KR101660434B1 - 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법 - Google Patents

플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101660434B1
KR101660434B1 KR1020140106030A KR20140106030A KR101660434B1 KR 101660434 B1 KR101660434 B1 KR 101660434B1 KR 1020140106030 A KR1020140106030 A KR 1020140106030A KR 20140106030 A KR20140106030 A KR 20140106030A KR 101660434 B1 KR101660434 B1 KR 101660434B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
substrate
etching
transparent conductive
conductive film
Prior art date
Application number
KR1020140106030A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160021365A (ko
Inventor
허승헌
송철규
Original Assignee
한국세라믹기술원
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 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020140106030A priority Critical patent/KR101660434B1/ko
Publication of KR20160021365A publication Critical patent/KR20160021365A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101660434B1 publication Critical patent/KR101660434B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers
    • G02B1/116—Multilayers including electrically conducting layers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0003—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for feeding conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0033—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables by electrostatic coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

본 발명은 「(a) 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 상면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 상면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계;를 포함하여 이루어지는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법」을 제공한다.

Description

플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법{A wide etching method of electric conducting film using plasma}
본 발명은 기판에 코팅된 전기전도성막(투명전도막 포함)을 플라즈마를 이용하여 식각하여 패턴을 형성하되 기존 방법에 비하여 동일한 에너지당 2배 이상의 넓은 면적을 식각하여 패턴을 형성할 수 있게 해주는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법에 관한 것이다.
전기전도성막은 크게 불투명형과 투명형으로 나눌 수 있으며, 전기전도도에 따라 전극, 전자파차폐, 대전방지, 접지 등에 이용된다. 특히, 투명전도막(Transparent Conductive Oxide)는 IT 및 디스플레이 분야에서 매우 중요하다.
투명전도막의 소재로는 SnO2, ZnO 및 In2O3 등과 같은 산화물 투명전도막, ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimon Tin Oxide) ATO(Aluminum Tin Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide) 등과 같은 합금계 또는 도핑계 투명전도막, 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 탄소계 투명전도막, 금속박막, 금속나노입자, 금속나노와이어 등과 같은 금속계 투명전도막, 전도성 폴리머계열의 투명전도막 및 상기 소재들의 유무기 하이브리드계 소재들이 있다.
또한, 투명전도막의 제조공정으로는 화학적인 방법(기상법, 액상법), 기상증착법(스퍼터, CVD), APCVD(Atmosphere CVD), SPD(Spray Pyrolysis deposition), 물리증착법, 플라즈마증착법, 졸겔코팅법, 액상분산공정코팅법 등이 있다.
한편, 활용분야를 살펴보면, ITO 투명전도막은 디스플레이 및 터치패널 분야에서 가장 많이 이용되고 있으며, FTO 투명전도막은 고온(약, 500℃) 내열성과 뛰어난 내화학성 및 내부식성을 가지고 있어 박막형 실리콘 태양전지(Thin-Si), 염료감응형 태양전지(DSSC), 투명발열히터 등에 이용되고 있다.
근래들어 IT기기, 디스플레이기기들이 소형화가 진행되면서 관련 소재 및 부품들의 경량화 초박화 등이 필수적으로 요구되고 있는데, 유연성(Flexibility)과 투과성(Transparency)이 좋은 기판소재에 투명전도막을 코팅하는 기술 및 이를 가공하는 기술의 진보가 과제로 대두되고 있다. 구체적인 예를 들면 유리기판 소재에 대한 FTO 코팅기술에 대한 연구는 어느 정도 진행되었으나 고속 식각 관련 가공기술에 대해서는 연구가 매우 부족한 실정이다.
[문헌 1] 대한민국 등록특허 제1178496호 "이중구조의 투명전도막 및 그 제조방법", 2012.09.07. [문헌 2] 대한민국 공개특허 제2014-0055351호 "나노 와이어를 이용한 투명전도막 및 그 제조방법과 이를 이용한 어레이 기판, 유기전계발광소자 및 터치패널", 2014.05.09.
