KR102136549B1 - 전도성 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 출원은 전도성 필름의 제조 방법 및 전도성 필름에 대한 것이다. 본 출원에서는 낮은 결정화 온도 및/또는 짧은 결정화 시간 하에서도 효과적으로 결정화가 되여, 광학적 특성과 저항 특성이 우수한 전도성 필름을 제조할 수 있는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 전도성 필름을 제공할 수 있다.

Description

전도성 필름의 제조 방법{Method for preparing conductive film}

본 출원은 전도성 필름의 제조 방법에 대한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 태양 전지 장치(solar cell) 등의 다양한 기기 등에서 가시광에 대한 투명성이 좋고, 저항이 낮은 전도성층이 요구된다.

모바일 기기의 보급과 그들의 소형화 및 경량화의 요구에 따라서, 전도성층이 보다 가벼운 기판 상에 형성될 것이 요구되고 있다.

투명한 전도성층으로 가장 빈번히 사용되는 것은 유리 기판상에 형성된 In-Sn-O(인듐-주석-산소)를 주성분으로 하는 투명 전도성층(소위, ITO층)이지만, 최근 상기 소형화 및 경량화 요구에 의해 유리 기판에 비해 가벼운 플라스틱 기재층상에 전도성층을 형성하는 방식도 고려되고 있다.

전도성층은 통상 DC 마그네트론 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터링,

진공 증착 또는 이온 플레이팅 등으로 형성하지만, 플라스틱 기재층상에 상기와 같은 방식으로 형성된 전도성층, 예를 들면, ITO층은, 일반적으로 유리 기판상에 형성된 ITO층과 비교하여 저항 특성이 떨어진다.

그 원인은 여러 가지가 있지만, 대표적으로 플라스틱 기재층의 내열성이 유리 기판에 비해 떨어진다는 점을 들 수 있다. 즉, 내열성의 열악함으로 인하여 ITO층의 형성 과정에서의 온도가 유리 기판으로의 형성 과정에서의 온도보다 낮게 될 수 밖에 없고, 저온에서의 막의 형성으로 인하여 ITO층의 결정이 충분히 성장하지 못하기 때문이다.

통상 ITO층의 구조 및 특성은 ITO층의 형성 온도에 매우 의존한다는 것이 알려져 있다. 실온과 같은 저온에서 형성되는 ITO층은 대부분 비결정성이다.

유리 기판상에 형성되는 ITO층의 저항 감소를 목적으로 (400)면을 기판에 대하여 평행이 되도록 결정 배향을 제어하는 방법이 예를 들면, 특허문헌 1에 제안되어 있다. 특허문헌 1은, (100) 방향, 즉 (400)면을 기판에 평행하도록 형성한 ITO층은 비저항이 감소되는 것을 기재하고 있다. 이와 같은 결정 배향의 실현을 위해서는 ITO층의 형성 시에 온도를 200℃ 이상의 고온으로 하는 것이 중요하다.

온도를 고온으로 유지한 상태에서 층을 형성하는 소위 고온 공정에서의 결정 배향 제어에 대해서는 몇몇 연구가 발표되어 있다.

유리 기판에 형성된 ITO층의 구조는 형성 분위기에 따라 달라지는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에서는 불순물 가스인 수증기가 존재하는 분위기에서 결정의 입경 및 수를 제어할 수 있다는 점이 기재되어 있고, 특허문헌 3에서는 불순물 가스를 적극적으로 없애고 진공계를 구축하는 것을 통해 층의 구조를 제어하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 플라스틱 기재층은 통상 고온으로 가열될 수 없기 때문에 전도성층의 형성 과정에서 결정을 충분히 성장시킬 수 없고, 유리 기판에서와 같은 낮은 저항 등의 물성의 구현이 어렵다.

일본특허공개공보 제1995-090550호 일본특허공개공보 제1997-050712호 일본특허공개공보 제1996-092740호

본 출원은 전도성 필름의 제조 방법을 제공한다.

