 위해 선형 안테나(23)는 석영 튜브(25) 내에 설치된다. 석영 튜브(25)는 정기적인 유지, 보수 공정을 통해 선형 안테나(23) 및 마이크로파 발생기(21)와 분리, 교체, 세정 후 사용될 수 있으므로 유지, 보수를 용이하게 할 수 있다. Since the linear antenna 23 is located in the plasma forming space occupied by the plasma forming apparatus 20 and is not spatially separated from the plasma forming space, the linear antenna 23 may receive an etching operation due to plasma formation. In addition, some active particles in the plasma may be deposited on their surface, reducing the efficiency of microwave generation. Therefore, the linear antenna 23 is installed in the quartz tube 25 to protect the linear antenna 23 from etching and deposition. The quartz tube 25 may be used after being separated, replaced, and cleaned with the linear antenna 23 and the microwave generator 21 through a regular maintenance and repair process, thereby facilitating maintenance and repair.

공정 챔버(10)와 각 플라즈마 형성 장치(20)의 공간적 구분은 명확하지 않게 전체가 통해있는 것처럼 형성될 수도 있으나, 두 공간 사이에는 별도의 분리벽 혹은 격벽(29)이 형성되는 것이 바람직하다. 단, 도시된 바와 같이 플라즈마 처리된 증착막 형성 입자의 통과를 위해 두 공간 서로를 연결하는 창(window:291)이 필요하다. 창(291)은 선형 안테나(23)에서 방출된 선형 마이크로파가 유도되는 폭으로, 즉, 처리하고자 하는 기판(13)에 균일하게 활성화된 증착 소오스 가스를 도입하기 위해 선형 안테나(23)와 대략 같은 길이의 선형 슬릿 형태로 형성될 수 있다. The spatial division of the process chamber 10 and each plasma forming apparatus 20 may be formed as though the entirety is not clear, but a separate partition or partition 29 is preferably formed between the two spaces. However, as shown, a window 291 connecting the two spaces to each other is required for the passage of the plasma-formed deposited film forming particles. The window 291 is of a width at which linear microwaves emitted from the linear antenna 23 are induced, i.e. roughly the same as the linear antenna 23 to introduce a uniformly activated deposition source gas into the substrate 13 to be processed. It may be formed in the form of a linear slit of length.

창(291)은 통상의 4각형 디스플레이 패널에 사용되는 기판의 가로 혹은 세로 길이에 해당하는 길이로 하고, 그리고, 길이에 비해 슬릿 효과를 낼 수 있도록 충분히 작은 일정 너비를 가지는 긴 트랙 형태의 슬릿으로 이루어질 수 있다. 창(291)은 개폐가 가능하게 형성될 수 있다.The window 291 has a length corresponding to the width or length of the substrate used in a conventional quadrangular display panel, and is a long track-shaped slit having a constant width small enough to produce a slit effect compared to the length. Can be done. The window 291 may be formed to be opened and closed.

ECR 플라즈마 영역(28)과 증착이 이루어지는 공정 챔버(10)의 중간에 직류 전압(DC bias)을 인가할 수 있는 전극이 설치될 수 있고 이 전극에 양 또는 음 직류전원을 가하여 플라즈마 발생영역에서 생성된 증착막 소오스 가스 이온들을 효율적으로 기판으로 가속 또는 유도하여 금속, 금속산화물, 무기물, 무기산화물 또는 이들 복합막이 형성될 수 있다. An electrode capable of applying a DC bias may be provided in the middle of the ECR plasma region 28 and the process chamber 10 in which the deposition takes place, and is generated in the plasma generating region by applying a positive or negative DC power to the electrode. The deposited film source gas ions may be efficiently accelerated or induced to a substrate to form a metal, a metal oxide, an inorganic material, an inorganic oxide, or a composite film thereof.

광학용 필름이나 플라스틱 기판 등 기판에 코팅하는 투명전도성 물질로는 주석산화물(SnO2), ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, ZnO, CdSnO4 등이 사용될 수 있다. As the transparent conductive material coated on a substrate such as an optical film or a plastic substrate, tin oxide (SnO 2), indium tin oxide (ITO), In 2 O 3, ZnO, CdSnO 4, or the like may be used.