본 발명은 기판에 코팅된 전기전도성막(투명전도막 포함)을 플라즈마를 이용하여 식각하여 패턴을 형성하되 기존 방법에 비하여 동일한 에너지당 2배 이상의 넓은 면적을 식각하여 패턴을 형성할 수 있게 해주는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「((a) 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 상면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 상면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계;를 포함하여, 상기 전기전도성막은 상기 플라즈마 유발 에너지원의 조사영역 및 상기 조사영역의 맞은편 인접영역에서 플라즈마 유발에 의해 식각이 이루어져, 플라즈마 유발 에너지원을 수직 조사하는 경우보다 동일 에너지당 2배 이상의 식각 폭이 형성되는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법」을 제공한다.
이때, 상기 전기전도성막은 세라믹계, 세라믹합금계, 도핑계, 금속계, 유기계 및 유기하이브리드계 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 전기전도성막은 투명전도막(TCO, Transparent Conductive Oxide)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 구체적으로 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ATO(Antimon Tin Oxide), ATO(Aluminum Tin Oxide), ZnO(Zinc oxide) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 플라즈마 유발 에너지원은 레이저, 자외선 램프, 전자기파, 마이크로 웨이브, 방사선, 중성자, 감마선, IR열선, 전자빔, 전자기유도 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 「(a) 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 하면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 하면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계;를 포함하여 이루어지는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법」을 추가적으로 제공한다. 이 경우, 상기 기판은 투과율이 90% 이상이고, 두께가 500㎛ 이하인 유리 기판이며, 상기 전기전도성막은 FTO인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법에 의할 경우 다음과 같은 효과가 있다.
1. 기존의 전기전도성막 식각 방법과 비교하여 동일한 에너지당 2배 이상의 넓은 면적으로 식각할 수 있게 되어 식각 효율성이 향상된다.
2. 전기전도성막 식각 부위 가장자리에 헤이즈 증가 효과 등을 통한 독특한 구조를 패터닝할 수 있게 된다.
[도 1]은 통상적인 식각 공정과 본 발명에 따른 식각 공정의 모식도이다.
[도 2]는 통상적인 식각 공정과 본 발명에 따른 식각 공정의 결과 형성되는 전기전도성막의 식각 폭 및 가장자리 패턴의 모식도이다.
[도 3]은 본 발명의 식각 공정의 결과 발생한 패턴을 촬영한 광학현미경 사진이다.
[도 4]는 FTO가 코팅된 유리 기판 단면의 본 발명의 식각 공정 후의 전자현미경 사진이다.
[도 5]는 본 발명에 따른 식각 공정 가운데 기판 하면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하는 방식의 모식도이다.
[도 6]은 박판 유리 기판에 FTO 투명전도막을 코팅한 경우와 일반 유리 기판에 FTO 투명전도막을 코팅한 경우에 있어서의 UV-Vis 투과율 데이터이다.
[도 7]은 통상적인 식각 공정을 이용하여 기판에 코팅된 투명전도막을 식각한 결과이다.
[도 8]은 1064㎚ 파장의 레이저 빔을 유기 기판 위에 코팅된 AZO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 5°로 하여 조사하여 식각한 결과이다.
[도 9]는 532㎚ 파장의 레이저 빔을 유기 기판 위에 코팅된 ATO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 30°로 하여 조사하여 식각한 결과이다.
[도 10]은 532㎚ 파장의 레이저 빔을 유기 기판 위에 코팅된 FTO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 60°로 하여 조사하여 식각한 결과이다.
[도 11]은 355㎚ 파장의 레이저 빔을 유기 기판 위에 코팅된 ITO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 85°로 하여 조사하여 식각한 결과이다.
[도 12]는 박판 유리 기판(Na-free 기판, 아사히 글라스, 두께 0.5t)에 FTO 투명전도막을 SPD(Spray Pyrolysis Deposition) 공정을 이용하여 400㎚로 코팅한 후 532㎚ 파장의 플라즈마 유발 에너지원을 수직 기준 경사각(slanting angle) 60°로 기판 하면에 조사하는 방식으로 SPP 공정을 수행한 결과이다.
[도 13]은 두께 300~500m 유리 기판 (아사히 글라스)위에 그래핀 슬러리(reduced graphene oxide + 유기 바인더 분산액) 를 코팅한 실시예 ((a)), 실버나노와이어/실란바인더(졸겔법)를 코팅한 실시예 ((b)), 전도성폴리머에 그래핀을 분산한 코팅막을 초미세 식각한 실시예 ((c)), 전도성 폴리머에 ATO 분말을 분산하여 코팅한 후 초미세 식각한 실시예 ((d))이다.