본 출원은 전도성 필름의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원의 제조 방법은, 다중 조성 타겟을 사용한 제 1 제막 공정과 단일 조성 타겟을 사용한 제 2 제막 공정을 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 제막 공정을 통해 각각 전도성막이 형성된다. 본 출원에서 용어 전도성막은 그 자체가 전도성을 가지거나, 혹은 후술하는 결정화 처리 등의 후속 처리를 통해 전도성을 가질 수 있는 막을 의미할 수 있다.

통상적으로 상기 제 1 및 제 2 제막 공정에 의해 형성되는 각 전도성막은 비결정성이고, 이러한 전도성막은 이어지는 결정화 처리를 통해 결정화될 수 있다. 본 출원에서 용어 비결정성 전도성막에는, 해당 막이 완전하게 비결정성인 것에 한정되지 않고, 어느 정도의 결정 성분을 가지는 경우도 포함될 수 있다. 예를 들어, 인듐 주석 복합 산화물 또는 인듐 산화물막인 전도성막(이하, ITO막으로 호칭할 수 있다.)이 비결정성인지 여부의 판정은, 상기 ITO막을 농도 5중량%의 염산에 15 분 정도 침지한 후에 수세 및 건조시켜서 15 mm간의 단자간 저항을 테스터로 측정함으로써 실시할 수 있다. 비결정성의 ITO막은 염산에 의해 에칭되어 소실되기 때문에, 염산에 대한 침지에 의해 저항이 증대한다. 본 명세서에 있어서는, 염산에 대한 침지, 수세 및 건조 후에, 15 mm 간의 단자간 저항이 10 kΩ을 초과하는 경우에, 해당 ITO막이 비결정성인 것으로 할 수 있다.

본 출원에서 용어 다중 조성 타겟은 적어도 2개의 서로 구분되어 배치된 타겟 영역을 포함하는 타겟을 의미하고, 단일 조성 타겟은 하나의 타겟을 의미할 수 있다.

상기 다중 조성 타겟의 타겟 영역과 단일 조성 타겟의 타겟은 적어도 인듐(In)을 포함하는 금속 타겟이거나, 인듐 산화물(In2O3)을 포함하는 산화물 타겟일 수 있다. 상기 타겟 영역과 단일 조성 타겟의 타겟은 주석(Sn) 또는 주석 산화물(SnO2)을 추가로 포함할 수 있는데, 이 주석 또는 주석 산화물은 임의 성분으로서 타겟 영역 또는 타겟에 포함되어 있거나 포함되어 있지 않을 수 있다.

한편 상기 다중 조성 타겟에 포함되는 타겟 영역은 서로 주석 또는 주석 산화물의 비율이 다른 2종의 타겟 영역을 적어도 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중 조성 타겟이 2종의 타겟 영역을 포함하는 경우에 상기 2종의 타겟 영역은 모두 주석 또는 주석 산화물을 포함하면서 그 비율이 상이하거나, 혹은 상기 2종의 타겟 영역 중에 어느 한 영역은 주석 또는 주석 산화물을 포함하고, 다른 영역은 주석 및 주석 산화물을 포함하지 않을 수 있다.

본 발명자들은, 상기와 같이 다중 조성 타겟을 사용한 제막 공정과 단일 조성 타겟을 사용한 제막 공정을 순차 수행하여 형성한 전도성막은, 낮은 온도 및/또는 짧은 결정화 처리 시간 하에서도 효과적으로 결정화되고, 낮은 저항의 전도성막을 형성하는 것을 확인하였다.

본 출원에서 상기 제막 공정은 기재 필름상에 수행될 수 있다. 전도성막이 제막될 수 있는 기재 필름의 종류는 특별히 제한되지 않고, 업계에서 적용되고 있는 일반적인 기재 필름이 모두 사용될 수 있다. 기재 필름으로는, 예를 들면, PET(poly(ethylene terephtahlate)) 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 또는 폴리아릴레이트 필름 등의 폴리에스테르 필름, 폴리에테르설폰 필름 등의 폴리에테르 필름 필름, 사이클로올레핀폴리머 필름, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 디아세틸셀룰로오스 필름, 트리아세틸셀룰로오스 필름 또는 아세틸셀룰로오스부틸레이트 필름 등의 셀룰로오스 수지 필름, 폴리이미드 필름, 아크릴 필름 및 에폭시 수지 필름 등이 예시될 수 있다. 본 출원에서 기재 필름은 단일층이거나 다층 구조일 수 있다. 기재 필름의 두께도 용도에 따라서 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 2㎛ 내지 200㎛의 범위 내, 5㎛ 내지 190㎛의 범위 내, 10㎛ 내지 180㎛의 범위 내, 20㎛ 내지 180㎛의 범위 내 또는 20㎛ 내지 150㎛의 범위 내에서 선택될 수 있다.