공정 챔버(10)는 기판(13)의 수평적 흐름을 이루는 공간의 일부를 차지하도록 설치된다. 공정 챔버(10)는 플라즈마 처리된 증착막 형성 입자들의 증착을 실용적인 범위로 유지하기 위해 공정 중에 진공 상태를 유지한다. 진공을 인가하기 위해 공정 챔버(10)에는 진공 라인(50)이 연결되고 진공 라인(50)에는 진공 펌프(51)가 연결된다. 한편, 플라즈마 형성 공간을 이루는 플라즈마 형성 챔버나, 공정 챔버(10) 전후의 기판(13)의 수평적 흐름을 이루는 공간들에도 별도의 진공 인가 배관이 연결될 수 있다.The process chamber 10 is installed to occupy a part of the space forming the horizontal flow of the substrate 13. The process chamber 10 maintains a vacuum during processing to maintain deposition of plasma treated deposition film forming particles in a practical range. In order to apply a vacuum, a vacuum line 50 is connected to the process chamber 10, and a vacuum pump 51 is connected to the vacuum line 50. Meanwhile, a separate vacuum application pipe may be connected to the plasma forming chamber constituting the plasma forming space or the spaces forming the horizontal flow of the substrate 13 before and after the process chamber 10.

ECR 플라즈마의 발생과 기판에 대한 활성 입자의 유도를 위해 초기 공정 챔버(10) 압력을 1×10-6 Torr까지 고진공으로 하고, 공정 가스의 도입과 동시에 증착 공정 수행하는데 압력을 수 mTorr~수십 mTorr로 유지하기 위해 진공 라인(50)에는 진공 펌프(51)가 있고, 진공 펌프(51)는 1차 러핑을 위한 로터리펌프(511)와 미케니컬부스터펌프(513), 고진공상태를 유지하기 위한 터보몰레큘러펌프(515)가 순차적으로 연결되어 형성된다. 진공 라인(50)은 다른 통상적인 형태로도 이루어질 수 있으며, 트로틀 밸브, 게이트 밸브 등 다른 배관 요소가 진공 라인(50) 상에 설치될 수 있다. 그리고, 압력게이지(미도시)에서 측정된 압력과 미리 설정된 압력에 대한 입력값의 차이에 따라 진공 펌프(51)의 상태가 자동 제어되도록 설계된다. In order to generate an ECR plasma and induce active particles to the substrate, the initial process chamber 10 has a high vacuum of 1 × 10 −6 Torr and a pressure of several mTorr to several tens of mTorr to perform the deposition process simultaneously with the introduction of the process gas. In order to maintain the vacuum line 50 has a vacuum pump 51, the vacuum pump 51 is a rotary pump 511 and mechanical booster pump 513 for the first roughing, to maintain a high vacuum state The turbo molecular pump 515 is formed by sequentially connecting. The vacuum line 50 may also be of other conventional forms, and other piping elements, such as throttle valves and gate valves, may be installed on the vacuum line 50. Then, the state of the vacuum pump 51 is designed to be automatically controlled according to the difference between the pressure measured by the pressure gauge (not shown) and the input value for the preset pressure.

증착막 소오스 가스와 플라즈마 소오스 가스를 플라즈마 형성 공간 및 공정 챔버 내로 공급하기 위해 플라즈마 형성 장치(20)에는 복수 개의 가스 공급 라인(30,40)이 연결된다. 가스 공급을 제어하기 위해 MFC(Mass flow controller:33,43)가 밸브(31,41) 등의 배관 요소와 함께 증착막 소오스 가스 공급 라인(30)과 플라즈마 소오스 가스 공급 라인(40) 각각에 설치된다. 증착막 소오스 가스 공급 라인은 하나의 단일 라인이 아닌 복수 개의 라인으로 이루어짐이 통상적이며, 증착막 소오스 가스가 플라즈마 소오스 가스의 역할을 할 수도 있으므로 증착막 소오스 가스 공급 라인과 별도의 플라즈마 소오스 가스 공급 라인은 설치되지 않을 수도 있다.A plurality of gas supply lines 30 and 40 are connected to the plasma forming apparatus 20 to supply the deposition film source gas and the plasma source gas into the plasma forming space and the process chamber. Mass flow controllers 33 and 43 are installed in each of the deposition source gas supply line 30 and the plasma source gas supply line 40 together with piping elements such as valves 31 and 41 to control the gas supply. . The deposition source gas supply line is typically composed of a plurality of lines instead of one single line. Since the deposition source gas may serve as a plasma source gas, a deposition source gas supply line and a separate plasma source gas supply line are not installed. It may not.

