KR101537069B1 - Method for producing transparent conductive film - Google Patents

Method for producing transparent conductive film Download PDF

Info

Publication number
KR101537069B1
KR101537069B1 KR1020090132726A KR20090132726A KR101537069B1 KR 101537069 B1 KR101537069 B1 KR 101537069B1 KR 1020090132726 A KR1020090132726 A KR 1020090132726A KR 20090132726 A KR20090132726 A KR 20090132726A KR 101537069 B1 KR101537069 B1 KR 101537069B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
transparent conductive
conductive film
plasma
vacuum chamber
Prior art date
Application number
KR1020090132726A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110076110A (en
Inventor
정재인
양지훈
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
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 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020090132726A priority Critical patent/KR101537069B1/en
Publication of KR20110076110A publication Critical patent/KR20110076110A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101537069B1 publication Critical patent/KR101537069B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3435Applying energy to the substrate during sputtering
    • C23C14/345Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전막 제조 방법은 균일하고 결정성을 갖는 투명 도전막을 형성할 수 있도록, 기판을 초음파로 세척하는 기판 전처리 단계와 기판을 진공 챔버 내부로 이송시키는 기판 장입 단계와 진공 챔버 내부의 가스를 방출하는 진공 배기 단계와 기판에 펄스 전원을 인가하여 기판을 플라즈마로 처리하는 플라즈마 전처리 단계, 및 기판의 배면에 설치된 전자석에 전류를 인가하여 기판 상에 투명 도전막을 비평형 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성하는 스퍼터링 단계를 포함한다.The method for fabricating a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention includes a substrate pretreatment step of ultrasonic wave cleaning the substrate to form a transparent conductive film having uniformity and crystallinity and a substrate charging step of transferring the substrate into the vacuum chamber A vacuum evacuation step for evacuating a gas inside the vacuum chamber, a plasma pretreatment step for applying a pulse power to the substrate to treat the substrate with plasma, and a step for applying a current to the electromagnet disposed on the back surface of the substrate to form a transparent conductive film on the substrate, And a sputtering step of sputtering.

투명 도전막, 전자석, 진공 챔버, 플라즈마 A transparent conductive film, an electromagnet, a vacuum chamber, a plasma

Description

투명 도전막 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}[0001] METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM [0002]

본 발명은 투명 도전막의 제조 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 비평형 마그네트론 스퍼터링을 이용한 투명 도전막 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a transparent conductive film, and more particularly, to a method of manufacturing a transparent conductive film using non-parallel magnetron sputtering.

본 발명은 고분자 소재나 유리를 포함하는 각종 소재에 주석 산화물이 첨가된 인듐-주석 산화물 (ITO; Indium-Tin Oxide) 피막을 제조하되, 플라즈마를 이용한 전후처리 공정과 전자석이 구비된 비평형 마그네트론 스퍼터링 소스를 이용하여 스퍼터링 플라즈마 조건을 변형시켜 표면형상 및 결정성을 조절한 것을 특징으로 하는 투명 도전막 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an indium-tin oxide (ITO) coating film in which tin oxide is added to various materials including a polymer material and glass, Wherein the surface shape and crystallinity are controlled by modifying a sputtering plasma condition using a source.

투명 도전막(Transparent Conducting Oxide; TCO)은 액정표시장치 (Liquid Crystal Display; LCD)나 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 그리고 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED) 등과 같은 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)나 터치 스크린 및 태양전지 등에 사용되는 투명전극으로 널리 이용되고 있다. 이 외에도 자동차, 항공기 등의 방습 및 결빙방지용 발열체, 계측기기, 브라운관 등의 대전방지 및 정전, 전자 차폐 등의 전기적 응용과 창문, 조명 등의 광학적 응용 등 매우 다양한 용도로 사용되고 있다. 최근에는 대형 액정디스플레이 소자의 상용화로 투명 도전막에서도 저저항화, 성막 온도의 저온화, 미세가공화, 대면적 성막 등의 까다로운 요구조건이 대두 되면서 차세대 투명 도전막을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. Transparent Conductive Oxide (TCO) is a flat display such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP) and an organic light emitting diode (OLED) Panel displays (FPDs), touch screens, solar cells, and the like. In addition, it is used for a wide variety of applications such as electric appliances such as heating and heating elements for preventing humidity and icing of automobiles, airplanes, electrification preventing devices such as measuring instruments and cathode ray tubes, electrostatic applications such as electrostatic and electromagnetic shielding, and optical applications such as windows and lighting. In recent years, with the commercialization of large-sized liquid crystal display devices, demand for transparent conductive films has also been increasing, and studies for next-generation transparent conductive films have been actively pursued, with demand for low resistance, low film forming temperature, fine grain and large area film.