상기 기재 필름의 일면 또는 양면에는 소위 언더코트층 또는 배면코트층 등이 형성되어 있을 수 있다.

상기에서 언더코트층의 재료로서는, 투명성을 가지며, 또한 표면 저항이, 예를 들어 1×10⁶ Ω／□ 이상인 유전체가 사용될 수 있다. 이러한 재료로서는, NaF, Na₃AlF₆, LiF, MgF₂, CaF₂, BaF₂, BaF₂, SiO₂, LaF₃, CeF 또는 Al₂O₃ 등의 무기물이나, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 실록산계 폴리머 또는 유기 실란 축합물 등의 유기물, 혹은 상기 무기물과 상기 유기물의 혼합물 등이 예시될 수 있다. 이러한 언더코트층은, 상기와 같은 재료를 사용하여, 진공 증착법, 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅 등의 건식 코팅법이나 습식 코팅법 등에 의해 형성할 수 있다.

기재 필름에 형성될 수 있는 배면 코트층으로는, 예를 들어 방현 처리층이나 반사 방지 처리층 또는 하드 코트층 등이 예시될 수 있다. 상기 하드 코트 처리층에는, 멜라민계 수지, 우레탄계 수지, 알키드계 수지, 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지 등의 경화형 수지로 이루어지는 경화 피막이 이용될 수 있다. 이러한 배면 코트층 또는 언더 코트층의 경우 상기 전도성층을 제막하기 전에 기재 필름상에 형성해도 되고, 상기 배면 코트층의 경우 전도성층의 제막 후에 형성해도 된다.

기재 필름에는 전도성층과의 밀착성을 높이는 관점에서, 전도성층을 형성하기 전에, 사전에 코로나 방전 처리, 자외선 조사 처리, 플라스마 처리 또는 스퍼터 에칭 처리 등의 적절한 처리가 수행될 수도 있다.

본 출원에서 상기와 같은 기재 필름 상에 수행될 수 있는 제 1 제막 공정은, 전술한 바와 같은 다중 조성 타겟, 예를 들면, 각각 적어도 인듐 원자 또는 인듐 산화물을 포함하는 타겟 영역을 2개 이상 포함하는 다중 조성 타겟을 사용하여 수행될 수 있다.

다중 조성 타겟에 포함되는 2개 이상의 각 타겟 영역은 각각 주석 또는 주석 산화물을 포함하거나 혹은 포함하지 않을 수 있지만, 상기 2개 이상의 타겟 영역 중 적어도 하나의 영역은 주석 또는 주석 산화물을 포함한다.

하나의 예시에서 상기 다중 조성 타겟은, 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 제 1 타겟 영역과 역시 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 제 2 타겟 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 1 및/또는 제 2 타겟 영역은 주석 또는 주석 산화물을 추가로 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 영역, 예를 들면, 제 2 타겟 영역은 상기 주석 또는 주석 산화물을 추가로 포함한다.

상기에서 제 1 타겟 영역 내의 주석 또는 주석 산화물의 비율(중량%)과 제 2 타겟 영역 내의 주석 또는 주석 산화물의 비율(중량%)은 서로 다르다. 이와 같이 다중 조성 타겟 내에 서로 주석 또는 주석 산화물의 비율이 다른 2개 이상의 타겟 영역을 배치하고, 제막 공정을 수행함으로써, 주석 또는 주석 산화물의 비율이 높은 타겟과 낮은 타겟의 동시 제막(co-sputtering)에 의해 전도성막의 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

상기와 같은 비율을 만족하는 한, 각 타겟 영역 내의 성분 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기에서 제 1 타겟 영역은 인듐 또는 그 산화물 90 내지 100 중량% 및 주석 또는 그 산화물 0 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 타겟 영역은 인듐 또는 그 산화물 75 내지 95 중량% 및 주석 또는 그 산화물 5 내지 25 중량%를 포함할 수 있다. 한편, 상기 다중 조성 타겟 내의 주석 또는 주석 산화물의 전체 함량은, 예를 들면, 약 3 내지 40 중량%, 약 3 내지 30 중량%, 약 3 내지 20 중량% 또는 약 3 내지 15 중량%의 범위 내일 수 있다.

