KR20100125904A

KR20100125904A - 변형 경사 입사각 증착 장치 및 이를 이용한 무반사 광학 박막의 제조 방법, 그리고 무반사 광학 박막

Info

Publication number: KR20100125904A
Application number: KR1020090044859A
Authority: KR
Inventors: 황보창권; 박용준
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-01
Also published as: CN102439488A; CN102439488B; WO2010134677A1; KR101088403B1

Abstract

무반사 광학 박막의 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 무반사 광학 박막의 제조 방법은, 챔버(chamber) 내의 지지대와 연결된 지지판 상에 기판을 장착하는 제1 단계, 기판이 지면에 평행하도록 상기 지지대를 수직하게 이동시키는 제2 단계, 기판 상에 증착 물질을 이용하여 제1 굴절률층을 증착시키는 제3 단계, 제1 굴절률층이 증착된 기판이 소정의 경사각을 갖도록 지지대를 이동시키는 제4 단계, 기판의 하부 영역에 위치하며 기판으로 향하는 증착 물질의 다공성을 증가시키는 다공성 증가 필터를 이용하여 기판 상에 상기 제1 굴절률층보다 작은 굴절률을 갖는 제2 굴절률층을 증착시키는 제5 단계, 기판의 하부 영역 상에서 다공성 증가 필터를 제외시키고, 제1 및 제2 굴절률층이 증착된 기판이 지면에 평행하도록 지지대를 수직하게 이동시키는 제6 단계 및, 제3 내지 제5 단계를 1회 반복하는 제7 단계를 포함한다.

경사 입사각, 다공성 증가 필터, 굴절률, 무반사 박막

Description

변형 경사 입사각 증착 장치 및 이를 이용한 무반사 광학 박막의 제조 방법, 그리고 무반사 광학 박막 {Modification tilt angle deposition equipment and manufacturing method of anti-reflection optical film using the same and anti-reflection optical film}

본 발명은 경사 입사각 증착 장치 및 이를 이용한 무반사 광학 박막의 제조 방법, 그리고 무반사 광학 박막에 관한 것이다.

렌즈, 프리즘, 반사경 등의 광학계를 구성하는 광학 소자에는 무반사 박막과 같은 광학 박막이 채용된다. 무반사 박막이란, 기판을 향해 입사하는 광이 기판의 계면에서 반사되는 것을 방지하기 위한 것으로, 기판의 일 면에 형성되어 기판에 입사되는 광을 증가시키는 기능을 한다.

상술한 무반사 박막은 기판 상에 소정의 증착 물질을 증착시키는 공정을 통해 형성할 수 있다. 이 경우, 증착 공정으로는 진공증착, 스퍼터링, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등이 있을 수 있다.

한편, 광학 박막은 넓은 입사각 범위에서 낮은 반사율을 갖는 것이 요구된 다. 이 같은 조건을 만족시키기 위하여 기판 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 굴절률층을 증착시키는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우, 광학 박막이 무반사 기능을 보다 효율적으로 구현하기 위해서는, 기판 상에 굴절률 차이가 큰 물질을 이용하여 복수의 굴절률층을 교대로 증착하고, 굴절률층의 교대 횟수를 증가시키는 방법을 이용할 수 있다.

하지만, 광학 박막을 채용하는 광학 소자가 점점 소형화되는 추세이므로, 굴절률층의 교대 횟수를 증가하는 것을 통해 무반사 기능을 향상시키는 것은 한계가 있다. 또한, 굴절률이 상이한 물질을 이용하여 굴절률층을 증가시키는 경우, 증착 챔버 내의 오염이 심각해진다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 종래의 일반적인 물리증기 증착법으로 증착된 광학 박막은 굴절률을 낮추는데 한계가 있어 넓은 파장대역에서 낮은 반사율을 요하는 기술에 적용하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 기판 상에 동일한 물질을 이용하여 서로 상이한 굴절률을 갖는 제1 굴절률층과 제2 굴절률층을 2회 교대로 적층함으로써, 4개의 층만으로 높은 무반사 기능을 구현할 수 있는 무반사 광학 박막의 제조 방법 및 무반사 광학 박막을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 무반사 광학 박막 제조시, 기판 상에 증착되는 증착 물질의 다공성을 증가시키기 위한 다공성 증가 필터를 구비함으로써, 증착 물질의 굴절률을 감소시킬 수 있는 변형 경사 입사각 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무반사 광학 박막의 제조 방법은, 챔버(chamber) 내의 지지대와 연결된 지지판 상에 기판을 장착하는 제1 단계, 상기 기판이 지면에 평행하도록 상기 지지대를 수직하게 이동시키는 제2 단계, 상기 기판 상에 증착 물질을 이용하여 제1 굴절률층을 증착시키는 제3 단계, 상기 제1 굴절률층이 증착된 기판이 소정의 경사각을 갖도록 상기 지지대를 이동시키는 제4 단계, 상기 기판의 하부 영역에 위치하며 상기 기판으로 향하는 증착 물질의 다공성을 증가시키는 다공성 증가 필터를 이용하여 상기 기판 상에 상기 제1 굴절률층보다 작은 굴절률을 갖는 제2 굴절률층을 증착시키는 제5 단계, 상기 기판의 하부 영역 상에서 상기 다공성 증가 필터를 제외시키고, 상기 제1 및 제2 굴절률층이 증착된 기판이 지면에 평행하도록 상기 지지대를 수직하게 이동시키는 제6 단계 및 상기 제3 내지 제5 단계를 1회 반복하는 제7 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 굴절률층은 동일한 증착 물질로 증착될 수 있으며, 상기 기판은 유리 기판일 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 굴절률층은 SiO₂, MgF2, TiO2, ITO, ZnO, Ta2O5 및 CeO2 중 어느 하나의 증착 물질로 증착될 수 있다.