투명 도전막은 높은 투과율과 함께 낮은 비저항을 동시에 갖춘 물질이 사용된다. 투명 도전막으로는 금속을 50~200 Å 정도 증착시켜 전기전도와 투과율의 효과를 동시에 노린 금속성 투명 도전막과, 전자밀도가 높고 에너지 띠 간격이 커서 가시광선 영역에서 투과율이 높은 산화물 반도체(산화인듐, 산화주석, 산화아연, 산화티타늄, 주석이 첨가된 산화인듐)가 있다. 산화물 반도체의 내구성이 우수하고 가시광선 투과율이 높기 때문에 금속성 투명 도전막 보다 폭 넓게 이용되고 있다. 산화인듐이나 산화주석 등 단독 산화물의 경우는 비저항이 5 x 10-4 Ω·m이상이 되어 까다로운 소자의 제작에는 미흡하기 때문에 주석, 안티몬, 불소 등이 첨가된 산화물이 연구되기 시작하였다. 특히, 70년대 이후에는 소위 ITO로 알려진, 주석이 5~15% 첨가된 산화인듐이 비저항이 낮고 투과율이 높아 투명 도전막의 주종을 이루어 오고 있다. 상용화된 ITO 박막의 비저항은 약 2~3 x 10-4 Ω·m이며, 가시광선 투과율은 85% 이상이 되고 있다. 투명 도전막의 제조방법으로는 화학적방법(스프레이법, 도포법)과 물리적방법(진공증착, 스퍼터링, 이온플레이팅)이 있으며 최근에는 공정조절이 쉽고, 재현성이 우수하며 피막특성도 우수한 물리증착 방법이 주로 사용되고 있다. The transparent conductive film is made of a material having both high transmittance and low resistivity. As the transparent conductive film, there is a metal transparent conductive film which simultaneously deposits a metal by about 50 to 200 angstroms and effects the electric conduction and transmittance, and an oxide semiconductor which has a high electron density and a large energy band gap and has a high transmittance in the visible light region , Tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin-doped indium). Since the oxide semiconductor has excellent durability and high visible light transmittance, it is widely used as compared with the metallic transparent conductive film. In the case of indium oxide or tin oxide alone, oxides with tin, antimony, fluorine, etc. have begun to be studied because the resistivity is not more than 5 x 10 -4 Ω · m, In particular, after the 1970s, indium oxide, which is known as so-called ITO, with 5 to 15% tin added, has been found to be a mainstay of transparent conductive films because of its low resistivity and high transmittance. The commercialized ITO thin film has a resistivity of about 2 to 3 x 10 < -4 > [Omega] m and a visible light transmittance of more than 85%. A transparent conductive film can be produced by a chemical method (spraying method, coating method) and a physical method (vacuum deposition, sputtering, ion plating). Recently, a physical vapor deposition method which is easy to control the process, excellent in reproducibility, It is mainly used.