이하에서는 본 발명에 따른 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법에 관하여 구체적인 실시예를 살펴보며 상세하게 설명한다.
본 발명은 「(a) 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 상면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 상면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계;를 포함하여, 상기 전기전도성막은 상기 플라즈마 유발 에너지원의 조사영역 및 상기 조사영역의 맞은편 인접영역에서 플라즈마 유발에 의해 식각이 이루어져, 플라즈마 유발 에너지원을 수직 조사하는 경우보다 동일 에너지당 2배 이상의 식각 폭이 형성되는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법」을 제공한다.
1. (a)단계
본 단계는 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계이다. 이때, 상기 전기전도성막은 세라믹계, 세라믹합금계, 도핑계, 금속계, 유기계 및 유기하이브리드계 등이 될 수 있다. 또한 상기 전기전도성막은 투명전도막(TCO, Transparent Conductive Oxide)인 것을 특징으로 할 수도 있는데, 구체적으로 상기 투명전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ATO(Antimon Tin Oxide), ATO(Aluminum Tin Oxide), ZnO(Zinc oxide) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. 그 밖에 상기 투명전도막으로 탄소나노튜브, 그래핀, 금속나노와이어, 금속나노박막, 전도성폴리머, 유무기하이브리드, 나노입자 분산시스템 등이 포함될 수도 있다.
2. (b)단계
본 단계는 상기 기판의 상면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 상면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계이다. 이와 같은 특징을 반영하여 본 단계를 이하에서 Slanting Plasma Patterning(SPP) 공정으로 명명하도록 한다. 상기 플라즈마 유발 에너지원은 상기 기판과 상기 전기전도성막의 계면에 플라즈마를 유발하여 식각이 이루어지게 하는데, 상기 플라즈마 유발 에너지원이 수직으로 조사될 경우 조사 영역에서만 플라즈마가 유발되지만 기존의 수직 조사 방식이 아닌 본 SPP 공정에 의할 경우 플라즈마 유발 에너지원 조사 영역뿐만 아니라 주위 영역에서도 플라즈마가 유발되게 된다. 이는 본 발명의 발명자들이 처음으로 발견한 현상으로 이를 이용하여 기존과 동일한 플라즈마 유발 에너지원의 조사를 통해 기존보다 더 넓은 식각폭을 확보할 수 있게 되고, 고속 식각도 가능하게 된다. 플라즈마 유발 영역은 상기 기판의 종류에 따라 차이가 있을 수 있는데 상기 기판의 반사도가 커서 전반사를 유발하는 경우 더욱 넓어질 수도 있으며, 이에 따라 식각 폭도 더욱 넓어지게 된다. 또한 본 SPP 공정에 의할 경우 식각 가장자리 부위에 지그재그 구조, 경사 구조, 좌우 비대칭 구조, 고헤이즈 구조 등의 독특한 패턴을 형성시킬 수도 있게 된다.
본 발명의 원리를 확인할 수 있는 모식도가 [도 1]에 도시되어 있다. [도 1]의 (a)는 통상적인 식각 공정의 모식도이고, (b)는 본 발명의 SPP 공정의 모식도이다. 또한 [도 2]에는 통상적인 식각 공정과 본 발명의 SPP 공정의 결과 형성되는 전기전도성막의 식각 폭 및 가장자리 패턴의 모식도가 나타나 있다. (a)가 통상적인 식각 공정의 결과이고, (b)가 본 발명에 따른 결과이다. 또한 [도 3]에는 본 발명의 SPP 공정의 결과 발생한 패턴을 촬영한 광학현미경 사진이 나타나 있으며, [도 4]에는 FTO가 코팅된 유리 기판 단면의 본 발명의 SPP 공정 후의 전자현미경 사진이 나타나 있다. [도 2]를 통해 본 발명의 SPP 공정 후의 식각폭이 통상의 식각 공정에 의한 경우보다 넓다는 사실을 다시 확인할 수 있고, [도 3]을 통해 물결모양의 가장자리 패턴을 확인할 수 있으며, [도 4]를 통해 전기전도성막인 FTO 식각면이 경사지면서 매끄럽게 형성되어 있는 모습을 확인할 수 있다.