하나의 예시에서 상기 다중 조성 타겟은, 상기 제 1 타겟 영역을 적어도 2개 포함하고, 상기 제 2 타겟 영역을 적어도 한 개 포함할 수 있다. 이러한 경우에 상기 타겟 영역은, 다중 조성 타겟 내에서 제 1 타겟 영역, 제 2 타겟 영역 및 제 1 타겟 영역의 순서로 배치될 수 있다.

도 1은, 순차 배치된 제 1 타겟 영역(101), 제 2 타겟 영역(102) 및 제 1 타겟 영역(101)을 포함하는 다중 조성 타겟을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서 화살표는 기재 필름의 이동 방향을 나타낸다. 즉, 전술한 바와 같은 제 1 및 제 2 제막 공정을 기재 필름상에 수행할 때에 상기 기재 필름을 상기 다중 조성 타겟이 존재하는 영역과 제 2 제막 공정에 적용되는 타겟(단일 조성 타겟)이 존재하는 영역으로 순차 이동시키면서 수행할 수 있다. 이러한 경우에 상기 기재 필름은, 어느 일 방향으로 이동하게 되는데(도 1의 화살표 방향), 이러한 경우에 상기 다중 조성 타겟 내의 제 1 타겟 영역, 제 2 타겟 영역 및 제 1 타겟 영역의 배치 방향은 상기 이동 방향과 서로 수직할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수직은, 오차를 고려한 것으로 해당하는 2 방향이 서로 약 80도 내지 100도 또는 약 95도 내지 105도 정도의 각도를 이루는 경우를 의미할 수 있다.

상기와 같은 다중 조성 타겟 내에 포함되는 각 타겟 영역의 형태 내지는 크기는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 각 타겟 영역은 일반적인 스퍼터링 공정에서 적용되는 타겟의 형상을 가질 수 있다. 각 타겟 영역의 크기도 특별히 제한되지 않는데, 예를 들어, 상기와 같이 제 1 타겟 영역과 제 2 타겟 영역을 포함할 경우에 상기 제 1 타겟 영역의 면적(A)과 상기 제 2 타겟 영역의 면적(B)의 비율(B/A)은, 약 0.1 내지 10, 약 0.5 내지 9, 약 0.5 내지 8, 약 0.5 내지 7, 약 0.5 내지 6, 약 0.5 내지 5, 약 0.5 내지 4, 약 0.5 내지 3, 약 0.5 내지 2 또는 약 0.5 내지 1.5의 범위 내에 있을 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 2 타겟 영역의 면적의 합계(A+B)와 후술하는 단일 조성 타겟의 면적(C)의 비율(C/(A+B))은, 약 0.1 내지 10, 약 0.5 내지 9, 약 0.5 내지 8, 약 0.5 내지 7, 약 0.5 내지 6, 약 0.5 내지 5, 약 0.5 내지 4, 약 0.5 내지 3, 약 0.5 내지 2 또는 약 0.5 내지 1.5의 범위 내에 있을 수 있다.

상기와 같은 다중 조성 타겟을 사용하여 제막을 수행하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 일반적인 스퍼터링 방식에 의해 수행할 수 있다. 제막 시에는, DC 전원을 사용한 표준적인 마그네트론 스퍼터링법은 물론 RF 스퍼터링법, RF 및 DC 스퍼터링법, 펄스 스퍼터링법 또는 듀얼 마그네트론 스퍼터링법 등의 여러 가지 스퍼터링법이 적용될 수 있다.