공정 챔버(10) 용적이 커지면 진공 인가 및 유지 비용 및 설비비가 상승하게 되므로 연속 공정이 가능한 범위에서 최소 용적을 가지도록 디자인하는 것이 바람 직하다.As the volume of the process chamber 10 increases, the cost of applying and maintaining the vacuum and the cost of equipment increase, so it is preferable to design the minimum volume in the range where the continuous process is possible.

공정 챔버(10)를 포함하는 기판(13)의 수평적 유동 공간에서 기판(13)의 이동을 위한 롤러(roller:15)가 설치되어 있다. 이러한 이송용 롤러(15)는 기판 운송 속도를 0.1~10m/min 까지 제어할 수 있도록 설계되어 있다. 기판(13)에 증착이 이루어지는 공정 챔버(10) 영역에서 높은 에너지를 갖는 이온 또는 라디칼에 의해 발생되는 열에너지를 냉각시키기 위한 냉각판(susceptor:11)이 설치되어 있다. 냉각판(11)의 배면에는 냉매가 기판의 열을 빼앗아 갈 수 있도록 냉매 순환 배관이 설치될 수 있다. 냉매는 물 등의 액체 혹은 가스가 사용될 수 있다. A roller 15 for moving the substrate 13 in a horizontal flow space of the substrate 13 including the process chamber 10 is installed. The transfer roller 15 is designed to control the substrate transport speed to 0.1 ~ 10m / min. A substrate 11 is provided with a cooling plate 11 for cooling thermal energy generated by ions or radicals having high energy in the process chamber 10 region in which deposition is performed. A coolant circulation pipe may be installed on the rear surface of the cooling plate 11 so that the coolant may take heat from the substrate. The refrigerant may be a liquid or gas such as water.

공정 챔버(10)에서는 연속 혹은 반 연속 공정을 통해 기판에 대한 막증착이 이루어진다. 연속 공정에서는 공정 챔버(10) 내에서도 기판(13)이 롤러(15)에 의해 계속 이송되면서 이송되는 기간 동안 플라즈마 형성 장치의 격벽(29)의 창(291)을 통해 활성화된 증착막 소오스 가스가 기판(13)에 공급된다. 기판(13)의 이동 속도를 줄여 하나의 플라즈마 형성 장치에 의해서도 기판(13)에 예정된 두께의 투명도전막이 형성될 수도 있지만 이런 경우 공정 시간이 길어지고, 공정 시간이 늘어나면 기판의 열축적 등 열화 가능성이 높아진다. 따라서, 공정 챔버와 연결된 단위 플라즈마 형성 장치의 갯수를 늘려 하나의 기판에 대한 막증착 소요 시간을 단축할 수 있다.In the process chamber 10, a film is deposited on a substrate through a continuous or semi-continuous process. In the continuous process, the deposition film source gas activated through the window 291 of the partition wall 29 of the plasma forming apparatus is transported while the substrate 13 continues to be transported by the roller 15 even in the process chamber 10. 13) is supplied. By reducing the moving speed of the substrate 13, a single plasma forming apparatus may also form a transparent conductive film having a predetermined thickness on the substrate 13, but in this case, the process time increases, and when the process time increases, the thermal accumulation of the substrate deteriorates. The chances are high. Therefore, it is possible to shorten the time required for film deposition on one substrate by increasing the number of unit plasma forming apparatuses connected to the process chamber.

연속 공정 방식에서 공정 챔버의 용적을 줄이기 위해 공정 챔버 내에 기판을 롤 형식으로 투입하고 한편에서는 롤을 풀고 다른 편에서는 롤을 감되 그 중간에서 기판을 편평하게 한 상태로 기판 증착을 실시하는 롤 투 롤 방식(roll to roll 방 식)을 사용할 수 있다. 롤 투 롤 방식은 기판을 감는 것이 가능한 비교적 얇고 유연한 플라스틱 기판에 적용할 수 있다. 이런 롤 투 롤 방식에 의해 기판의 연속 대면적 증착이 용이하게 될 수 있다.In a continuous process method, a roll-to-roll is applied in which the substrate is rolled into the process chamber in order to reduce the volume of the process chamber, while the roll is released on the other hand, the roll is wound on the other side, and the substrate is flattened in the middle. You can use the roll to roll method. The roll-to-roll method can be applied to a relatively thin and flexible plastic substrate capable of winding the substrate. By such a roll-to-roll method, continuous large area deposition of the substrate can be facilitated.