상기 플라즈마 유발 에너지원은 레이저, 자외선 램프, 전자기파, 마이크로 웨이브, 방사선, 중성자, 감마선, IR열선, 전자빔, 전자기유도 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있는데, 구체적으로 상기 플라즈마 유발에너지원은 상기 플라즈마 유발 에너지원과 상기 기판 소재와의 흡수 등의 상호작용 및 상기 플라즈마 유발 에너지원과 상기 전기전도성막의 상호작용을 고려하여 결정되게 된다.
한편, 본 단계의 SPP 공정은 상기 기판의 하면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 하면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 방식으로 수행될 수도 있다. 이와 같은 방식은 상기 기판이 투과율이 90% 이상이고, 두께가 500㎛ 이하인 유리 기판이며(두께는 얇을수록 투과 측면에서 유리하며, 현재 상용화된 유리 기판 가운데 두께가 20㎛ 정도 되는 것이 존재한다.), 상기 전기전도성막은 FTO인 것을 특징으로 하는 경우에 적용되는 것이 효과적이다. 상기 플라즈마 유발 에너지원이 투과율이 높은 기판을 통과함으로써 기판의 손상을 유발함이 없이 상기 기판-전기전도성막 계면 또는 상기 전기전도성막 내부에 강한 플라즈마를 유발하여 상기 전기전도성막의 식각이 이루어지게 되는데, 구체적으로 유발된 플라즈마가 기판 쪽으로 몰리는 힘으로 인하여 계면에서의 전도성 파트(Debris 등)가 완전히 제거됨과 동시에 폭발적으로 팽창하는 플라즈마 증기들을 통해 투명전도막 부분이 식각되게 된다. 이와 같은 방식의 모식도가 [도 5]에 나타나 있다.
[도 6]에는 박판 유리 기판에 FTO 투명전도막을 코팅한 경우와 일반 유리 기판에 FTO 투명전도막을 코팅한 경우에 있어서의 UV-Vis 투과율 데이터가 각각 나타나 있는데 이를 살펴보면 박판 유리 기판에 FTO 투명전도막을 코팅한 경우 큰 투과율 차이가 발생함을 확인할 수 있으며, [도 5]에 나타난 바와 같은 공정이 가능함을 이론적으로 확인할 수 있게 해준다.
3. 구체적인 실시예
이하에서는 구체적인 본 발명의 실시예를 살펴보도록 한다. 상기 플라즈마 유발 에너지원으로는 Nd3+:YAG 355㎚(자외선), 532㎚(가시광선), 1064㎚(근적외선)의 3파장을 사용하고, 상기 기판으로는 유리 기판을 상기 전기전도성막으로는 TCO를 이용한다. 식각폭의 비교를 위하여 파워, Hz, 스캔스피드를 최적화 한 후 통상적인 수직 조사 방식의 식각 공정을 이용하여 전기전도성막(투명전도막)을 식각한 결과가 [도 7]에 나타나 있다. 355㎚에서는 식각폭이 17㎛ 내외, 532㎚에서는 식각폭이 19㎛ 내외, 1064㎚에서는 식각폭이 31㎛ 내외로 형성됨을 확인할 수 있다.
[도 8]에는 1064㎚ 파장의 레이저 빔을 유리 기판 위에 코팅된 AZO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 5°로 하여 조사하여 식각한 결과가 나타나 있다. 식각폭이 65㎛ 이상으로서 수직 조사에 의한 통상적인 식각 공정에 의한 식각폭인 31㎛와 비교하여 2배 이상 넓게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 식각된 가장자리 부위의 독특한 모양도 확인할 수 있다.
[도 9]에는 532㎚ 파장의 레이저 빔을 유리 기판 위에 코팅된 ATO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 30°로 하여 조사하여 식각한 결과가 나타나 있다. 식각폭이 80㎛ 이상으로서 수직 조사에 의한 통상적인 식각 공정에 의한 식각폭인 19㎛와 비교하여 4배 이상 넓게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 식각된 가장자리 부위의 독특한 모양도 확인할 수 있다.
[도 10]에는 532㎚ 파장의 레이저 빔을 유리 기판 위에 코팅된 FTO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 60°로 하여 조사하여 식각한 결과가 나타나 있다. 식각폭이 90㎛ 이상으로서 수직 조사에 의한 통상적인 식각 공정에 의한 식각폭인 19㎛와 비교하여 4.5배 정도 넓게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 식각된 가장자리 부위의 독특한 모양도 확인할 수 있다.