ITO는 주석이 첨가된 복합 산화물이기 때문에 이러한 복합 산화물의 화학양 론을 그대로 유지할 수 있는 스퍼터링 방식이 주로 이용된다. 그 중에서도 스퍼터율이 높은 마그네트론 스퍼터링이 이용되는데 마그네트론 스퍼터링의 원리는 음극 타겟 배면에 자성 물질을 부착하여 전기장에 수직한 자기장을 형성함으로써 전자들의 움직임을 타겟 주위로 구속하고 이동 경로를 길게 연장시켜 스퍼터율을 높이는 것이다. 마그네트론 스퍼터링은 이극 직류 스퍼터링에 비해 보다 낮은 압력에서도 작동이 가능하다. 압력이 낮아지면 산란되는 입자의 수가 많이 감소하므로 증착율 이 증가함은 물론, 스퍼터링된 입자가 기판까지 거의 초기의 운동 에너지를 유지하며 도달하기 때문에 기판 위로 증착되어지는 박막 구조는 보다 치밀해 진다. 그러나 마그네트론 스퍼터링은 자기장과 전기장이 수직으로 만나는 부분에서 플라즈마가 발생하므로 플라즈마가 타겟 바로 위에 집중되고 따라서 기판 부근에서는 플라즈마가 발생이 미약하여 기판으로 향하는 원자나 분자의 이온화가 낮아지는 문제가 있다. Since ITO is a complex oxide added with tin, a sputtering method which can maintain the stoichiometry of such a complex oxide is mainly used. Among them, magnetron sputtering having a high sputtering rate is used. The principle of magnetron sputtering is to attach a magnetic material to the back surface of a cathode target to form a magnetic field perpendicular to the electric field, thereby restricting the movement of electrons around the target, . Magnetron sputtering can operate at lower pressures than bipolar DC sputtering. As the pressure is lowered, the number of scattered particles decreases greatly, so the deposition rate increases and the thin film structure deposited onto the substrate becomes more dense because the sputtered particles reach almost the initial kinetic energy to the substrate. However, in the magnetron sputtering, a plasma is generated at a portion where a magnetic field and an electric field meet vertically, so that the plasma is concentrated directly on the target, and thus plasma generation is weak in the vicinity of the substrate, which lowers the ionization of atoms and molecules toward the substrate.

스퍼터링에 이용되는 ITO 타겟은 대개 10%의 산화주석이 첨가된 산화인듐이다. ITO 타겟을 이용하여 제조되는 ITO 박막은 낮은 비저항과 높은 투과율을 얻기 위해서 300℃ 이상의 고온에서 피막을 제조하여야 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 플라스틱과 같은 연성 소자가 전자부품에 널리 이용되면서 ITO를 저온에서 증착해야할 필요성이 대두되었고 이에 따라 기판의 온도를 상온으로 유지하면서 고품질의 ITO 박막을 제조하고자 하는 시도가 폭 넓게 진행되고 있다. The ITO target used for the sputtering is usually indium oxide to which 10% of tin oxide is added. It is known that the ITO thin film manufactured using the ITO target must be formed at a high temperature of 300 ° C or higher in order to obtain a low resistivity and a high transmittance. However, recently, a flexible device such as a plastic has been widely used in electronic parts, and it has become necessary to deposit ITO at a low temperature. Accordingly, attempts have been made to manufacture a high quality ITO thin film while maintaining the substrate temperature at room temperature.

그러나 저온에서 ITO 박막을 제조할 경우 ITO 박막은 대부분 비정질 형태로 성장하며 따라서 ITO 박막의 형상이나 조직 그리고 특성을 제어하기 어려운 문제가 있다. However, when the ITO thin film is manufactured at a low temperature, most of the ITO thin film grows in an amorphous form, and thus it is difficult to control the shape, texture and characteristics of the ITO thin film.

C. Guillen 등은 Vacuum 80, 615(2006)의 논문을 통해 상온에서 스퍼터링에 의해 ITO 피막을 제조하고 증착 중의 산소와 열처리 분위기에 따른 ITO 피막의 특성 변화를 보고하였다. 한편 F. Kurdesau 등은 J. of Non-Crystalline Solids 352, 1466(2006)의 논문을 통해 DC 와 RF 스퍼터링으로 ITO 박막을 각각 제조하고 그 특성 변화를 비교 관찰하였다. 이 외에도 Laser 증착이나 스퍼터링시 세슘(Cesium)을 첨가하여 ITO의 특성 변화를 관찰하는 연구 등 다양한 방법으로 특성이 우수한 ITO 박막을 저온에서 증착하는 시도가 이루어지고 있다. C. Guillen et al. Reported the properties of ITO films by sputtering at room temperature through the work of Vacuum 80, 615 (2006), and the oxygen and annealing atmospheres during deposition. Meanwhile, F. Kurdesau et al. Prepared the ITO thin films by DC and RF sputtering through J. of Non-Crystalline Solids 352, 1466 (2006). In addition, attempts have been made to deposit ITO thin films having excellent characteristics at low temperature by various methods such as a study of the change of the characteristics of ITO by adding cesium during laser deposition or sputtering.