상기 제4 단계에서 상기 기판의 경사각은 75° 내지 85°일 수 있다.

또한, 상기 제1 굴절률층은 수직한 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성을 가지며, 상기 제2 굴절률층은 경사진 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하며 상기 제1 굴절률층보다 높은 다공성을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형 경사 입사각 증착 장치는 챔버(chamber) 내의 지지대 이동에 의해 각도 조절이 가능하며, 기판 장착 영역을 포함하는 지지판, 상기 기판 장착 영역에 장착된 기판 상에 적어도 하나 이상의 무반사 박막층을 증착시키기 위한 증착 물질을 담는 용기 및 상기 지지판과 용기 사이에 위치하며, 상기 용기로부터 증발되는 상기 증착 물질의 입자가 상기 기판으로 진행될 때 상기 입자에 대한 입사 각도를 변형시켜 상기 증착 물질의 다공성을 증가시키는 다공성 증착 필터를 포함한다.

이 경우, 상기 다공성 증가 필터는 상기 챔버의 천장에 연결된 회전축에 고정되어, 상기 회전축의 회전에 따라 수평 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 박막은 기판 상에 제1 굴절률층과, 상기 제1 굴절률층보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 굴절률층이 적어도 2회 교대로 적층되며, 상기 제1 굴절률층은 수직한 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성 구조를 가지며, 상기 제2 굴절률층은 소정의 경사 입사각으로 증착되어 경사진 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하며 상기 제1 굴절률층보다 높은 다공성 구조를 가질 수 있다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 굴절률층은 동일한 증착 물질로 이루어질 수 있으며, SiO₂, MgF₂, TiO₂, ITO, ZnO, Ta₂O₅ 및 CeO₂ 중 어느 하나의 증착 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 변형 경사 입사각 증착 장치에 다공성 증가 필터를 구비함으로써 증착 물질의 굴절률을 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 동일한 물질을 이용하는 경우에도 서로 다른 굴절률을 갖는 무반사 박막을 제조할 수 있게 된다.

또한, 기판 상에 동일한 물질을 이용하여 서로 상이한 굴절률을 갖는 제1 굴절률층과 제2 굴절률층을 2회 교대로 적층함으로써, 4개의 층만으로 무반사 기능을 구현할 수 있게 된다. 이에 따라, 광학 박막을 소형화시킬 수 있게 되며, 동일한 물질을 이용하는 것에 의해 챔버 내의 오염을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 경사 입사각 증착 장치의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 챔버(101), 지지대(110), 지지판(120), 회전축(130), 다공성 증가 필터(140) 및 용기(150)를 포함한다.

도 1에 도시된 변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 임의의 물질을 기판(200)에 증착시키기 위한 장치이다.

변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 물리 증착법(Vapor Deposition)을 이용하며, 특히, 물리 증기 증착법(PVD: Physical Vapor Depostion)을 이용한다. 이 경우, 물리 증기 증착법에는 스퍼터링 (Sputtering), 전자빔 증착법 (E-beam Evaporation), 열 증착법 (Thermal Evaporation), 레이저 분자빔 증착법 (L-MBE: Laser Molecular Beam Epitaxy) 및 펄스레이저 증착법 (PLD: Pulsed Laser Deposition) 등이 있으며, 이 중 어느 하나의 방법을 이용하여 기판(200) 상에 무반사 박막층을 증착시킴으로써 광학 박막을 제조할 수 있다.