[도 11]에는 355㎚ 파장의 레이저 빔을 유리 기판 위에 코팅된 ITO 투명전도막에 수직 기준 경사각(slanting angle) 85°로 하여 조사하여 식각한 결과가 나타나 있다. 식각폭이 100㎛ 이상으로서 수직 조사에 의한 통상적인 식각 공정에 의한 식각폭인 17㎛와 비교하여 6배 정도 넓게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 식각된 가장자리 부위의 독특한 모양도 확인할 수 있다.
한편, 기판 하면에 플라즈마 에너지원을 조사하는 방식으로 SPP 공정을 수행하기 위하여 박판 유리 기판 위에 FTO를 코팅하였다.
구체적으로 0.7t(0.7mm), 0.5t, 0.3t이하 박판 유리 기판 및 10 m의 유리 기판에 FTO 코팅을 수행하는 공정의 구체적 방법을 살펴보면, FTO 프리커서 용액은 SnCl45H20를 3차 증류수에 녹여 0.68 M이 되게 하고 F 도핑제로서 NH4F를 에탄올 용매에 녹여 1.2 M로 한 후 이 두 용액을 혼합 교반시키고, 필터링 하여 제조하였다. 또한 코팅용액은 SnCl45H2O를 순수한 D.I 물에 5%의 에탄올을 혼합한 용매에 0.68M이 되도록 혼합하고 교반하여 제조하였으며, F의 소스로는 NH4F를 F/Sn의 비가 1.76이 되도록 하여 합성하였다. 상기 용액 조성 이외에도 알콜류, 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)을 부수적으로 첨가할 수 있다. F 도핑량을 조절하기 위하여 NH4F의 량을 0.1에서 3 M까지 변화시키거나 불산(HF)를 0-2M 첨가하기도 하였다.
FTO 프리커서를 기상으로 무화시켜 프리커서 플로우를 얻기 위하여 프리커서 소스부에는 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법, 초음파 스프레이 분무법 3가지 장치가 별도로 연결된다. 이 세 가지 마이크로 액적 프리커서 형성 기술을 간단히 살펴보면, 스프레이 코팅법은 미세한 노즐부를 통하여 외부의 가스가 팽창되어 나갈 때 액체를 끌어당기는 힘이 생겨 액상 프리커서를 마이크로 액적으로 분무시키는 방법이다. 초음파 분무법은 일반 초음파 가습기처럼 액상 전구체를 초음파 진동자로 진동시켜 무화 시킨 후 단순히 캐리어 기체로 운반시켜서 코팅하는 방법이다. 마지막으로 초음파 스프레이 분무법은 초음파 진동자 부분을 스프레이 노즐처럼 변화 시켜서 무화된 프리커서를 스프레이 원리에 의하여 분사 시켜서 코팅하는 방법이다.
조금 더 자세한 예를 들면 초음파 단자(1.6Hz) 1개를 이용하였을 경우(1개 노즐, 1개 배기 시스템), 분무 압력 0.15㎫, 석션 압력 520W로 하여 분무량 및 박막의 증착 속도를 조절함과 동시에 막의 균질성을 위한 플로우 콘트롤이 가능하며, 이에 따른 FTO 투명전도막의 증착시간은 약 25분이다. 이때 박판 유리 및 유리 리본의 가열 온도는 350~550℃로 한다. 박판 FTO 형성을 위해 인라인 타입 또는 롤투롤 타입의 적용도 가능하다.
[도 12]에는 박판 유리 기판(Na-free 기판, 아사히 글라스, 두께 0.5t)에 FTO 투명전도막을 SPD(Spray Pyrolysis Deposition) 공정을 이용하여 400㎚로 코팅한 후 532㎚ 파장의 플라즈마 유발 에너지원을 수직 기준 경사각(slanting angle) 60°로 기판 하면에 조사하는 방식으로 SPP 공정을 수행한 결과가 나타나 있다. 여기서도 식각폭이 120㎛ 정도로서 수직 조사에 의한 통상적인 식각 공정에 의한 식각폭인 19㎛와 비교하여 6배 정도 넓게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 식각된 가장자리 부위의 독특한 모양도 확인할 수 있다.