대한민국 특허 10-2004-0001583에서는 비정질 상태의 ITO 박막을 후 열처리를 통해 결정화하고 이를 통해 표면조도를 향상시키는 방법을 제공하고 있다. 대한민국 특허 10-2004-0110987에서는 ITO 박막을 2층으로 제조하여 결정성 및 평탄도를 향상시킨 방법 및 그 장치를 제공하고 있다. Korean Patent No. 10-2004-0001583 discloses a method of crystallizing an amorphous ITO thin film through post-heat treatment to improve surface roughness. Korean Patent No. 10-2004-0110987 discloses a method and apparatus for improving the crystallinity and flatness of an ITO thin film by preparing two layers.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저온에서 투명 도전막을 형성하되 스퍼터링의 플라즈마 조건을 변화시켜 도전막의 형상과 조직 그리고 특성을 제어하는 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method of controlling the shape, structure and characteristics of a conductive film by forming a transparent conductive film at a low temperature by changing a plasma condition of sputtering .

이 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전막 제조 방법은 기판을 초음파로 세척하는 기판 전처리 단계와 기판을 진공 챔버 내부로 이송시키는 기판 장입 단계와 진공 챔버 내부의 가스를 방출하는 진공 배기 단계와 기판에 펄스 전원을 인가하여 기판을 플라즈마로 처리하는 플라즈마 전처리 단계, 및 기판의 배면에 설치된 전자석에 전류를 인가하여 기판 상에 투명 도전막을 비평형 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성하는 스퍼터링 단계를 포함한다.In order to accomplish the above object, a method of manufacturing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention includes a substrate pretreatment step of ultrasonically cleaning a substrate, a substrate loading step of transferring the substrate into the vacuum chamber, And a plasma pretreatment step of applying a pulse power to the substrate to treat the substrate with plasma, and a sputtering step of forming a transparent conductive film on the substrate by applying a current to the electromagnet provided on the back surface of the substrate by a non-parallel magnetron sputtering method .

또한, 투명 도전막 제조 방법은 진공 챔버 내부에 아르곤 가스를 주입하여 진공 챔버 내부의 압력이 5 x10-2torr가 되도록 조절하고 투명 도전막이 형성된 상기 기판에 200V 내지 600V의 펄스 전압을 인가하여 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 후처리 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the method for manufacturing a transparent conductive film, argon gas is injected into a vacuum chamber, the pressure inside the vacuum chamber is adjusted to 5 x 10 < -2 & gt ; torr and a pulse voltage of 200 V to 600 V is applied to the substrate, And a plasma post-treatment step of plasma treatment.

상기 스퍼터링 단계에서 상기 전자석에 인가된 전류는 1A 내지 2A일 수 있으며, 상기 플라즈마 전처리 단계에서 상기 기판에 인가되는 전압은 200V 내지 600V일 수 있다.The current applied to the electromagnet in the sputtering step may be 1 A to 2 A, and the voltage applied to the substrate in the plasma pretreatment step may be 200 V to 600 V.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 저온에서도 결정성을 갖고 표면이 균일한 투명 도전 박막을 형성할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, a transparent conductive thin film having crystallinity even at low temperature and having uniform surface can be formed.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a view illustrating a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 내부에 공간을 갖는 진공 챔버(1)와 진공 챔버(1) 내부에 설치되며 기판(7)이 장착되는 홀더(8)와 박막 형성을 위한 스퍼터링 소스(2)와 스퍼터링 소스(2)의 둘레에 형성된 전자석(4), 및 기판(7)과 대향 배치되는 히터(11)를 포함한다.A sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention includes a vacuum chamber 1 having an internal space therein, a holder 8 disposed inside the vacuum chamber 1 to which the substrate 7 is mounted, and a sputtering source 2 and an electromagnet 4 formed around the sputtering source 2 and a heater 11 disposed opposite to the substrate 7.

진공 챔버(1)는 내부 공간을 갖는 사각 형상의 방으로 이루어지며, 진공 챔버(1)의 일측 벽면에는 진공 챔버(1) 내부의 압력을 측정하는 진공 게이지(14)와 가스 도입부(13)가 설치된다.A vacuum gauge 14 for measuring the pressure inside the vacuum chamber 1 and a gas introducing portion 13 are provided on one side wall of the vacuum chamber 1 Respectively.

홀더(8)의 일측 단부에는 기판(7)이 고정 설치되고, 홀더(8)의 타측 단부는 기판(7)을 회전시키는 회전부재(9)가 연결 설치된다. 또한, 회전부재(9)에는 기판(7)에 전원을 공급하는 바이어스 전원(10)이 연결되어 있다.A substrate 7 is fixed to one end of the holder 8 and a rotary member 9 for rotating the substrate 7 is connected to the other end of the holder 8. Further, a bias power supply 10 for supplying power to the substrate 7 is connected to the rotary member 9.