반 연속 공정에서는 기판(13)의 수평적 유동 공간에서 공정 챔버(10)는 다른 수평적 유동 공간과 게이트 밸브 등의 밸브(미도시)를 통해 격리될 수 있다. 가령, 기판(13)은 다른 수평적 유동 공간에서 롤러(15)를 통해 이동된 뒤 공정 챔버(10) 입구의 게이트 밸브가 열리고 로봇 아암이나 진공 척(미도시)에 의해 공정 챔버(10) 내의 냉각판(11)에 올려진다. 이런 경우, 기판은 공정 챔버 내에서 이동하지 않는 경우가 많고, 플라즈마 형성 장치(20)의 격벽 윈도우(291)를 통해 활성화된 증착막 소오스 가스가 기판에 공급된다. 대 면적을 한 번에 커버하기 위해 선형의 격벽 윈도우(291)를 가진 단위 플라즈마 형성 장치(20) 복수 개가 나란히 설치되어 있다. 단위 플라즈마 형성 장치(20)의 갯수는 기판 면적에 따라 다른 수로 가동될 수 있다. 막증착 공정이 완료된 뒤 다시 냉각판(11)에서 이송용 롤러(15)로 옮겨져 이송용 롤러(15)에 의해 다음 처리를 위해 이송된다.In a semi-continuous process, the process chamber 10 in the horizontal flow space of the substrate 13 may be isolated through other horizontal flow spaces and valves (not shown) such as gate valves. For example, the substrate 13 is moved through the roller 15 in another horizontal flow space, and then the gate valve at the inlet of the process chamber 10 is opened and the robot arm or the vacuum chuck (not shown) in the process chamber 10. It is mounted on the cooling plate 11. In this case, the substrate often does not move in the process chamber, and the activated deposition source source gas is supplied to the substrate through the partition window 291 of the plasma forming apparatus 20. In order to cover a large area at once, a plurality of unit plasma forming apparatuses 20 having linear partition wall windows 291 are provided side by side. The number of unit plasma forming apparatuses 20 may be operated in different numbers according to the substrate area. After the film deposition process is completed, the film is transferred from the cooling plate 11 to the conveying roller 15 and conveyed by the conveying roller 15 for the next treatment.

또한, 기판의 수평적 유동 공간에는 비교적 열에 안정한 유리기판과 같은 무기 또는 금속판처리 시에 기판표면을 가열할 수 있도록 할로겐램프 또는 적외선 램프(17)가 설치될 수 있다.In addition, a halogen lamp or an infrared lamp 17 may be installed in the horizontal flow space of the substrate so as to heat the surface of the substrate during an inorganic or metal plate treatment such as a relatively thermally stable glass substrate.

한편, 격벽의 창의 길이와 기판의 장변(가로)를 대응시키고 창의 길이 방향과 수직으로 (기판이 세로 방향으로) 기판을 이동시키면서 속도를 유지하면(연속 공정), 가로 방향으로는 본 발명의 플라즈마 형성 장치에 의한 플라즈마의 길이 방 향 균일성에 의해, 세로 방향으로는 기판의 이동 속도의 균일성 조절에 의해 기판 전면에 증착막의 균일성이 쉽게 확보될 수 있으며, 4각 기판에 효율적으로 증착막 형성이 가능하게 된다. 반 연속 공정에서는 기판의 가로 방향 이동 속도 대신에 다수의 단위 플라즈마 형성 장치를 형성하는 간격 및 슬릿 폭 조절에 의해 가로 방향의 증착막 균일성을 확보할 수도 있다.On the other hand, if the length of the barrier window corresponds to the long side (horizontal) of the substrate, and the speed is maintained while moving the substrate (substrate in the vertical direction) perpendicular to the longitudinal direction of the window (continuous process), the plasma of the present invention in the horizontal direction By the uniformity of the longitudinal direction of the plasma by the forming apparatus, the uniformity of the deposited film can be easily ensured on the entire surface of the substrate by controlling the uniformity of the movement speed of the substrate in the longitudinal direction, and the formation of the deposited film on the quadrilateral substrate can be efficiently performed. It becomes possible. In the semi-continuous process, the deposition film uniformity in the horizontal direction may be secured by adjusting the interval and slit width for forming a plurality of unit plasma forming apparatuses instead of the horizontal movement speed of the substrate.

