KR102117945B1 - Fabrication method of anti-reflection thin film by chemical vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
고진공을 필요로 하지 않는 화학기상증착법을 이용한 반사방지막 제조방법이 개시된다. 반사방지막 제조방법은, 반응기 내부로 화학 증착 반응 물질들을 공급하는 단계, 반응기 내부에 배열되는 기판의 표면 또는 기판상의 하부박막 표면으로 물질들을 확산시키는 단계, 및 기판상에 MgF2 박막을 형성하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method for manufacturing an antireflection film using a chemical vapor deposition method that does not require high vacuum. The method of manufacturing the anti-reflection film includes supplying chemical vapor deposition reaction materials into the reactor, diffusing the materials to the surface of the substrate arranged inside the reactor or a lower thin film surface on the substrate, and forming a MgF 2 thin film on the substrate. It includes.
Description
본 발명의 실시예는 반사방지막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기상증착법을 이용한 반사방지막 제조방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing an antireflection film, and more particularly, to a method for manufacturing an antireflection film using a chemical vapor deposition method.
태양전지는 외부에서 입사되는 태양광에 의해 태양전지 내부의 반도체에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 생성된 전자와 정공은 각각 n형 반도체와 p형 반도체로 이동하여 전력을 생산한다.In the solar cell, a pair of electrons and holes is generated in the semiconductor inside the solar cell by sunlight incident from the outside, and the generated electrons and holes move to an n-type semiconductor and a p-type semiconductor, respectively, to generate electric power.
그러나 입사되는 태양광 중 일부는 태양전지의 표면에서 반사되기 때문에 태양전지 내부로 들어가는 빛의 양이 감소하게 되며, 따라서 태양전지의 에너지 전환효율이 감소되는 문제점이 있다.However, since some of the incident sunlight is reflected from the surface of the solar cell, the amount of light entering the solar cell decreases, and thus, the energy conversion efficiency of the solar cell decreases.
이러한 문제를 해결하기 위하여 태양전지 표면에서 반사되는 빛을 최소화하기 위해 태양전지 제조시 반사방지막(antireflection layer)을 적용하고 있다. 반사방지막의 제조방법으로는 스핀코팅(spin coating)이나 딥코팅(dip coating) 등의 습식코팅법과 물리기상증착법(PVD, physical vapor deposition), 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition) 등의 진공증착법이 있다.In order to solve this problem, an antireflection layer is applied during solar cell manufacturing to minimize light reflected from the surface of the solar cell. As a method of manufacturing an anti-reflection film, wet coating methods such as spin coating or dip coating, and vacuum deposition methods such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) There is this.
습식코팅법은 제조단가가 저렴한 장점이 있으나, 인라인(in-line) 공정이 어려운 단점이 있다. 진공증착법 중 물리기상증착법은 크게 열이나 전자빔을 이용한 증발증착법(evaporator)과 스퍼터(sputter) 방법이 있는데, 그 중에 증발증착법은 반사방지막 구현이 용이한 장점이 있는 반면 대면적 구현이 어려워 생산성이 떨어지는 단점이 있다. 스퍼터 방법은 방사방지막 구현이 용이하고 대면적 구현도 가능하지만, 10-5 Torr (또는 0.1mPa) 이하의 고진공을 필요로 하여 제조 시스템의 가격이 높을 뿐만 아니라 박막 제조시 플라즈마(plasma)를 발생시키기 때문에 하부 박막이 손상(damage)되는 단점이 있다.The wet coating method has an advantage in that the manufacturing cost is low, but the in-line process is difficult. Among the physical vapor deposition methods among vacuum deposition methods, there are evaporator and sputter methods using heat or electron beam. Among them, evaporation deposition method has an advantage of easy to implement an anti-reflection film, but it is difficult to implement large area, so productivity is low. There are disadvantages. The sputtering method is easy to implement an anti-reflection film and can be implemented in a large area, but requires a high vacuum of 10 -5 Torr (or 0.1 mPa) or less, resulting in a high manufacturing system cost and generating plasma during thin film production. Therefore, there is a disadvantage that the lower thin film is damaged.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 10-3 Torr (또는 100mPa) 이하의 고진공을 필요로 하지 않는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하는 반사방지막 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, the object of the present invention is to prepare an antireflection film using a chemical vapor deposition method (chemical vapor deposition, CVD) that does not require a high vacuum of 10 -3 Torr (or 100mPa) or less To provide a method.
본 발명의 다른 목적은 고상이 아닌 액상의 전구체, 특히 CVD 공정에서 기판 상에 불화마그네슘(MgF2) 박막을 형성하기 위해 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 사용하는 반사방지막 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an antireflection film manufacturing method using a liquid magnesium (Mg) precursor to form a magnesium fluoride (MgF 2 ) thin film on a substrate in a CVD process, not a liquid precursor.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 반사방지막 제조방법은, 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 포함한 소스 물질을 사용하여 반응기 내부로 화학 증착 반응 물질들을 공급하는 단계; 상기 반응기 내부에 배열되는 기판의 표면 또는 기판상의 하부박막 표면으로 상기 물질들을 확산시키는 단계; 및 상기 기판상에 MgF2 박막을 형성하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing an anti-reflection film according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem includes supplying chemical vapor deposition reaction materials into the reactor using a source material including a liquid magnesium (Mg) precursor; Diffusing the materials to the surface of the substrate or the lower thin film surface on the substrate arranged inside the reactor; And forming a MgF 2 thin film on the substrate.