스퍼터링은, 고진공으로 배기한 장치 내에서, 아르곤과 같은 불활성 가스를 도입하여 실시할 수 있다. 타겟으로서 금속 타겟을 사용하는 경우에는 불활성 가스와 함께 산소 가스 등의 산화제를 도입하여 반응성 스퍼터링을 수행할 수도 있다. 물론 금속 산화물 타겟을 사용하는 경우에도 불활성 가스와 함께 산소 가스 등을 도입할 수 있다.

제막 분위기 중의 물 분자의 존재는, 전도성막의 결정의 성장을 방해할 수 있어서 제막 분위기 중의 물의 분압은 작은 것이 적절하다. 제막시의 물의 분압은, 불활성 가스의 분압에 대해 0.1% 이하 또는 약 0.07% 이하로 조절될 수 있다. 또한, 제막시의 물의 분압은, 2×10^-4 Pa 이하, 1.5×10^-4 Pa 이하 또는 1×10^-4 Pa 이하일 수 있다. 제막 시의 물의 분압을 상기 범위로 하기 위해서는, 제막 개시 전에 장치 내를, 물의 분압이 상기 범위가 되도록 배기하여, 장치 내의 수분이나 기재로부터 발생하는 유기 가스 등의 불순물을 제거한 분위기로 할 수 있다.

스퍼터링 제막을 수행하는 온도는 특별히 제한되지 않는다. 통상 100℃를 초과하는 온도에서 수행할 경우에 이어지는 결정화 공정이 원활하게 될 수 있지만, 본 출원에서는 상기 제막을 수행하는 온도가 상기 온도에 제한되지 않고, 상온 또는 그 이상의 온도에서 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 온도는, 다른 예시에서 20℃ 이상, 30℃ 이상, 40℃ 이상, 50℃ 이상, 60℃ 이상, 70℃ 이상, 80℃ 이상, 90℃ 이상, 100℃ 이상, 110℃ 이상, 120℃ 이상, 130℃ 이상 또는 140℃ 이상일 수 있다. 또한, 기재 필름의 손상을 방지하는 관점에서 상기 온도는 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 약 170℃ 이하 또는 약 160℃ 이하일 수 있다.

상기에서 온도는 소위 기재 온도, 즉, 제막 과정에서 기재 필름의 하부에서의 설정 온도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 로우 스퍼터 장치에 의해 연속적으로 스퍼터 제막을 실시하는 경우의 기재 온도란, 스퍼터 제막이 실시되는 캔 롤의 온도이다. 또, 매엽식(배치식)으로 스퍼터 제막을 실시하는 경우의 기재 온도란, 기재를 위치시키는 홀더의 온도일 수 있다.

상기와 같은 방식으로 제막되는 제 1 전도성막의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 3 내지 40 nm, 약 7 내지 40 nm 또는 약 10 내지 40 nm의 범위 내일 수 있다.

상기와 같은 제 1 제막 공정 후에 단일 조성 타겟을 사용한 제 2 제막 공정이 수행될 수 있다.

상기 제 2 제막 공정에 적용되는 단일 조성 타겟은 인듐 또는 인듐 산화물을 포함할 수 있다. 상기 단일 조성 타겟은, 추가 성분으로서 주석 또는 그 산화물을 포함할 수 있다. 상기에서 추가로 포함되는 주석 또는 그 산화물은 임의 성분으로서 상기 단일 조성 타겟에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.

제 2 제막 공정에 적용되는 상기 단일 조성 타겟 내의 주석 또는 그 산화물의 비율은 상기 제 1 제막 공정의 다중 조성 타겟 내의 주석 또는 주석 산화물에 비하여 작은 것이 필요하다. 따라서, 상기 다중 조성 타겟 내에 포함되어 있는 주석 또는 그 산화물의 중량%(M)에 대한 상기 단일 조성 타겟 내에 포함되는 주석 또는 그 산화물의 중량%(D)의 비율(D/M)은 1 미만일 수 있다. 상기에서 다중 조성 타겟 내의 주석 또는 그 산화물의 중량%(M)는 상기 다중 조성 타겟 내의 각 타겟 영역 내의 주석 또는 그 산화물의 합산 수치이다. 상기 비율(D/M)은, 다른 예시에서 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하, 약 0.45 이하, 약 0.4 이하, 약 0.35 이하 또는 약 0.3 이하일 수 있다. 상기 비율(D/M)은 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 전술한 바와 같이 상기 단일 조성 타겟은 주석 또는 그 산화물을 포함하지 않을 수도 있기 때문에 상기 비율의 하한은 예를 들면 0일 수 있다.