이하 도면을 참조하면서 본 발명 ECR 플라즈마 성막 장비를 통해 형성된 본 발명의 터치패널용 기판 실시예를 살펴보면서 ECR 플라즈마 성막 장비에서 여러 종류의 합성수지 기판을 이용하여 막증착이 이루어질 때 충분한 투명도 및 색 밸런스를 가진 전도성 기판이 형성될 수 있음을 확인하여 본다.Looking at the embodiment of the touch panel substrate of the present invention formed by the present invention ECR plasma film forming equipment with reference to the drawings while having sufficient transparency and color balance when film deposition is made using a variety of synthetic resin substrate in the ECR plasma film forming equipment Check that the conductive substrate can be formed.

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1에서는 막증착을 위한 기판으로 합성수지의 일종인 PC(Poly Carbonate)를 사용하였다. 초기에 주석산화물을 코팅하기 전 기판인 PC 시트(sheet)의 광학적 특성이 가시광 투과도 92%, 색도 a=-0.31, b=0.25임을 확인하였다. In Example 1, PC (Poly Carbonate), a kind of synthetic resin, was used as a substrate for film deposition. Initially, before the coating of tin oxide, it was confirmed that the optical properties of the PC sheet (sheet) as a substrate were visible light transmittance of 92%, chromaticity a = -0.31, and b = 0.25.

폭 1.5m까지 균일한 두께 및 상태의 플라즈마를 발생시켜 기판 증착 등 처리가 가능하도록 ECR 플라즈마 성막 장비 내에는 마이크로파 발생 장치와 타원형 전자석이 설치되었다. 이 성막 장비를 이용하여 PC 기판에 투명도전막 증착을 시도하였다. Microwave generators and elliptical electromagnets were installed in the ECR plasma film forming equipment to generate plasma having a uniform thickness and state up to 1.5 m in width and to process substrates. Using this film forming apparatus, an attempt was made to deposit a transparent conductive film on a PC substrate.

즉, 내열성과 내마모성이 뛰어난 두께 1mm를 갖는 PC(poly carbonate) 기판에 플라즈마 형성 장치의 플라즈마 영역을 거쳐 처리된 주석(Sn) 소오스 가스와 산 소 가스와 불소 가스를 공급하여 불소(F)가 도핑된 투명 주석산화물(Tin Oxide: SiO2)막을 250nm 두께로 증착하였다. 표면저항이 450Ω/□이고, 가시광투과도는 원 기판에서 5% 정도 감소된 87.02%, 색도 a=-0.02, b=3.05인 투명전도성 시트가 얻어졌다.That is, fluorine (F) is doped by supplying a tin (Sn) source gas, an oxygen gas, and a fluorine gas that are processed through a plasma region of a plasma forming apparatus to a PC (poly carbonate) substrate having a thickness of 1 mm having excellent heat resistance and abrasion resistance. Transparent tin oxide (Tin Oxide: SiO 2) film was deposited to a thickness of 250nm. A transparent conductive sheet having a surface resistance of 450? / ?, visible light transmittance of about 87.02%, chromaticity a = -0.02, and b = 3.05, which was reduced by 5% on the original substrate, was obtained.

이런 결과는 도4의 파장별 가시광 투과도 그래프, 도5의 명도 좌표 및 색좌표를 통해 확인할 수 있다. 이때, 명도 좌표와 색좌표는 CIELAB 체계에 따랐다. CIELAB 체제는 CIE에서 1976년에 발표한 표준 색차식의 하나이며, 명도 좌표는 명도수직선의 명도(L)를 100개의 등급으로 나누어 나타내는 수치이며, D65는 상관색 온도 6500K인 평균 일광의 통계적 표현이며 560nm 파장에서 100이 되도록 규준화(normalize)된 수치이다. 명도 좌표의 색좌표의 수평축(a축)은 빨강(+)-초록(-)을 128 등급으로 나누어 표시한 것이며, 수직축(b축)은 노랑(+)-파랑(-)을 128 등급으로 나누어 표시한 것이다.This result can be confirmed through the visible light transmittance graph for each wavelength of FIG. 4, the brightness coordinates and the color coordinates of FIG. 5. At this time, the brightness coordinates and the color coordinates were in accordance with the CIELAB system. The CIELAB system is one of the standard color-difference formulas published by the CIE in 1976. Brightness coordinates are the numerical values representing the brightness (L) of the lightness vertical line divided into 100 grades, and D65 is the statistical representation of average daylight with a correlation color temperature of 6500K. It is a value normalized to 100 at 560 nm wavelength. The horizontal axis (a axis) of the color coordinates of the brightness coordinates is displayed by dividing red (+)-green (-) into 128 grades, and the vertical axis (b axis) is displayed by dividing yellow (+)-blue (-) by 128 grades. It is.