일실시예에서, 상기 MgF2 박막의 두께는 50㎚ 내지 300㎚로서 기판상의 반사방지막에 포함될 수 있다. 기판은 투명기판 또는 유리기판일 수 있다. 투명기판은 가시광선 영역에서 85~90% 정도의 투과율을 가질 수 있다.In one embodiment, the thickness of the MgF 2 thin film is 50 nm to 300 nm, and may be included in the antireflection film on the substrate. The substrate may be a transparent substrate or a glass substrate. The transparent substrate may have a transmittance of about 85 to 90% in the visible light region.
일실시예에서, 공급하는 단계에서는, 상기 액상의 마그네슘(Mg)의 전구체로서, Bis(cyclopentadienyl)magnesium, Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis(pentamethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis(n-propylcyclopentadienyl)magnesium, 및 Bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)magnesium 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.In one embodiment, in the step of supplying, as the precursor of the liquid magnesium (Mg), Bis (cyclopentadienyl)magnesium, Bis (ethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis (pentamethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis (n-propylcyclopentadienyl)magnesium, and Bis ( At least one selected from 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)magnesium can be used.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계에서는, 상기 MgF2 박막의 불소(Fluorine, F)의 전구체로서 삼불화질소(NF3), 사불화티탄(TiF4) 또는 오불화탄탈륨(TaF5)가 사용될 수 있다.In one embodiment, in the supplying step, nitrogen trifluoride (NF 3 ), titanium tetrafluoride (TiF 4 ) or tantalum pentafluoride (TaF 5 ) is used as a precursor of fluorine (F) of the MgF 2 thin film. Can be.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계에서는, 상기 액상의 마그네슘 전구체와 불소 전구체를 수소(H), 헬륨(He), 질소(N) 및 아르곤(Ar) 가스들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 희석하여 사용할 수 있다.In one embodiment, in the supplying step, the liquid magnesium precursor and the fluorine precursor are selected from hydrogen (H), helium (He), nitrogen (N), and argon (Ar) gases, or a mixture thereof Diluted with can be used.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체와 F 전구체를 상기 반응기인 진공 챔버에 함께 혹은 동시에 주입할 수 있다.In one embodiment, the supplying step, the liquid Mg precursor and F precursor may be injected together or simultaneously to the vacuum chamber as the reactor.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체의 캐니스터(canister) 온도를 상온에서 200℃ 이하, 공급라인 온도를 상온에서 200℃ 이하로 제어할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게, 상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체의 캐니스터 온도를 30℃ ~ 140℃, 공급라인 온도를 60℃ ~ 180℃로 조절할 수 있다.In one embodiment, the supplying step may control the canister temperature of the liquid Mg precursor to 200°C or less at room temperature and the supply line temperature to 200°C or less at room temperature. Further, more preferably, in the supplying step, the canister temperature of the liquid Mg precursor may be adjusted to 30°C to 140°C, and the supply line temperature to 60°C to 180°C.
일실시예에서, 상기 확산시키는 단계는, 상기 기판의 온도를 상온에서 600℃ 이하로 제어할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게, 상기 확산시키는 단계는, 상기 기판의 온도를 상온에서 200℃ ~ 400℃ 이하로 조절할 수 있다.In one embodiment, the diffusion step, the temperature of the substrate may be controlled to 600 ℃ or less at room temperature. In addition, more preferably, in the diffusion step, the temperature of the substrate may be adjusted to 200°C to 400°C or less at room temperature.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계 또는 상기 확산시키는 단계는 상기 반응기인 진공챔버의 내부 압력을 1 mTorr(0.133322Pa) 내지 대기압으로 제어할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게, 상기 공급하는 단계 또는 상기 확산시키는 단계는 상기 반응기인 진공챔버의 내부 압력을 5 mTorr(0.66661Pa) 내지 10 Torr(13.3322hPa)로 조절할 수 있다.In one embodiment, the supplying step or the diffusing step may control the internal pressure of the reactor vacuum chamber to 1 mTorr (0.133322Pa) to atmospheric pressure. Further, more preferably, the supplying step or the diffusing step may adjust the internal pressure of the vacuum chamber as the reactor to 5 mTorr (0.66661Pa) to 10 Torr (13.3322hPa).
일실시예에서, 반사방지막 제조방법은, 상기 형성하는 단계 후에 상기 MgF2 박막을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method for manufacturing an anti-reflection film may further include heat-treating the MgF 2 thin film after the forming step.