지지대(110)는 챔버(chamber;101)의 천장에 위치하며, 기판 장착 영역을 제공하는 지지판(120)과 연결된다. 따라서, 지지대(110)를 일정 각도로 이동시키는 것에 의해 지지판(120)이 경사각을 가질 수 있게 된다. 또한, 지지판(120)이 경사각을 갖게 됨에 따라, 지지판(120)에 장착되는 기판(200) 역시 지지판(120)과 동일한 경사각을 가질 수 있게 된다.

기판(200)이 경사각을 갖는 상태에서 용기(150)에 담긴 증착 물질이 기판(200)에 입사하게 되면, 기판(200) 상에는 그 증착 물질로 이루어진 박막층이 형성된다. 이 경우, 박막층은 증착 방법 및 증착 각도에 따라 그 특성(예를 들어, 증착 구조 및 굴절률)이 상이해질 수 있다.

용기(150)는 증착 물질이 담기는 영역이다. 변형 경사 입사각 증착 장치(100)가 구동되는 경우, 용기(150)에 담긴 증착 물질이 용해되고, 용해된 증착 물질이 증발되어 기판(200) 상에 입사된다.

한편, 회전축(130)은 챔버(101)의 천장에 연결된다. 이 경우, 회전축(130)의 일 영역에는 다공성 증가 필터(140)가 고정되어 있을 수 있다. 이 다공성 증가 필터(140)는 기판(200)과 용기(150) 사이에 위치하는 것으로, 용기(150)에서 기판(200)을 향하는 증착 물질 입자의 입사 각도를 변경시켜 증착 물질의 다공성을 증가시키는 역할을 한다. 구체적으로, 다공성 증가 필터(140)는 플랫의 중심부 영 역에 미세 그물망이 설치된 구조를 갖는다. 이 경우, 증착 물질 입자는 미세 그물망 사이의 공간을 통과하면서 입사 각도가 변경된다. 이에 따라, 증착 물질은 기판(200) 상에 다공성이 증가된 형태로 증착될 수 있게 된다.

도 1에 도시된 것과 같이, 다공성 증가 필터(140)는 회전축(130)에 연결되어, 회전축(130)이 회전하는 것에 의해 수평 방향으로 이동할 수 있게 된다. 이에 따라, 증착 공정 진행시, 다공성 증가 필터(140)가 필요한 경우에는 회전축(130)을 회전시켜 기판(200)이 위치한 영역에 다공성 증가 필터(140)를 위치시킨다.

또한, 증착 공정 진행시, 다공성 증가 필터(140)가 불필요한 경우에는 회전축(130)을 반대로 회전시켜 기판(200)이 위치하지 않은 영역에 다공성 증가 필터(140)를 위치시킨다. 이 경우, 다공성 증가 필터(140)의 필요와 불필요는 사용자 설정에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 도면에는 도시하지 않았지만, 변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 사용자 설정을 위한 입력키와, 입력 내용을 표시하는 디스플레이 화면을 더 포함할 수 있다. 변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 증착 동작과 관련된 사용자 설정값에 따라, 지지대(110)의 이동 각도, 회전축의 회전 그리고 증착률 등을 제어할 수 있다.

한편, 도 1에서는 회전축(130)의 일 영역에 다공성 증가 필터(140)가 고정된 것으로 도시 및 설명하였으나, 회전축(130)을 고정시키고 다공성 증가 필터(140)가 회전 가능하게 설계할 수도 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 변형 경사 입사각 증착 장치의 작동 형태를 나타내는 개략도이다. 구체적으로, 도 2a는 기판(200)이 경사각을 갖는 상태에서 증착 물질 입자의 입사 각도를 조정하여 증착 물질을 증착시키는 작동 형태를 나타낸다.

도 2a를 참조하면, 경사 입사각 증착 장치(100)는 지지판(120) 상에 기판(200)이 장착되면, 지지대(110)를 약 85°정도로 이동시키고, 회전축(130)을 회전시켜 다공성 증가 필터(140)가 기판(200)이 위치하는 영역에 포함되도록 한다.

그리고, 용기(150)에 담겨진 증착 물질을 가열하여 기판(200) 방향으로 증발되도록 한다. 이 경우, 증착 물질 입자(p₁)는 기판(200)과 용기(150) 사이에 위치한 다공성 증가 필터(140)를 통과하게 된다.