(실시예 2,3)(Examples 2 and 3)

실시예 2 및 실시예 3에서는 막증착을 위한 기판으로 PMMA(Poly methyl methacrylate)를 사용하였다. 코팅하고자하는 기판으로 열가소성 수지인 PMMA(Poly methyl methacrylate)를 사용하여 실시예 1과 동일한 실험조건에서 불소 도핑된 주석산화물을 증착하였다. PMMA는 형성 조건에 따라, 분자량에 따라, 연화점이 80~100℃이고, 일반적으로 파장범위가 400nm~760nm에서 PMMA의 두께가 400nm~800nm일 때 가시광 투과율 90~99%를 갖는 광 투과율이 뛰어난 재질이다. In Example 2 and Example 3, poly methyl methacrylate (PMMA) was used as a substrate for film deposition. As a substrate to be coated, fluorine-doped tin oxide was deposited under the same experimental conditions as Example 1 using a thermoplastic resin, poly methyl methacrylate (PMMA). PMMA is a material with excellent light transmittance with a softening point of 80 to 100 ° C and a wavelength range of 400 nm to 760 nm and a visible light transmittance of 90 to 99% when the thickness of the PMMA is 400 nm to 800 nm, depending on the forming conditions. to be.

기판의 재질에 따른 투명전도막 특성을 확인하기 위해 실시예 1과 비슷한 초 기 가시광 투과율과 두께를 갖는 PMMA 시트(sheet)를 사용하여 동일한 실험조건에서 실시하되 시간을 달리하면서 2번에 걸쳐 막증착을 실시하였다. In order to confirm the characteristics of the transparent conductive film according to the material of the substrate, the film was carried out under the same experimental conditions using a PMMA sheet having an initial visible light transmittance and a thickness similar to that of Example 1, but with different times. Was carried out.

즉, 막증착에 사용한 PMMA 기판의 특성은 가시광 투과율이 91.9%, 색도 a=0.1, b=0.34이고 두께 1 mm이며, 불소가 도핑된 주석산화물은 실시별로 250nm 두께 및 270nm 두께로 증착하였다.That is, the characteristics of the PMMA substrate used for film deposition were 91.9% of visible light transmittance, chromaticity a = 0.1, b = 0.34 and thickness of 1 mm, and tin oxides doped with fluorine were deposited to 250 nm thickness and 270 nm thickness for each implementation.

증착된 필름의 표면 저항은 처리 시간이 짧은 것과 긴 것이 각각 480Ω/□, 520 Ω/□이고, 처리 시간 짧은 것이 가시광 투과율 88.86%, 색도는 a=-2.4, b=3.17, 처리 시간 긴 것이 가시광 투과율 86.8%, 색도가 a=0.62, b=6.37로 처리 시간에 따라 표면에 열 축적에 따른 열 손상 현상으로 색도가 높아지는 현상을 확인할 수 있었다. 단파장 범위에서 투과율은 처리시간이 긴 시료가 짧은 시료보다 상대적으로 낮았고, 550nm이상의 장파장 범위에서 높은 투과율 특성을 나타내었다.The surface resistivity of the deposited film was 480 Ω / □ and 520 Ω / □ for short and long treatment times, respectively, with a short treatment time of 88.86% visible light transmittance, a = -2.4, b = 3.17, and a long treatment time for visible light. The transmittance was 86.8%, the chromaticity was a = 0.62, and b = 6.37. As a result of the treatment time, the chromaticity was increased due to heat damage due to heat accumulation on the surface. In the short wavelength range, the transmittance of the sample with long treatment time was relatively lower than that of the short sample, and the transmittance was high in the long wavelength range of 550 nm or more.

도6 및 도7은 각각 이러한 실시예에 대한 결과를 나타내는 파장별 가시광 투과율 및 명도 좌표, 색좌표 그래프이다. 6 and 7 are graphs of visible light transmittance, brightness coordinates, and color coordinates of respective wavelengths showing the results of this embodiment.