일실시예에서, 상기 열처리하는 단계는 열처리 온도를 80℃ ~ 600℃로 제어할 수 있다.In one embodiment, the heat treatment step may control the heat treatment temperature to 80 ℃ ~ 600 ℃.
일실시예에서, 상기 열처리하는 단계에서는 진공 분위기에서 또는 분위기 가스로 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N) 가스들로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.In one embodiment, in the heat treatment step, any one or a mixture thereof selected from the group consisting of argon (Ar), helium (He), and nitrogen (N) gases may be used in a vacuum atmosphere or as an atmospheric gas.
일실시예에서, 상기 공급하는 단계 전에 상기 기판은 상기 하부박막으로서 AZO 박막을 구비할 수 있다.In one embodiment, before the supplying step, the substrate may include an AZO thin film as the lower thin film.
일실시예에서, 반사방지막 제조방법은, 상기 공급하는 단계 전에 상기 기판상에 상기 하부박막으로서 AZO 박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. AZO 박막의 두께는 0.5㎛ 내지 2.0㎛일 수 있다.In one embodiment, the method of manufacturing an anti-reflection film may further include forming an AZO thin film as the lower thin film on the substrate before the supplying step. The thickness of the AZO thin film may be 0.5 μm to 2.0 μm.
본 발명에 따른 반사방지막 제조방법을 이용하면, MgF2 반사방지막을 위해 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 사용함으로써 기존의 습식방법이 갖는 연속공정의 어려움과 증발법이 갖는 대면적화 및 대량생산의 어려움을 극복할 수 있으며, 제조단가를 효과적으로 낮출 수 있어 상업화에 기여할 수 있다.Using the method for manufacturing an antireflection film according to the present invention, the use of a liquid magnesium (Mg) precursor for the MgF 2 antireflection film prevents the continuous process of the existing wet method and the large area of the evaporation method and the difficulty of mass production. And can effectively lower the manufacturing cost, contributing to commercialization.
즉, 화학기상증착에 의한 MgF2 박막의 제조에서 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 사용함으로써 고진공을 필요로 하지 않으므로 비교적 낮은 시스템 가격과 대면적 구현이 용이하고, 그에 의해 낮은 제조단가로 제품을 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.In other words, the use of liquid magnesium (Mg) precursor in the production of MgF 2 thin film by chemical vapor deposition does not require high vacuum, so it is easy to implement a relatively low system price and large area, thereby mass-producing products at a low manufacturing cost. It has the advantage of being able to produce.
또한, 태양광을 이용한 전기, 전력 제조장치에서 고반사율의 반사방지막을 제공할 수 있다. 게다가, LCD(liquid crystal display), OLED(organic electroluminescence display) 등의 디스플레이 소자를 제조하는 분야에서 투명 기판상에 반사율이 우수한 반사방지막을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an anti-reflection film having a high reflectivity in an electric and power manufacturing apparatus using sunlight. In addition, in the field of manufacturing display elements such as liquid crystal display (LCD) and organic electroluminescence display (OLED), it is possible to provide an antireflection film having excellent reflectance on a transparent substrate.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 반사방지막 제조방법에 따라 제조된 반사방지막을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1의 반사방지막 제조방법에서 특정 마그네슘 전구체를 사용하여 화학기상증착법으로 제작한 MgF2 박막의 SEM 단면 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 MgF2 박막의 SEM 표면 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 MgF2 박막에 의한 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 제조된 반사방지막을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 6의 반사방지막 제조방법에서 특정 마그네슘 전구체를 사용하여 화학기상증착법으로 제작한 MgF2 박막의 SEM 단면 이미지를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6의 MgF2 박막의 SEM 표면 이미지를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6의 MgF2 박막에 의한 반사율을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing an anti-reflection film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the antireflection film manufactured according to the method of manufacturing the antireflection film of FIG. 1.
FIG. 3 is a SEM cross-sectional image of a MgF 2 thin film prepared by chemical vapor deposition using a specific magnesium precursor in the method of manufacturing the antireflection film of FIG. 1.
4 is a view showing an SEM surface image of the MgF 2 thin film of FIG. 3.
5 is a graph showing reflectance by the MgF 2 thin film of FIG. 3.
6 is a cross-sectional view for describing an anti-reflection film manufactured by a method for manufacturing an anti-reflection film according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing an SEM cross-sectional image of the MgF 2 thin film prepared by chemical vapor deposition using a specific magnesium precursor in the method of manufacturing the anti-reflection film of FIG. 6.
8 is a view showing an SEM surface image of the MgF 2 thin film of FIG. 6.
9 is a graph for explaining the reflectance of the MgF 2 thin film of FIG. 6.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe a specific embodiment, and is not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms related to “comprises”, “haves”, and the like are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as meanings consistent with the contextual meaning of the related art, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined herein.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 대한 흐름도이다.1 is a flowchart of a method for manufacturing an anti-reflection film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법은, 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 포함한 소스 물질을 사용하여 반응기 내부로 화학 증착 반응 물질들을 공급하는 단계(S11), 반응기 내부에 배열되는 기판의 표면 또는 기판상의 하부박막 표면으로 물질들을 확산시키는 단계(S12), 및 기판상에 MgF2 박막을 형성하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the method of manufacturing an anti-reflection film according to this embodiment, using a source material containing a liquid magnesium (Mg) precursor to supply the chemical vapor deposition reaction materials into the reactor (S11), arranged inside the reactor It may include the step of diffusing the material to the surface of the substrate or the lower thin film surface on the substrate (S12), and forming a MgF 2 thin film on the substrate (S13).