단일 조성 타겟은 인듐 또는 그 산화물 97 내지 100 중량% 및 주석 또는 그 산화물 0 내지 7 중량%를 포함할 수 있다.

상기와 같은 단일 조성 타겟을 사용하여 제막을 수행하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 상기 단일 조성 타겟을 사용한다는 것 외에는 상기 제 1 제막 공정과 같은 스퍼터링 공정이 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 2 제막 공정에서 형성되는 제 2 전도성막은 약 1 내지 20 nm, 약 1 내지 15 nm 또는 약 1 내지 10 nm의 두께로 형성될 수 있다.

상기 제조 방법에서는 상기 제 1 및 제 2 제막 공정에 후속하여 형성된 전도성막을 결정화시키는 열처리 공정이 수행될 수 있다.

열처리 공정은, 제막 후의 비결정성 전도성층을 가열하여 결정화시키는 공정이다. 가열 온도 및 가열 시간은, 전도성층이 적정 수준으로 결정화될 수 있도록 선택될 수 있다.

일 예시에서 상기 가열 온도는, 120℃ 내지 160℃, 125℃ 내지 160℃ 또는 130℃ 내지 160℃ 정도일 수 있다. 또한, 상기 가열 시간은 예를 들면, 120 분 이하, 90 분 이하 또는 60 분 이하일 수 있다.

전술한 바와 같이 본 출원의 방법에 의해 형성된 전도성층은 상기 가열 온도를 낮게 하거나, 및/또는 가열 시간을 짧게 가져가면서도 우수한 품질의 결정화된 전도성층을 형성할 수 있다.

본 출원은 또한 전도성 필름, 예를 들면, 상기 방법에 의해 형성된 전도성 필름에 대한 것이다.

예를 들면, 전도성 필름은, 인듐 주석 복합 산화물을 포함하는 제 1 전도성층 및 상기 제 1 전도성층의 상부에 형성되어 있고, 인듐 주석 복합 산화물 또는 인듐 산화물을 포함하는 제 2 전도성층을 포함할 수 있다.

상기 전도성 필름은 전술한 방법에 의해 제조되는 것일 수 있고, 이에 따라 각 전도성층의 형태는 상기 제조 방법에서의 다중 조성 타겟 및 단일 조성 타겟에 준하여 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기에서 상기 제 2 전도성층 내에 포함되어 있는 주석 산화물의 비율은 제 1 전도성층 내에 포함되어 있는 주석 산화물의 비율에 비하여 작을 수 있다.

예를 들면, 제 1 전도성층 내의 주석 산화물의 중량%(M)에 대한 상기 제 2 전도성층 내에 포함되는 주석 산화물의 중량%(D)의 비율(D/M)은 1 미만일 수 있다. 다른 예시에서 상기 비율(D/M)은, 다른 예시에서 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하, 약 0.45 이하, 약 0.4 이하, 약 0.35 이하 또는 약 0.3 이하일 수 있다. 상기 비율(D/M)은 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 전술한 바와 같이 상기 단일 조성 타겟은 주석 또는 그 산화물을 포함하지 않을 수도 있기 때문에, 그에 의해 형성되는 제 2 전도성층은 주석 산화물을 포함하지 않고, 따라서 상기 비율의 하한은 예를 들면 0일 수 있다.

상기와 같은 제 1 전도성층은, 예를 들면, 인듐 산화물 85 내지 97 중량% 및 주석 산화물 3 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전도성층은, 인듐 산화물 약 93 내지 100 중량% 및 주석 산화물 약 0 내지 7 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 전도성층의 두께는 약 10 내지 40 nm 정도일 수 있고, 상기 제 2 전도성층의 두께는 약 1 내지 10 nm 정도일 수 있다.

이와 같은 방식으로 제조된 전도성 필름은 다양한 용도에 적용될 수 있고, 그 대표적인 용도는 터치 패널의 전극이지만 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원에서는 낮은 결정화 온도 및/또는 짧은 결정화 시간 하에서도 효과적으로 결정화가 되여, 광학적 특성과 저항 특성이 우수한 전도성 필름을 제조할 수 있는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 전도성 필름을 제공할 수 있다.