기판(7)과 서퍼터링 소스(2) 사이에는 기판(7)과 스퍼터링 소스(2) 사이를 차단 또는 개방하는 셔터(6)가 설치되며, 셔터(6)와 서퍼터링 소스(2) 사이에는 타 겟(3)이 설치된다. 스퍼터링 소스(2)에는 전력을 인기하기 위한 스퍼터링 전원(5)이 연결 설치된다.A shutter 6 for blocking or opening the space between the substrate 7 and the sputtering source 2 is provided between the substrate 7 and the surfering source 2 and between the shutter 6 and the surfering source 2 The target 3 is installed. A sputtering power source 5 for popularizing power is connected to the sputtering source 2.

한편, 기판을 가열하기 위한 히터에는 히터 전원이 연결 설치된다.On the other hand, a heater power source is connected to the heater for heating the substrate.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전막의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 투명 도전막의 제조 방법은 기판 전처리 단계(S101)와 기판 장입 단계(S102)와 진공 배기 단계(S103)와 플라즈마 전처리 단계(S104)와 스퍼터링 단계(S105), 및 플라즈마 후처리 단계(S106)를 포함한다.1 and 2, a method of manufacturing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention includes a substrate preprocessing step S101, a substrate charging step S102, a vacuum evacuation step S103, a plasma pretreatment step S104, A sputtering step (S105), and a plasma post-treatment step (S106).

기판 전처리 단계(S101)는 상압의 대기 중에서 아세톤과 알코올을 이용하여 초음파로 기판(7)을 세적한다. 본 실시예에 따른 기판(7)은 가로가 5cm이고, 세로가 5cm이며, 두께가 80㎛인 PET 판으로 이루어진다.In the substrate pre-processing step S101, the substrate 7 is ultrasonically cleaned using acetone and alcohol in atmospheric pressure air. The substrate 7 according to the present embodiment is made of a PET plate having a width of 5 cm, a length of 5 cm, and a thickness of 80 탆.

기판 장입 단계(S102)는 세척된 기판(7)을 진공 챔버(1)에 삽입하여 홀더(8)에 고정한다.The substrate loading step (S102) inserts the cleaned substrate 7 into the vacuum chamber 1 and fixes it to the holder 8.

진공 배기 단계(S103)는 진공 챔버(1) 내부의 가스를 외부로 배출하여 진공 챔버(1) 내부의 압력을 10-5torr 이하로 감소시킨다. In the vacuum evacuation step S103, the gas inside the vacuum chamber 1 is discharged to the outside to reduce the pressure inside the vacuum chamber 1 to 10 -5 torr or less.

플라즈마 전처리 단계(S104)는 기판(7)의 표면에 존재하는 불순물을 제거하고 표면을 활성화시키기 위해서 진공 챔버(1) 내부로 아르곤 가스를 70sccm으로 진공 챔버(1) 내부의 압력이 5x10-2torr될 때까지 주입한다. 아르곤 가스의 주입이 완 료되면 바이어스 전원(10)인 펄스 전원을 기판(7)에 인가하되 200V 내지 600V의 음의 전압을 인가한다. 본 실시예에서는 400V의 전압을 인가할 수 있다. 기판(7)에 인가되는 전압이 200V보다 더 작으면 플라즈마 처리 효과가 잘 나타나지 않을 수 있으며, 전압이 600V보다 더 크면 기판(7)이 손상될 수 있다. 이와 같이 기판(7)에 상기한 전압을 인가하면 글로 방전이 유도되고 아르곤이 기판에 충돌하여 기판(7) 표면에 존재하는 불순물이 제거될 뿐만 아니라 기판(7)의 표면이 활성화 된다.In the plasma pretreatment step S104, argon gas is introduced into the vacuum chamber 1 at 70 sccm in order to remove impurities present on the surface of the substrate 7 and to activate the surface thereof. The pressure inside the vacuum chamber 1 is 5 × 10 -2 torr Inject until it is. When the injection of the argon gas is completed, a pulse power source as the bias power source 10 is applied to the substrate 7, and a negative voltage of 200 V to 600 V is applied. In this embodiment, a voltage of 400 V can be applied. If the voltage applied to the substrate 7 is smaller than 200 V, the plasma processing effect may not be exhibited. If the voltage is higher than 600 V, the substrate 7 may be damaged. When the voltage is applied to the substrate 7 as described above, glow discharge is induced and argon impinges on the substrate to remove impurities present on the surface of the substrate 7, and the surface of the substrate 7 is activated.