반응기는 진공챔버를 포함할 수 있다. 화학 증착 반응을 위한 물질들은, MgF2 박막을 위한 액상의 마그네슘(Mg)의 전구체로서, Bis(cyclopentadienyl)magnesium, Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis(pentamethylcyclopentadienyl) magnesium, Bis(n-propylcyclopentadienyl)magnesium, 및 Bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)magnesium 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기의 물질들은 MgF2 박막의 불소(Fluorine, F)의 전구체로서 불화질소(NF3), 불화티탄(TiF4) 또는 불화탄탈륨(TaF5)을 이용할 수 있다.The reactor may include a vacuum chamber. Materials for the chemical vapor deposition reaction are precursors of liquid magnesium (Mg) for MgF2 thin films, Bis(cyclopentadienyl)magnesium, Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium, Bis(pentamethylcyclopentadienyl) magnesium, Bis(n-propylcyclopentadienyl)magnesium, and Bis (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) may include at least one selected from magnesium. Further, the materials can take advantage of a nitrogen trifluoride (NF 3), titanium fluoride (TiF 4), or tantalum fluoride (TaF 5) as a precursor of the fluorine (Fluorine, F) of MgF 2 films.
전술한 경우, 상기의 공급하는 단계에서는, MgF2 박막을 위한 액상의 Mg 전구체와 F 전구체를 반응기인 진공 챔버에 함께 또는 동시에 공급할 수 있다.In the above-described case, in the above supplying step, the liquid Mg precursor and F precursor for the MgF 2 thin film may be supplied together or simultaneously to the vacuum chamber as a reactor.
또한, 상기의 공급하는 단계에서는, MgF2 박막을 위한 액상의 Mg 전구체의 캐니스터(canister) 온도를 상온에서 200℃ 이하, 공급라인 온도를 상온에서 200℃ 이하로 제어할 수 있고, 바람직하게는, 액상의 Mg 전구체의 캐니스터 온도를 30℃ ~ 140℃, 공급라인 온도를 60℃ ~ 180℃로 조절할 수 있다.In addition, in the supplying step, the canister temperature of the liquid Mg precursor for the MgF 2 thin film can be controlled at room temperature to 200° C. or less, and the supply line temperature to 200° C. or less at room temperature, and preferably, The canister temperature of the liquid Mg precursor can be adjusted from 30°C to 140°C and the supply line temperature from 60°C to 180°C.
또한, 공급하는 단계는, 불소 전구체의 공급을 위하여 삼불화질소, 사불화티탄 또는 오불화탄탈륨을 수소(H), 헬륨(He), 질소(N) 및 아르곤(Ar) 가스들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 희석하여 사용할 수 있다.In addition, the step of supplying, for the supply of the fluorine precursor, nitrogen trifluoride, titanium tetrafluoride or tantalum pentafluoride is selected from hydrogen (H), helium (He), nitrogen (N) and argon (Ar) gases It can be used diluted with one or a mixture thereof.
또한, 전술한 경우, 상기의 확산시키는 단계는, 기판의 온도를 상온에서 600℃ 이하로 제어할 수 있고, 바람직하게는, 기판의 온도를 상온에서 200℃ ~ 400℃ 이하로 조절할 수 있다.In addition, in the case described above, the step of diffusing, the temperature of the substrate can be controlled to 600 ℃ or less at room temperature, preferably, the temperature of the substrate can be adjusted to 200 ℃ ~ 400 ℃ or less at room temperature.
전술한 공급의 단계 및/또는 확산의 단계에서는 반응기인 진공챔버의 내부 압력을 1 mTorr(0.133322Pa) 내지 대기압으로 제어할 수 있고, 바람직하게는 진공챔버의 내부 압력을 5 mTorr(0.66661Pa) 내지 10 Torr(13.3322hPa)로 조절할 수 있다.In the above-described step of supply and/or diffusion, the internal pressure of the vacuum chamber, which is the reactor, can be controlled to 1 mTorr (0.133322 Pa) to atmospheric pressure, and preferably, the internal pressure of the vacuum chamber is 5 mTorr (0.66661 Pa) to It can be adjusted to 10 Torr (13.3322 hPa).