도 1은 다중 조성 타겟 내의 타겟 영역의 배치를 나타내는 예시적인 도면이다.

이하, 본 출원에 따른 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원의 제조 방법을 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1.

산화 인듐 93 중량% 및 산화 주석 7%를 포함하는 제 1 타겟과 산화 인듐 90 중량% 및 산화 주석 10 중량%를 포함하는 제 2 타겟, 그리고 산화 인듐인 제 3 타겟을 준비하였다. 상기 제 1 타겟의 형태는 직사각형의 형태로서 가로 및 세로의 길이가 각각 25 mm 및 105 mm였고, 제 2 타겟의 형태 역시 직사각형 형태로서 가로 및 세로의 길이는 약 85mm 및 105 mm였으며, 제 3 타겟의 형태는 역시 직사각형으로 가로 및 세로의 길이는 각각 360 mm 및 105 mm였다. 이어서 상기 제 1 타겟과 제 2 타겟을 제 1 타겟/제 2 타겟/제 1 타겟의 순서로 배치하여 제 1 공정에 적용될 다중 조성 타겟을 제조하였다. ITO(Indium Tin Oxide)의 전도성막을 형성하기 위한 기재 필름인 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름이 이송되면서, 상기 다중 조성 타겟에 의한 스퍼터링 공정이 우선 진행되고, 이어서 상기 제 3 타겟에 의한 스퍼터링 공정이 진행될 수 있도록 상기 PET 필름의 진행 경로 상에 다중 조성 타겟과 제 3 타겟을 순차 배치하였다. 상기에서 다중 조성 타겟은 제 1 및 제 2 타겟의 배열 방향과 PET 필름이 진행하는 방향이 서로 대략 수직하도록 배치하였다. 이어서 PET 필름을 이동시키면서 상기 다중 조성 타겟에 의한 스퍼터링과 제 3 타겟에 의한 스퍼터링을 순차 진행하였다. 스퍼터링은 아르곤 가스 98 체적%와 산소 가스 2 체적%로 이루어지는 0.5 Pa의 분위기 하에 반응성 스퍼터링에 의해 수행하였다. 스퍼터링 시에는 장치 내의 물의 분압이 약 8.0×10^-5 Pa가 될 때까지 배기한 후에 아르곤 가스와 산소 가스를 도입하여 온도 약 150℃, 수분압이 약 8×10-5Pa인 분위기에서 수행하였고, 이 때 물의 분압은 아르곤 가스 분압에 대해 0.05%였다. 다중 조성 타겟에 의한 제막은 약 20 nm 정도의 두께가 되도록 하였고, 제 3 타겟에 의한 제막은 약 2 nm 정도의 두께로 수행하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 60분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 97Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 2.

제 1 타겟으로서 산화 인듐 95 중량% 및 산화 주석 5%를 포함하는 것을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 30분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 99Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 3.

다중 조성 타겟을 사용한 스퍼터링 제막 두께를 약 19 nm로 하고, 제 3 타겟을 사용한 스퍼터링 제막 두께를 약 3 nm로 한 것을 제외하면, 실시예 2와 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 25분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 104Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 4.

제 3 타겟으로서 산화 인듐 97 중량% 및 산화 주석 3%를 포함하는 것을 제외하면, 실시예 3과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 40분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 98Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 5.

제 3 타겟으로서 산화 인듐 95 중량% 및 산화 주석 5%를 포함하는 것을 사용하고, 다중 조성 타겟을 사용한 스퍼터링 제막 두께를 약 17 nm로 하고, 제 3 타겟을 사용한 스퍼터링 제막 두께를 약 5 nm로 한 것을 제외하면, 실시예 3과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 35분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 99Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 6.

제 1 타겟으로서 산화 인듐 97 중량% 및 산화 주석 3%를 포함하는 것을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 40분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 103Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 7.

제 1 타겟으로서 산화 인듐 100 중량%를 포함하는 것을 사용하고, 제 2 타겟으로서 산화 인듐 88 중량%와 산화 주석 12 중량%를 포함하는 것을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 30분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 96Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 8.