(실시예 3~6)(Examples 3-6)

PC 재질을 갖는 두께 1mm의 시트(Sheet)를 사용하여 공정 챔버 내 체류시간에 따른 표면저항과 색도, 투명도(가시광 투과율)를 아래 표 1에 비교하였다. 표 1의 항목 NO. 1과 2는 실시예 1과 다른 조건을 같이 하면서 증착 소요 시간이 달라지게(길어지게) 하였다. Surface resistance, chromaticity, and transparency (visible light transmittance) according to residence time in the process chamber were compared using a sheet having a thickness of 1 mm having a PC material in Table 1 below. Item NO. 1 and 2 were made to be different (longer) the time required for deposition under the same conditions as in Example 1.

동일한 실험조건에서 플라즈마 화학기상증착이 이루어지는 영역인 공정 챔버 내 체류시간이 길어짐에 따라 표면 열화 현상이 진행되고 표면 저항값도 높아지는 것으로 나타났다. 색좌표에 의하면 a값이 -2~-3 범위의 색좌표를 나타내고 푸른색(녹색)을 띄며, b값은 4~5로 노란색 색도를 나타내었다. As the residence time in the process chamber, which is the area where plasma chemical vapor deposition takes place under the same experimental conditions, surface degradation progressed and surface resistance increased. According to the color coordinates, the a value represents a color coordinate in the range of -2 to -3, which is blue (green), and the b value is 4 to 5, indicating a yellow chromaticity.

공정 챔버 내 체류시간이 NO. 1과 2보다 짧은 NO. 3,4의 경우 증착 두께가 얇아지나 낮은 표면 저항값을 갖는 증착막이 형성됨을 확인할 수 있다. 이에 따른 색도는 푸른색(녹색) 계열로 비슷한 경향(-2 정도)을 나타내었고 b값은 -0.8~1.5 범위로 색도가 중성의 뛰어난 코팅막이 형성되었다. 즉 적절한 반응기내 체류시간은 코팅막 두께를 얇게 하면서 표면저항, 투명도, 색도 등에 관한 표면열화 현상 없이 양질의 증착막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. The residence time in the process chamber is NO. NO shorter than 1 and 2. In the case of 3 and 4, the deposition thickness is thinner, but it can be confirmed that a deposition film having a low surface resistance value is formed. Accordingly, the chromaticity was similar to the blue (green) series, showing a similar tendency (about -2). The b value was -0.8 to 1.5, and an excellent coating film having a neutral chromaticity was formed. In other words, it can be seen that an appropriate residence time in the reactor can obtain a high-quality deposition film while reducing the thickness of the coating film without any surface deterioration on surface resistance, transparency, and chromaticity.

NO./GKNO./GK 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) 투명도(%)transparency(%) 색도aChromaticity a 색도bChromaticity b 막 두께(nm)Film thickness (nm) 1One 520520 88.488.4 -2.6-2.6 4.64.6 270±20nm270 ± 20nm 22 550550 88.088.0 -2.3-2.3 5.05.0 270±20nm270 ± 20nm 33 480480 86.886.8 -2.0-2.0 -0.8-0.8 250±20nm250 ± 20nm 44 480480 88.288.2 -2.1-2.1 1.41.4 250±20nm250 ± 20nm

도1은 본 발명 장치의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 성막 장비의 주요부 구성을 개략적으로 도시한 사시도, 1 is a perspective view schematically showing a main part configuration of an ECR plasma film forming equipment according to an embodiment of the present invention;

도2는 본 발명 장치의 일 실시예를 도1의 AA라인에 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도, Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA of Figure 1 of an embodiment of the present invention device;

도3은 본 발명 장치의 일 실시예의 도2에 도시된 부분을 BB라인에 따라 절단한 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line BB of the portion shown in FIG. 2 of an embodiment of the present invention;

도4는 본 발명 기판의 일 실시예에서 가시광 투광율을 나타내는 그래프, 4 is a graph showing visible light transmittance in one embodiment of the present invention substrate;

도5는 도4의 실시예에 대한 명도 좌표 및 색좌표를 나타내는 그래프, FIG. 5 is a graph showing brightness coordinates and color coordinates of the embodiment of FIG. 4; FIG.

도6은 본 발명 기판의 다른 실시예들에 대한 가시광 투광율을 나타내는 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the visible light transmittance for other embodiments of the substrate of the present invention.