본 실시예에서는 바이어스 전원(10)으로 펄스 전원이 인가되는 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, DC 전원이나, RF 전원 등이 인가될 수도 있다.Although the pulse power is applied to the bias power supply 10 in the present embodiment, the present invention is not limited thereto, and a DC power source, an RF power source, or the like may be applied.

스퍼터링 단계(S105)는 기판에 ITO 등의 투명 도전막을 형성하는 단계로서 비평형 마그네트론 스퍼터링으로 투명 도전막을 형성한다. The sputtering step (S105) is a step of forming a transparent conductive film such as ITO on the substrate, and forms a transparent conductive film by non-parallel magnetron sputtering.

비평형 마그네트론 스퍼터링의 기본 원리는 타겟(3) 배면에 있는 자석들의 내부 자장과 외부 자장의 세기에 차이를 두어서, 플라즈마가 타겟(3) 근방에 구속되는 것이 아니라 일부 자장을 기판 방향으로 향하게 하여 이온의 흐름을 기판 방향으로 유도하는 것이다. 비평형 마그네트론 스퍼터링에서는 이온의 흐름이 자기장 방향에 평행하게 진행하다가 기판(7) 근처에서 퍼지므로 기판 부근에서도 플라즈마가 형성되며 따라서 기존의 마그네트론 스퍼터링과는 달리 이온 충돌 효과를 유도하여 박막의 특성 변화를 기대할 수 있다.The basic principle of the non-parallel magnetron sputtering is that the intensity of the internal magnetic field and the external magnetic field of the magnets on the back surface of the target 3 are different from each other so that the plasma is not confined near the target 3, Thereby inducing the flow of the ions toward the substrate. In the non-parallel magnetron sputtering, ions flow parallel to the direction of the magnetic field and spread near the substrate 7, so plasma is formed in the vicinity of the substrate. Therefore, unlike the conventional magnetron sputtering, You can expect.

진공 챔버(1)에 아르곤 가스를 2x10-3torr가 되도록 조절한 다음 타겟(3)이 장착된 스퍼터링 소스(2)에 스퍼터링용 전원(5)을 인가하여 타겟(3)의 표면을 3분간 스퍼터링하여 타겟(3) 표면에 존재하는 불순물을 제거한 다음 셔터(6)를 개방하여 기판(7)에 ITO 박막을 형성한다. ITO 박막 제조시 스퍼터링 전류는 0.5A로 고정하였고 전자석(4)의 전류는 2A로 조절한다. 이렇게 하면 ITO의 증발율은 약 15nm/min가 되며 이러한 조건에서 10분간 코팅하여 최종 두께를 150nm로 증착하였다.Argon gas was adjusted to 2 x 10 -3 torr in the vacuum chamber 1 and then the sputtering power source 5 was applied to the sputtering source 2 equipped with the target 3 to sputter the surface of the target 3 for 3 minutes The impurities present on the surface of the target 3 are removed, and then the shutter 6 is opened to form an ITO thin film on the substrate 7. The sputtering current was fixed at 0.5 A and the current of the electromagnet (4) was adjusted to 2 A at the time of manufacturing the ITO thin film. In this way, the evaporation rate of ITO was about 15 nm / min and the final thickness was 150 nm by coating for 10 minutes under these conditions.

전자석(4)에 인가되는 전류는 1A 내지 2A로 되는 바, 전자석(4)에 인가되는 전류가 1A보다 더 낮으면 스퍼터링 플라즈마의 밀도 향상 효과가 작아 ITO 박막의 조직제어에 한계가 있으며 전자석(4)에 인가되는 전류가 2A 보다 더 크면 플라즈마가 국부적으로 밀집되어 기판의 온도가 너무 올라가 기판(7)을 손상시키기는 문제가 발생한다.If the current applied to the electromagnet 4 is lower than 1 A, the effect of improving the density of the sputtering plasma is small and the control of the structure of the ITO thin film is limited, and the electromagnet 4 Is larger than 2A, the plasma is locally densely packed and the substrate temperature rises too much to damage the substrate 7.