다중 조성 타겟에 의한 스퍼터링 제막의 두께를 약 19 nm로 하고, 제 3 타겟에 의한 스퍼터링 제막의 두께를 약 3 nm로 한 것을 제외하면 실시예 7과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성 막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 25분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 99Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

실시예 9.

제 1 타겟으로서 산화 인듐 97 중량% 및 산화 주석 3 중량%를 포함하는 것을 사용하고, 제 2 타겟으로서 산화 인듐 88 중량%와 산화 주석 12 중량%를 포함하는 것을 사용하며, 제 3 타겟으로 산화 인듐 97 중량%와 산화 주석 3 중량%를 포함하는 것을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 스퍼터링 제막에 의해 전도성막을 형성하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 45분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 92Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

비교예 1.

산화 인듐 93 중량% 및 산화 주석 7 중량%를 포함하는 단일 타겟을 사용하여 두께가 약 22 nm인 전도성막을 스퍼터링 제막하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 40분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 112Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

비교예 2.

산화 인듐 90 중량% 및 산화 주석 10 중량%를 포함하는 단일 타겟을 사용하여 두께가 약 22 nm인 전도성막을 스퍼터링 제막하였다. 스퍼터링 제막 후에 약 130℃ 정도의 온도에서 약 100분 정도 결정화 공정을 수행한 결과 표면 저항값이 약 90Ω/□ 정도인 전도성막이 형성되었다.

101: 제 1 타겟 영역
102: 제 2 타겟 영역
M: 기재 필름의 이동 방향

Claims (18)

1. 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 타겟 영역을 2개 이상 포함하고, 상기 2개의 타겟 영역 내에 존재하는 주석 또는 주석 산화물의 비율이 서로 다른 다중 조성 타겟을 사용하여 제 1 전도성막을 제막하는 공정과 상기 제 1 전도성막상에 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 단일 조성 타겟을 사용하여 제 2 전도성막을 제막하는 공정을 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 다중 조성 타겟은, 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 제 1 타겟 영역 및 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 제 2 타겟 영역을 포함하고, 상기 제 1 타겟 영역 또는 제 2 타겟 영역은 주석 또는 주석 산화물을 추가로 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 다중 조성 타겟 내의 주석 또는 주석 산화물의 전체 함량은 3 내지 40중량%의 범위 내인 전도성 필름의 제조 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 제 1 타겟 영역은 인듐 또는 인듐 산화물 90 내지 100 중량% 및 주석 또는 주석 산화물 0 내지 10 중량%를 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 제 2 타겟 영역은 인듐 또는 인듐 산화물 75 내지 95 중량% 및 주석 또는 주석 산화물 5 내지 25 중량%를 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 다중 조성 타겟은 순차 배치된 제 1 타겟 영역, 제 2 타겟 영역 및 제 1 타겟 영역을 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 제 1 및 제 2 전도성막의 제막은 기재 필름을 일 방향으로 이동시키면서 상기 기재 필름상에 순차로 수행하는 전도성 필름의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 기재 필름의 이동 방향과 다중 조성 타겟 내의 제 1 타겟 영역, 제 2 타겟 영역 및 제 1 타겟 영역의 배치 방향은 서로 수직하는 전도성 필름의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 제 1 전도성막은 3 내지 40 nm의 두께로 제막하는 전도성 필름의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 제 2 공정에서 사용되는 타겟은 인듐 또는 인듐 산화물을 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 제 2 공정에서 사용되는 타겟은 주석 또는 주석 산화물을 추가로 포함하는 전도성 필름의 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 다중 조성 타겟 내에 포함되어 있는 주석 또는 주석 산화물의 중량%에 대한 단일 조성 타겟 내에 포함되는 주석 또는 주석 산화물의 중량%의 비율은 1 미만인 전도성 필름의 제조 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 제 2 전도성막은 1 내지 20 nm의 두께로 제막하는 전도성 필름의 제조 방법.
14. 제 1 항에 있어서, 제 2 전도성막의 제막 공정에 후속하여 전도성막을 결정화시키는 공정을 추가로 수행하는 전도성 필름의 제조 방법.
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