전술한 구성에 의하면, 기판상에 MgF2 박막이 형성될 수 있다. MgF2 박막의 두께는 약 50㎚ 내지 약 300㎚일 수 있다. MgF2 박막은 나노입자 단층 구조를 구비할 수 있다. MgF2 박막은 기판상의 반사방지막에 포함될 수 있다. MgF2 박막은 기판의 표면에 직접 형성될 수 있고, 구현에 따라서 기판상의 하부박막을 게재하고 기판상에 형성될 수 있다.According to the above-described configuration, a MgF 2 thin film can be formed on the substrate. The thickness of the MgF 2 thin film may be about 50 nm to about 300 nm. The MgF 2 thin film may have a nanoparticle monolayer structure. The MgF 2 thin film may be included in the antireflection film on the substrate. The MgF 2 thin film may be directly formed on the surface of the substrate, and may be formed on the substrate by placing a lower thin film on the substrate depending on the implementation.
한편, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법은 상기의 형성하는 단계 이후에 MgF2 박막을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 열처리하는 단계에서 열처리 온도는 80℃ ~ 600℃로 조절될 수 있다. 또한, 열처리하는 단계는 진공 분위기에서 수행될 수 있으며, 및/또는 분위기 가스로서 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N) 가스들로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Meanwhile, the method for manufacturing an anti-reflection film according to the present embodiment may further include a step of heat-treating the MgF 2 thin film after the step of forming. In the heat treatment step, the heat treatment temperature may be adjusted to 80°C to 600°C. Further, the step of heat treatment may be performed in a vacuum atmosphere, and/or as an atmosphere gas, any one or a mixture thereof selected from the group consisting of argon (Ar), helium (He), and nitrogen (N) gases may be used. You can.
본 실시예에 의하면, 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)이나 화학기상증착(camical vapor deposition, CVD) 방법을 사용하는 반도체 제조공정에서 액상의 전구체를 사용하는 경우(표 1 참조)와 같이, 액상의 마스네슘(Mg) 전구체를 사용함으로써 기판 상에 성능 좋은 MgF2 반사방지막을 효과적으로 형성할 수 있다.According to the present embodiment, as in the case of using a liquid precursor in a semiconductor manufacturing process using atomic layer deposition (atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (camical vapor deposition, CVD) method, see Table 1), By using a liquid magnesium (Mg) precursor, a good MgF 2 antireflection film can be effectively formed on the substrate.
특히, 반도체 분야, 태양전지 분야 등 기존 기술에 사용되는 마그네슘(Mg) 전구체는 모두 고체이며, 기존 기술 어디에도 반사방지막의 제조에 있어서 액상의 마그네슘 전구체를 사용한 예가 없다. 따라서, 기존 기술에서는 고체 상태의 마그네슘 전구체를 사용하므로 공정 진행 중에 증기압이 변하여 증착되는 박막의 두께, 품질 등이 변하는 문제가 있다. 하지만, 본 실시예에서는 액상의 마그네슘 전구체를 사용하여 기판 상에 MgF2 반사방지막을 형성함으로써 증착되는 박막의 재현성을 손쉽게 확보할 수 있다.In particular, all of the magnesium (Mg) precursors used in the existing technology, such as the semiconductor field and the solar cell field, are solid, and there is no example of using the liquid magnesium precursor in the manufacture of the antireflection film anywhere in the existing technology. Therefore, in the existing technology, since the magnesium precursor in a solid state is used, there is a problem in that the thickness, quality, etc. of the thin film deposited by changing the vapor pressure during the process change. However, in this embodiment, the reproducibility of the deposited thin film can be easily secured by forming the MgF 2 antireflection film on the substrate using a liquid magnesium precursor.
도 2는 도 1의 반사방지막 제조방법에 따라 제조된 반사방지막을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the antireflection film manufactured according to the method of manufacturing the antireflection film of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 제조된 방사방지막(30)은 기판(10)상에 직접 형성될 수 있다. 기판(10)은 유리기판이나 투명 기판일 수 있다. 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), OLED(organic electroluminescence display) 등의 디스플레이 장치에서 사용되는 기판이거나, 태양광을 이용하는 전기 또는 전력 장치에 사용되는 기판일 수 있다.Referring to FIG. 2, the