전자석(4)은 스퍼터링 플라즈마를 기판(7) 쪽으로 유도하여 기판(7) 근처에 많은 원자들이 이온화되도록 조절하기 위한 것으로 본 실시예에 따르면 기판(7)이 활성화 되면서 기판(7)에 증착되는 원자들의 이동도가 커지고 이에 따라 박막의 형상 및 조직을 향상시킬 수 있다.The electromagnet 4 is for directing the sputtering plasma toward the substrate 7 to control the ionization of many atoms near the substrate 7. According to the present embodiment, the atoms 7 deposited on the substrate 7, And the shape and structure of the thin film can be improved.

플라즈마 후처리 단계(S106)는 진공 챔버(1) 내부의 압력이 5x10-2torr될 때까지 아르곤 가스를 진공 챔버(1)로 주입한다. 아르곤 가스의 주입이 완료되면 바이어스 전원(10)인 펄스 전원을 기판(7)에 인가하되 200V 내지 600V의 음의 전압을 인가한다. 이와 같이 기판(7)에 전압을 인가하면 글로 방전이 유도되고 아르곤이 기판에 충돌하여 투명 도전막의 표면 형상을 제어할 수 있다.The plasma post-treatment step S106 injects argon gas into the vacuum chamber 1 until the pressure inside the vacuum chamber 1 becomes 5 x 10 -2 torr. When the injection of argon gas is completed, a pulsed power source as a bias power source 10 is applied to the substrate 7, and a negative voltage of 200 V to 600 V is applied. When a voltage is applied to the substrate 7 in this way, glow discharge is induced and argon collides with the substrate, so that the surface shape of the transparent conductive film can be controlled.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 ITO 박막과 전자석을 이용하지 않고 종래의 방법으로 제조된 ITO 박막의 결정성을 비교한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이 기존의 마그네트론 스퍼터링 방식으로 제조한 ITO 박막은 비정질의 피막이 형성되나 본 실시예에 따라 제조된 박막에서는 뚜렷한 결정이 성장되고 있음을 볼 수 있다.FIG. 3 is a graph comparing the crystallinity of an ITO thin film produced according to the present invention and an ITO thin film produced by a conventional method without using an electromagnet. As shown in FIG. 3, the ITO thin film produced by the conventional magnetron sputtering method has an amorphous coating, but it can be seen that crystal is clearly grown in the thin film produced according to this embodiment.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 ITO 박막의 표면 사진이고, 도 4b는 종래의 방법에 따라 형성된 ITO 박막의 표면의 사진이다. 도 4a 및 도 4b를 살펴보면 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 ITO 박막의 표면이 보다 더 균일하게 형성되었음을 알 수 있다.FIG. 4A is a photograph of a surface of an ITO thin film formed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a photograph of a surface of an ITO thin film formed according to a conventional method. 4A and 4B, it can be seen that the surface of the ITO thin film formed according to an embodiment of the present invention is more uniformly formed.

이와 같이 본 실시예에 따르면 전자석을 이용하여 저온에서 결정성을 갖고 표면이 균일한 도전 박막을 형성할 수 있다.As described above, according to this embodiment, a conductive thin film having crystallinity at a low temperature and having a uniform surface can be formed using an electromagnet.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a view illustrating a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전막의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 ITO 박막과 전자석을 이용하지 않고 종래의 방법으로 제조된 ITO 박막의 결정성을 비교한 그래프이다.FIG. 3 is a graph comparing the crystallinity of an ITO thin film produced according to the present invention and an ITO thin film produced by a conventional method without using an electromagnet.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 ITO 박막의 표면 사진이고, 도 4b는 종래의 방법에 따라 형성된 ITO 박막의 표면의 사진이다.FIG. 4A is a photograph of a surface of an ITO thin film formed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a photograph of a surface of an ITO thin film formed according to a conventional method.