도7은 도6의 실시예에 대한 명도 좌표 및 색좌표를 나타내는 그래프이다. 7 is a graph illustrating brightness coordinates and color coordinates of the embodiment of FIG. 6.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10: 공정 챔버 11: 냉각판 10: process chamber 11: cold plate

13: 기판 15: 롤러13: substrate 15: roller

17: 적외선 램프17: infrared lamp

20: 플라즈마 형성 장치 21: 마이크로파 발생기 20: plasma forming apparatus 21: microwave generator

23: 선형 안테나 25: 석영 튜브23: linear antenna 25: quartz tube

26: 분리판 27: 전자석(솔레노이드 코일) 26: separation plate 27: electromagnet (solenoid coil)

29: 격벽 291: 창(window)29: bulkhead 291: window

30: 증착막 소오스가스 공급라인 40: 플라즈마 소오스가스 공급라인30: deposited film source gas supply line 40: plasma source gas supply line

50: 진공 라인 51: 진공 펌프 50: vacuum line 51: vacuum pump

Claims (12)

플라즈마 형성 장치와 기판에 대한 증착이 이루어지는 공정 챔버를 구비하며, 상기 플라즈마 형성 장치는 직선형 안테나, 상기 직선형 안테나에 연결되는 플라즈마 발생기, 상기 직선형 안테나와 상기 공정 챔버의 기판 사이 공간에 자기장을 형성하는 자계형성장치를 구비하며,A plasma forming apparatus and a process chamber in which deposition is performed on a substrate, wherein the plasma forming apparatus includes a linear antenna, a plasma generator connected to the linear antenna, and a magnetic field forming a magnetic field in a space between the linear antenna and a substrate of the process chamber. Having a forming apparatus, 상기 직선형 안테나는 양단이 각각 서로 공진된 두 개의 마이크로파 발생기(microwave generator)에 결합되는 형태로 이루어지는 ECR 플라즈마 성막 장비.The linear antenna ECR plasma film forming equipment is formed in the form of the two ends are coupled to two microwave generators (microwave generator) each resonating with each other. 제 1 항에 있어서, 상기 자계형성장치는 상기 직선형 안테나와 대응하는 형태로 이루어져 플라즈마를 직선형 안테나와 대응하는 형태의 공간으로 제한하도록 코일을 직선로가 긴 트랙형태로 혹은 장축이 긴 타원 형태로 감긴 솔레노이드 코일로 형성되는 ECR 플라즈마 성막 장비.2. The magnetic field forming apparatus of claim 1, wherein the magnetic field forming apparatus has a shape corresponding to the linear antenna and wound the coil in a track shape with a long straight line or an ellipse with a long axis so as to limit the plasma to a space having a shape corresponding to the linear antenna. ECR plasma film forming equipment formed of a solenoid coil. 삭제delete 제 1 항 내지 제 2 항 가운데 어느 하나에 있어서, 상기 직선형 안테나는 수정 튜브로 감싸지는 것을 특징으로 하는 ECR 플라즈마 성막 장비. The ECR plasma deposition apparatus of claim 1, wherein the linear antenna is wrapped with a crystal tube. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 형성 장치는 단위 플라즈마 형성 장치 복수 개가, 내부의 상기 직선형 안테나가 서로 나란하게 설치되도록, 서로 나란히 배열되어 이루어지는 ECR 플라즈마 성막 장비.The ECR plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the plasma forming apparatus comprises a plurality of unit plasma forming apparatuses arranged side by side such that the linear antennas inside are installed side by side. 제 5 항에 있어서, 상기 복수 개의 단위 플라즈마 발생 장치 사이에는 자계 차폐가 가능하도록 실드(shield)재가 설치되는 ECR 플라즈마 성막 장비.The ECR plasma film forming apparatus of claim 5, wherein a shield is provided between the plurality of unit plasma generators to shield a magnetic field. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 형성 장치와 상기 공정 챔버 사이에는 격벽이 형성되고, 상기 격벽은 상기 플라즈마 형성 장치의 공간과 상기 공정 챔버의 공간을 연결하는 창을 가지며,The method of claim 1, wherein the partition wall is formed between the plasma forming apparatus and the process chamber, the partition wall has a window connecting the space of the plasma forming apparatus and the space of the process chamber, 상기 창은 상기 직선형 안테나 및 상기 자계형성장치에 대응하는 형태로 형성되는 ECR 플라즈마 성막 장비.And the window is formed in a form corresponding to the linear antenna and the magnetic field forming apparatus. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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KR100455350B1 (en) * 2002-02-08 2004-11-06 권광호 Device for prducing inductively coupled plasma and method
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