반사방지막(30)은 기판(10)의 반사를 반지하여 기판의 광 투과율을 높일 수 있다. 즉, 소정 재질의 기판 또는 기판상의 하부박막에 태양광이 입사하면 그 표면에서 태양광이 반사하게 되는데, 이를 최소화하기 위해 기판 또는 하부박막 위에 반사방지막을 코팅할 수 있다. 본 실시예에서는 기판상에 직접 형성되는 반사방지막(30)을 중심으로 설명하므로, 하부박막은 생략하기로 한다. 다만, 기판상에 하부박막이 있는 경우는 기판의 굴절률 대신에 하부박막의 굴절률을 고려하면 된다.The
반사방지막(30)은 기판의 굴절률(ns)과 공기의 굴절률(na = 1.0)을 고려하여 결정되는데, 이론적으로 특정한 파장에서 태양광 반사를 제거할 수 있는 최적의 반사방지막의 굴절률(narf)은 기판과 공기 굴절률들의 곱의 기하평균값이다. 이를 수식으로 나타내면 수학식 1과 같다.The
만일, 유리(n = 1.5)를 기판으로 사용한다면, 수학식 1에 따라 반사방지막(30)의 굴절률은 약 1.22가 되어야 하는데 이렇게 낮은 굴절률을 갖는 물질은 존재하기 어렵다. 따라서 요구되는 굴절률에 가까운 낮은 굴절률 물질이 필요하다. 산화물 중에서 가장 낮은 굴절률을 갖는 물질은 이산화규소(SiO2)(n = 1.4~1.5)이고, 일부 금속화합물 중에서는 MgF2(n = 1.38)가 가장 많이 사용되어 왔다. 하지만, SiO2 또는 MgF2 단일 박막으로는 최적의 반사방지 코팅조건인 굴절률 1.22를 얻지 못하므로, 더 낮은 반사율을 얻기 위해서 여러 층의 박막을 코팅하는 다층박막구조를 사용하기도 한다. 하지만, 다층박막구조는 공정 시간이 길어지고 제조 단가가 상승하는 단점이 있다.If glass (n = 1.5) is used as the substrate, the refractive index of the
이에 본 실시예에서는 고진공을 사용하지 않는 화학기상증착법으로 MgF2 단일 박막을 증착하여 태양광의 넓은 파장영역에서 태양광 반사가 최소화되는 저굴절률 박막의 제조방법과 이를 이용한 반사방지막을 제공한다.Accordingly, in this embodiment, a single thin film of MgF 2 is deposited by a chemical vapor deposition method that does not use high vacuum to provide a method for manufacturing a low-refractive-index thin film in which sunlight reflection is minimized in a wide wavelength range of sunlight and an antireflection film using the same.
도 3은 도 1의 반사방지막 제조방법에서 액상의 마그네슘(Mg) 전구체를 사용하여 화학기상증착법으로 제작한 MgF2 박막의 SEM 단면 이미지를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 MgF2 박막의 SEM 표면 이미지를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a SEM cross-sectional image of a MgF 2 thin film prepared by chemical vapor deposition using a liquid magnesium (Mg) precursor in the method of manufacturing the antireflection film of FIG. 1. 4 is a view showing an SEM surface image of the MgF 2 thin film of FIG. 3.
본 실시예에 따른 반사방지막인 MgF2 박막은 유리(glass) 기판상에 직접 형성된다. MgF2 박막은 액상의 Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium [Mg(EtCp)2]를 사용하여 제조된다. MgF2 박막은 두께 1.1㎜의 유리기판 위에 화학기상증착법(CVD)으로 두께 약 100㎚로 증착된다.The MgF 2 thin film, which is an anti-reflection film according to the present embodiment, is directly formed on a glass substrate. The MgF 2 thin film is prepared using liquid Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium [Mg(EtCp) 2 ]. The MgF 2 thin film is deposited to a thickness of about 100 nm by chemical vapor deposition (CVD) on a 1.1 mm thick glass substrate.
도 3의 MgF2 박막을 포함하는 SEM 단면 이미지에 나타낸 바와 같이 MgF2 박막은 유리기판상에 직접 형성되어 MgF2/Glass 구조에 포함되고, 그 두께는 106㎚인 것을 알 수 있다.MgF 2 thin film as shown in Fig. SEM cross-section image that includes a thin film of
또한, 도 4의 SEM 표면 이미지에서 볼 수 있듯이, MgF2 박막은 고른 표면을 구비하고 있다.In addition, as can be seen in the SEM surface image of Figure 4, the MgF 2 thin film has a uniform surface.
도 5는 도 3의 MgF2 박막에 의한 반사율을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing reflectance by the MgF 2 thin film of FIG. 3.
도 5를 참조하면, 기판상에 MgF2 박막을 형성한 본 실시예와, 기판상에 MgF2 박막을 형성하지 않은 기판(Glass only, 비교예)에서, 본 실시예의 반사율은 비교예 대비 약 21.8%의 감소효과가 있음을 알 수 있다.In Figure 5, an embodiment of forming the MgF 2 film on the substrate of this example, a substrate on the substrate are not formed in the MgF 2 films (Glass only, comparative example), in this embodiment the reflectance of about 21.8 compared to Comparative Example It can be seen that there is a reduction effect of %.
즉, 비교예의 경우, 가시광선 영역인 400 ~ 800㎚의 파장대에서 평균 3.35%의 반사율을 보였고, 본 실시예의 경우, 평균 2.62%의 반사율을 나타내었다.That is, in the case of the comparative example, the average reflectance of 3.35% was observed in the wavelength range of 400 to 800 nm, which is the visible light region, and in the case of the present example, the average reflectance was 2.62%.