Claims (4)

기판을 초음파로 세척하는 기판 전처리 단계;A substrate pretreatment step of ultrasonic cleaning the substrate; 기판을 진공 챔버 내부로 이송시키는 기판 장입 단계;A substrate loading step for transferring the substrate into the vacuum chamber; 진공 챔버 내부의 가스를 방출하는 진공 배기 단계;A vacuum evacuation step of releasing gas inside the vacuum chamber; 기판에 200V 내지 600V의 펄스 전원을 인가하여 기판을 플라즈마로 처리하는 플라즈마 전처리 단계;A plasma pretreatment step of treating the substrate with plasma by applying a pulse power of 200 V to 600 V to the substrate; 기판의 배면에 설치된 전자석에 1A 내지 2A의 전류를 인가하여 기판 상에 투명 도전막을 비평형 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성하는 스퍼터링 단계; 및A sputtering step of applying a current of 1 to 2A to an electromagnet provided on the back surface of the substrate to form a transparent conductive film on the substrate by an unbalanced magnetron sputtering method; And 진공 챔버 내부에 아르곤 가스를 주입하여 진공 챔버 내부의 압력이 5 x10-2torr가 되도록 조절하고 투명 도전막이 형성된 상기 기판에 200V 내지 600V의 펄스 전압을 인가하여 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 후처리 단계;A plasma post-treatment step of injecting argon gas into the vacuum chamber to adjust the pressure inside the vacuum chamber to 5 x 10 < -2 & gt ; torr and applying a pulse voltage of 200 V to 600 V to the substrate on which the transparent conductive film is formed; 를 포함하는 투명 도전막 제조 방법.And forming a transparent conductive film on the transparent conductive film. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020090132726A 2009-12-29 2009-12-29 Method for producing transparent conductive film KR101537069B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090132726A KR101537069B1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method for producing transparent conductive film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090132726A KR101537069B1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method for producing transparent conductive film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110076110A KR20110076110A (en) 2011-07-06
KR101537069B1 true KR101537069B1 (en) 2015-07-16

Family

ID=44916051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090132726A KR101537069B1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method for producing transparent conductive film

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101537069B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110819952A (en) * 2018-08-10 2020-02-21 无锡变格新材料科技有限公司 Sputtering process for bottom film of touch screen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006972A (en) * 2001-07-11 2003-01-23 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Ultrasonic cleaning method for semiconductor manufacturing equipment
US20040094402A1 (en) * 2002-08-01 2004-05-20 Applied Materials, Inc. Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006972A (en) * 2001-07-11 2003-01-23 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Ultrasonic cleaning method for semiconductor manufacturing equipment
US20040094402A1 (en) * 2002-08-01 2004-05-20 Applied Materials, Inc. Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110076110A (en) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101025932B1 (en) Method for fabricating transparent conductive oxide electrode using electron beam post treatment
TWI351441B (en) Transparent conductive oxides
US9805837B2 (en) Transparent conductive film and production method therefor
US9624573B2 (en) Production method for transparent conductive film
US20150357077A1 (en) Transparent conductive film and production method therefor
US6153271A (en) Electron beam evaporation of transparent indium tin oxide
Maniv et al. Transparent conducting zinc oxide and indium–tin oxide films prepared by modified reactive planar magnetron sputtering
JP2004511655A (en) Preparation method of indium tin oxide thin film using magnetron negative ion sputtering source
TW202139214A (en) Transparent conductive film
US6787441B1 (en) Method for pretreating a polymer substrate using an ion beam for subsequent deposition of indium oxide or indium tin oxide
KR100859148B1 (en) High flatness transparent conductive thin films and its manufacturing method
KR101537069B1 (en) Method for producing transparent conductive film
KR101165770B1 (en) Method for manufacturing ito thin film with high-transmittance and low-resistance
KR101160845B1 (en) Method for manufacturing metal oxide based transparency electrode
WO2008072900A1 (en) Transparent conductive membrane of high resistance touch panel of capacitance and manufacture method thereof
CN112941476B (en) Tin dioxide/copper/tin dioxide multilayer transparent conductive film and preparation method and application thereof
KR20070050143A (en) Methods for fabricating transparent conductive oxide electrode
CN112941479B (en) Method for adjusting thickness of silver layer by tin dioxide/silver/tin dioxide transparent conductive film and application
KR101174357B1 (en) Method for manufacturing transparency electrode using multi-component metal oxide
KR20100096645A (en) Flexible transparent conducting plate using plasma controlled flexible substrate and the manufacturing method
KR100967413B1 (en) ITO conducting layer, method for deposition thereof and apparatus for depositing the same
TWI651427B (en) Transparent conductive oxide film processing method and device applied to organic light-emitting diode
KR20150029188A (en) A Method for Preparing Film of Transparent Electrode Layer
KR20060077548A (en) Multi-layered ito deposited on polymer substrate, manufacturing method of the same and manufacturing apparatus of the same
US20220351952A1 (en) A magnetron plasma sputtering arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190703

Year of fee payment: 5