[도 13]에는 두께 300~500m 유리 기판 (아사히 글라스)위에 그래핀 슬러리(reduced graphene oxide + 유기 바인더 분산액) 를 코팅한 실시예 ((a)), 실버나노와이어/실란바인더(졸겔법)를 코팅한 실시예 ((b)), 전도성폴리머에 그래핀을 분산한 코팅막을 초미세 식각한 실시예 ((c)), 전도성 폴리머에 ATO 분말을 분산하여 코팅한 후 초미세 식각한 실시예 ((d))가 나타나 있다. [도 13]의 (c) 및 (d) 모두 플라즈마 유발 에너지원을 기판 하면에 조사하는 방식으로 형성한 것으로 기판 손상없이 같은 에너지당 2배 이상의 넓은 식각 폭의 결과를 주며, 적은에너지에서도 더 미세한 식각 결과를 보여줄 수 있음을 확인시켜 준다. 특별히 수직 기준 경사각(slanting angle)을 30° 또는 -30°설정할 경우 동일한 에너지당 더 넓은 식각 결과를 나타나며 단차에 대한 마진이 커져 인라인 식각공정에 큰 도움이 된다는 것도 확인할 수 있다.
이상의 실시예들은 상용 투명전도막을 이용한 실시예들인데, 스퍼터 기술, CVD 기술 등을 이용할 경우 본 발명은 기판의 종류에 관계 없이 적용될 수 있다. 즉, 유리를 비롯하여, 퀄쯔, 세라믹, 플라스틱(PET, 폴리이미드 등), 유무기 하이브리드 등을 소재로 하는 기판에 적용될 수 있다. 또한 상기 기판의 두께를 얇게 하거나 유연한 기판 소재를 사용하여 투명전도막 기판 소재들이 휘어지거나 말아지는 경우에도 적용될 수 있다.
또한 상기 플라즈마 유발 에너지원으로 Nd3+:YAG 레이저를 위에서 예시하였으나 이외에도 Ytterbium fiber laser (1064~1550nm, second harmonic : 532 nm), Erbium fiber laser (554~1550nm), Thalium fiber laser (1800~2100nm), Quantum cascade laser (2.75~250m), HF laser (2.6~3m), Er:YAG (2.94 m), Tm:YAG (2.94 m), Ho:YAG (2.94 m), CO2 (2.94 m), Ar ion laser (364, 451 nm), Ti:sapphire laser (second harmonic 360~460 nm), Dye laser (330~740 nm), He-Ne laser (633 nm), Nd:YAG (1064 nm, 1570 nm, SECOND: 532NM, THIRD HARMONIC : 355 nm), XeF (351 nm), Alexandrite (second harmonic: 360~430 nm), Colar center laser (900~1500 nm), InGaAsP (1~1.7m), Er:glass (1535 nm), Cr:LISO (1160~1162 nm), Cr:YAG (1350~1550 nm), Cr-torsteinize (1173~1338 nm), Cunite (1348~1442 nm), Cr:LSGO (1150~1600 nm), Cr:LIGO (1150~1600 nm) 등의 파장대의 레이저도 이용 가능하다.
이상에서 본 발명에 관하여 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 살펴보았다. 그러나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 다소간의 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
없음.