이와 같이, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 유리기판 표면에 MgF2 박막을 증착하면, 20% 이상의 반사율 감소 효과를 얻을 수 있다.As described above, when the MgF 2 thin film is deposited on the surface of the glass substrate by the method of manufacturing the anti-reflection film according to the present exemplary embodiment, a reflectance reduction effect of 20% or more can be obtained.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 제조된 반사방지막을 설명하기 위한 단면도이다.6 is a cross-sectional view for describing an anti-reflection film manufactured by a method for manufacturing an anti-reflection film according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 제조된 방사방지막을 구비하는 플레이트는, 기판(10), 하부박막(20) 및 반사방지막(30)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a plate provided with an anti-reflection film manufactured by the method for manufacturing an anti-reflection film according to the present embodiment may include a
기판(10)은 투명 기판으로 유리기판일 수 있다. 기판(10)의 두께는 약 1㎜일 수 있다.The
하부박막(20)은 투명산화전도막일 수 있으며, AZO(Al:ZnO)일 수 있다. 하부박막(20)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 2.0㎛일 수 있다. 하부박막(20)은 반사방지막(30)의 제조를 위한 화학 증착 반응 물질들을 공급하기 전에 동일한 진공챔버 또는 다른 진공챔버에서 먼저 형성될 수 있다.The lower
반사방지막(30)은 나도입자 단층 구조를 구비할 수 있으며, 하부박막(20) 상에서 그 두께는 약 50㎚ 내지 약 300㎚일 수 있다.The
도 7은 도 6의 반사방지막 제조방법에서 특정 마그네슘 전구체를 사용하여 화학기상증착법으로 제작한 MgF2 박막의 SEM 단면 이미지를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 6의 MgF2 박막의 SEM 표면 이미지를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an SEM cross-sectional image of the MgF 2 thin film prepared by chemical vapor deposition using a specific magnesium precursor in the method of manufacturing the anti-reflection film of FIG. 6. 8 is a view showing an SEM surface image of the MgF 2 thin film of FIG. 6.
본 실시예에 따른 반사방지막인 MgF2 박막은 유리(glass) 기판상에 증착되어 있는 하부박막 상에 형성된다. 유리기판의 두께는 1.1㎜이다. 하부박막은 투명산화전도막의 일종인 AZO(Al:ZnO)를 사용하나, 이에 한정되지는 않는다. AZO의 두께는 493㎚이다.The MgF 2 thin film, which is an anti-reflection film according to the present embodiment, is formed on a lower thin film deposited on a glass substrate. The thickness of the glass substrate is 1.1 mm. The lower thin film uses AZO (Al:ZnO), which is a type of transparent oxide conductive film, but is not limited thereto. The thickness of AZO is 493 nm.
MgF2 박막은 액상의 Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium [Mg(EtCp)2]를 이용하여 제조된다. MgF2 박막은 유리기판상의 하부박막의 표면상에 화학기상증착법(CVD)으로 두께 약 100㎚로 증착된다.The MgF 2 thin film is prepared by using liquid Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium [Mg(EtCp)2]. The MgF 2 thin film is deposited to a thickness of about 100 nm by chemical vapor deposition (CVD) on the surface of the lower thin film on the glass substrate.
도 7의 MgF2 박막을 포함하는 플레이트의 SEM 단면 이미지에 나타낸 바와 같이 MgF2 박막은 유리기판상의 AZO상에 형성되어 MgF2/AZO/Glass 구조에 포함되고, 그 두께는 97.5㎚인 것을 알 수 있다.FIG MgF 2 thin film, as shown in cross-section SEM image of a plate containing MgF 2
또한, 도 8의 SEM 표면 이미지에서 볼 수 있듯이, MgF2 박막은 고른 표면을 구비하고 있다. 참고로, MgF2 박막에 대한 도 4의 SEM 표면 이미지는 3만배율의 사진이고, 도 8의 SEM 표면 이미지는 5만배율의 사진이므로, 도 8의 입경 또는 입자 크기가 도 4의 것보다 큰 것처럼 보인다.In addition, as can be seen in the SEM surface image of Figure 8, the MgF 2 thin film has a uniform surface. For reference, since the SEM surface image of FIG. 4 for the MgF 2 thin film is a 30,000 magnification picture, and the SEM surface image of FIG. 8 is a 50,000 magnification picture, the particle size or particle size of FIG. 8 is larger than that of FIG. 4. Seems like.
도 9는 도 6의 MgF2 박막에 의한 반사율을 설명하기 위한 그래프이다.9 is a graph for explaining the reflectance of the MgF 2 thin film of FIG. 6.
도 9를 참조하면, 두께 1.1㎜의 유리기판상에 두께 0.7㎛의 AZO가 증착되어 있는 구조(AZO/Glass)(비교예)와, 비교예의 구조상에 두께 약 100㎚의 MgF2 박막을 형성한 본 실시예에 대하여 여러 파장의 광에 대하여 반사율을 실험한 결과, 본 실시예의 반사율은 비교예 대비 약 65%의 감소효과가 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, a structure in which AZO having a thickness of 0.7 µm is deposited on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm (AZO/Glass) (comparative example) and a MgF 2 thin film having a thickness of about 100 nm is formed on the structure of the comparative example. As a result of experimenting the reflectance for the light of various wavelengths for the embodiment, it can be seen that the reflectance of this embodiment has a reduction effect of about 65% compared to the comparative example.
즉, 비교예의 경우, 가시광선 영역인 400 ~ 800㎚의 파장대에서 평균 6.70%의 반사율을 보였고, 본 실시예의 경우, 평균 2.33%의 반사율을 나타내었다. 비교예의 구조에서의 반사율은 유리기판만의 반사율 평균 3.35%보다도 상당히 높은 것을 알 수 있다. 반면에 본 실시예에 따른 구조에서의 반사율은 대부분의 가시광선 영역에서 유리기판만의 반사율보다 낮은 것을 알 수 있다.That is, in the case of the comparative example, the average reflectivity was 6.70% in the wavelength range of 400 to 800 nm, which is the visible light region, and in the case of this example, the average reflectance was 2.33%. It can be seen that the reflectance in the structure of the comparative example is considerably higher than the average reflectance of the glass substrate only 3.35%. On the other hand, it can be seen that the reflectance in the structure according to the present embodiment is lower than the reflectance of only the glass substrate in most visible light regions.
이와 같이, 본 실시예에 따른 반사방지막 제조방법에 의해 유리기판상의 하부박막이 AZO 박막일 때 그 위에 MgF2 박막을 증착하면, 60% 이상의 반사율 감소 효과를 얻을 수 있다.As described above, when the lower thin film on the glass substrate is an AZO thin film by the method of manufacturing the anti-reflective film according to the present embodiment, when the MgF 2 thin film is deposited thereon, a reflectance reduction effect of 60% or more can be obtained.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.
Claims (7)
상기 반응기 내부에 배열되는 기판의 표면 또는 기판상의 하부박막 표면으로 상기 물질들을 확산시키는 단계; 및
상기 기판상에 불화마그네슘(MgF2) 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체로서,
Bis(cyclopentadienyl)magnesium,
Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium,
Bis(pentamethylcyclopentadienyl)magnesium,
Bis(n-propylcyclopentadienyl)magnesium, 및
Bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)magnesium 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 재료를 사용하고,
상기 공급하는 단계는, 상기 MgF2 박막을 위한 불소(Fluorine, F) 전구체로서 삼불화질소(NF3) 또는 오불화탄탈륨(TaF5)를 사용하고,
상기 공급하는 단계 전에 상기 기판 상은 하부박막으로서 AZO 박막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 AZO 박막의 두께는 0.5㎛ 내지 2.0㎛이며,
상기 MgF2 박막의 두께는 50㎚ 내지 300㎚로서 상기 기판 상의 반사방지막에 포함되고, 상기 기판은 투명기판 또는 유리기판이며, 상기 투명기판은 가시광선 영역에서 85~90%의 투과율을 가지는, 반사방지막 제조방법.Supplying chemical vapor deposition reaction materials into the reactor using a source material including a liquid magnesium (Mg) precursor;
Diffusing the materials to the surface of the substrate or the lower thin film surface on the substrate arranged inside the reactor; And
Forming a thin film of magnesium fluoride (MgF 2 ) on the substrate,
The supplying step, as the liquid Mg precursor,
Bis(cyclopentadienyl)magnesium,
Bis(ethylcyclopentadienyl)magnesium,
Bis(pentamethylcyclopentadienyl)magnesium,
Bis(n-propylcyclopentadienyl)magnesium, and
Bis (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) using at least one material selected from magnesium,
In the supplying step, nitrogen trifluoride (NF 3 ) or tantalum pentafluoride (TaF 5 ) is used as a fluorine (F) precursor for the MgF 2 thin film,
Before the supplying step, the substrate further includes forming an AZO thin film as a lower thin film, wherein the thickness of the AZO thin film is 0.5 μm to 2.0 μm,
The thickness of the MgF 2 thin film is 50 nm to 300 nm and is included in the anti-reflection film on the substrate, the substrate is a transparent substrate or a glass substrate, and the transparent substrate has a transmittance of 85 to 90% in the visible light region, reflection Method of manufacturing a barrier.
상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체와 상기 불소 전구체를 수소(H), 헬륨(He), 질소(N) 및 아르곤(Ar) 가스들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 희석하여 사용하는, 반사방지막 제조방법.According to claim 1,
In the supplying step, the liquid Mg precursor and the fluorine precursor are diluted with any one selected from hydrogen (H), helium (He), nitrogen (N), and argon (Ar) gases or a mixture thereof. A method for manufacturing an antireflection film.
상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체와 상기 불소 전구체를 상기 반응기인 진공 챔버에 함께 공급하는, 반사방지막 제조방법.According to claim 1,
In the supplying step, the liquid Mg precursor and the fluorine precursor are supplied to the vacuum chamber as the reactor, and the antireflection film manufacturing method is performed.
상기 공급하는 단계는, 상기 액상의 Mg 전구체의 캐니스터(canister) 온도를 상온에서 200℃ 이하, 공급라인 온도를 상온에서 200℃ 이하로 제어하는, 반사방지막 제조방법.According to claim 1,
In the supplying step, the canister temperature of the liquid Mg precursor is controlled to 200° C. or less at room temperature and the supply line temperature to 200° C. or less at room temperature.
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