Claims (7)

  1. (a) 상면에 전기전도성막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 기판의 상면에 플라즈마 유발 에너지원을 조사하되, 조사 각도가 상기 기판 상면과 수직기준으로 5°에서 85° 또는 -85°에서 -5°사이를 이루도록 조사하는 단계;를 포함하여,
    상기 전기전도성막은 상기 플라즈마 유발 에너지원의 조사영역 및 상기 조사영역의 맞은편 인접영역에서 플라즈마 유발에 의해 식각이 이루어져, 플라즈마 유발 에너지원을 수직 조사하는 경우보다 동일 에너지당 2배 이상의 식각 폭이 형성되는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 전기전도성막은 세라믹계, 세라믹합금계, 도핑계, 금속계, 유기계 및 유기하이브리드계 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 전기전도성막은 투명전도막(TCO, Transparent Conductive Oxide)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 투명전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ATO(Antimon Tin Oxide), ATO(Aluminum Tin Oxide), ZnO(Zinc oxide) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 플라즈마 유발 에너지원은 레이저, 자외선 램프, 전자기파, 마이크로 웨이브, 방사선, 중성자, 감마선, IR열선, 전자빔, 전자기유도 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020140106030A 2014-08-14 2014-08-14 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법 KR101660434B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140106030A KR101660434B1 (ko) 2014-08-14 2014-08-14 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140106030A KR101660434B1 (ko) 2014-08-14 2014-08-14 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160021365A KR20160021365A (ko) 2016-02-25
KR101660434B1 true KR101660434B1 (ko) 2016-09-28

Family

ID=55446048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140106030A KR101660434B1 (ko) 2014-08-14 2014-08-14 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101660434B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101348118B1 (ko) 2012-08-10 2014-01-08 (주)솔라세라믹 투명전도막이 코팅된 기판에 대한 금속 배선 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101039549B1 (ko) * 2009-04-03 2011-06-09 연세대학교 산학협력단 레이저 직접 박막 패터닝 방법
KR101178496B1 (ko) 2011-09-28 2012-09-07 한국에너지기술연구원 이중구조의 투명전도막 및 그 제조방법
KR101385235B1 (ko) * 2012-08-08 2014-04-16 (주)솔라세라믹 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법
KR102200795B1 (ko) 2012-10-31 2021-01-08 엘지디스플레이 주식회사 나노 와이어를 이용한 투명도전막 및 그 제조방법과 이를 이용한 어레이 기판, 유기전계발광소자 및 터치패널
KR20160021367A (ko) * 2014-08-14 2016-02-25 한국세라믹기술원 플라즈마 유도에 의한 유연 기판 전기전도성막 식각 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101348118B1 (ko) 2012-08-10 2014-01-08 (주)솔라세라믹 투명전도막이 코팅된 기판에 대한 금속 배선 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160021365A (ko) 2016-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koo et al. Improvement of transparent conducting performance on oxygen-activated fluorine-doped tin oxide electrodes formed by horizontal ultrasonic spray pyrolysis deposition
US8932898B2 (en) Deposition and post-processing techniques for transparent conductive films
Kumara et al. Preparation of fluoride-doped tin oxide films on soda–lime glass substrates by atomized spray pyrolysis technique and their subsequent use in dye-sensitized solar cells
JP2018174148A (ja) 透明導電体およびその製造方法
US20110094577A1 (en) Conductive metal oxide films and photovoltaic devices
Yen et al. Plasmon-induced efficiency enhancement on dye-sensitized solar cell by a 3D TNW-AuNP layer
Giusti et al. High performance ZnO-SnO2: F nanocomposite transparent electrodes for energy applications
KR101485858B1 (ko) 금속 나노 와이어 투명전극의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노 와이어 투명전극
Romero-Gomez et al. Tunable nanostructure and photoluminescence of columnar ZnO films grown by plasma deposition
Wang et al. Large-scale bio-inspired flexible antireflective film with scale-insensitivity arrays
KR102234230B1 (ko) 나노와이어 투명 전극 및 이의 제조방법
JP2008078113A (ja) 透明導電性基板の製造装置
Rathika et al. Tailoring the properties of spray deposited V2O5 thin films using swift heavy ion beam irradiation
Zhang et al. Progress in the Synthesis and Application of Transparent Conducting Film of AZO (ZnO: Al)
KR101660434B1 (ko) 플라즈마 광폭 전기전도성막 식각 방법
KR20170020602A (ko) 원적외선 히터 소자
US20190384087A1 (en) Manufacturing method of graphene electrode and liquid crystal display panel
CN107086083A (zh) 一种具有柔性衬底的金属导电薄膜的制备方法
KR20160021367A (ko) 플라즈마 유도에 의한 유연 기판 전기전도성막 식각 방법
US20130299466A1 (en) Method for Forming Superior Local Conductivity in Self-Organized Nanodots of Transparent Conductive Film by Femtosecond Laser
Birant et al. Plasmonic light-management interfaces by polyol-synthesized silver nanoparticles for industrial scale silicon solar cells
CN108257731B (zh) 叠加式金属网格型透明电极的激光定域去除制备方法
Triana et al. Effect of wet etching process on the morphology and transmittance of fluorine doped tin oxide (FTO)
KR20170117255A (ko) 수중 플라즈마 유도에 의한 전기전도막 식각 방법
Mahmood et al. Fabrication of tantalum and nitrogen codoped ZnO (Ta, N-ZnO) thin films using the electrospay: twin applications as an excellent transparent electrode and a field emitter

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: 20190917

Year of fee payment: 4