이 과정에 의해 증착 물질 입자(p₁)는 다공성 증가 필터(140)를 통과하면서 입사 각도가 변경될 수 있다. 즉, 용기(150)에서 증발될 때 R₁ 영역으로 넓게 퍼져 소정의 입사 각도를 가지고 진행하더라도, 다공성 증가 필터(140)를 통과하면서 증착 물질 입자(p₁)는 0°에 가까운 입사 각도를 갖도록 변경될 수 있다. 즉, 지면에 수직한 각도를 가지고 기판(200) 방향으로 진행하게 된다.

도 2a에 도시된 방법으로 기판(200) 상에 증착 물질을 증착하게 되면, 증착된 박막층은 경사진 형태의 나노 기둥 패턴들을 갖는 다공성 구조를 갖게 된다. 특 히, 다공성 증가 필터(140)에 의해 나노 기둥 패턴들의 간격이 커짐으로써 박막층의 다공성이 증가된다. 이에 따라 박막층의 굴절률이 감소될 수 있으며, 박막층의 비등방성이 증가될 수 있다.

도 2b는 기판(200)이 평행한 상태에서, 증착 물질 입자의 입사 각도를 조정하지 않고 증착 물질을 증착시키는 작동 형태를 나타낸다.

도 2b를 참조하면, 변형 경사 입사각 증착 장치(100)는 지지판(120)에 기판(200)이 장착되면, 지지대(110)를 지면에 평행하도록 조정하고, 회전축(130)을 회전시켜 기판(200)이 위치한 하부 영역 상에서 다공성 증가 필터(140)가 제외되도록 한다. 즉, 다공성 증가 필터(140)를 기판(200)이 위치하지 않는 영역으로 이동시킨다.

이 상태에서, 용기(150)에 담겨진 증착 물질을 가열하여 기판(200) 방향으로 증발되도록 한다. 이 경우, 증발된 증착 물질 입자(p₂, p₃)들은 소정의 입사 각도를 가지고 기판(200)으로 진행하게 된다. 이에 따라, 증착된 박막층은 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성 구조를 갖는다. 이 경우, 도 2b에 도시된 방법으로 제조된 박막층은, 도 2a에서와 같이 기판(200)이 경사각을 갖지 않으므로, 박막층을 구성하는 나노 기둥 패턴은 기판(200)의 증착면에 수직한 형태를 갖는다.

또한, 다공성 증가 필터(140)를 이용하지 않았으므로, 나노 기둥 패턴들의 간격이 작으며, 도 2a에 의해 제조된 박막층에 비해 다공성이 낮아 굴절률이 높게 나타난다.

도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 같이, 증착시 기판(200)의 경사각과 증착 물질 입자의 입사 각도를 조정하는 것에 의해 박막층의 굴절률을 조절할 수 있다. 즉, 동일한 물질을 이용하여 박막층을 제조하더라도, 도 2a에 도시된 방법을 이용하는 경우에는 굴절률을 감소시킬 수 있게 된다.

도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 변형 경사 입사각 증착 장치를 이용한 광학 박막 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a를 참조하면, 투명한 유리 기판(300) 상에 제1 굴절률층(321)을 형성한다. 이 경우, 제1 굴절률층(321)은 도 2b에 도시된 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 기판(300)을 지면에 평행하도록 조정하고, 기판(300)과 용기(150) 사이에 다공성 증가 필터(140)가 위치하지 않도록 하여 SiO₂ 물질을 증착시킨다.

증착 결과, 제1 굴절률층(321)은 기판(300) 상에서 나노 기둥 패턴을 갖는 다공성 구조로 증착되며, 약 1.4 정도의 굴절률을 갖는다. 이 경우, 제1 굴절률층(321)은 기판(300)이 지면에 평행한 상태에서 형성되므로, 나노 기둥 패턴이 수직한 형태를 갖는다.

이 후, 도 3b에 도시된 것과 같이 제1 굴절률층(321) 상에 제2 굴절률 층(322)을 형성한다. 이 경우, 제2 굴절률층(322)은 도 2a에 도시된 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 굴절률층(321)이 증착된 기판(300)을 75° 내지 85°의 경사각을 갖도록 기울이고, 기판(300)과 용기(150) 사이에 다공성 증가 필터(140)를 위치시킨 상태에서 SiO₂ 물질을 증착시킨다.

증착 결과, 제2 굴절률층(322)은 기판(300) 상에서 나노 기둥 패턴을 갖는 다공성 구조로 증착되며, 약 1.08 정도의 굴절률을 갖는다. 또한, 기판(300)이 경사진 상태에서 증착 과정을 거치므로 나노 기둥 패턴은 경사진 나선형 구조를 갖게 된다. 또한, 다공성 증가 필터(140)를 통해 증착 물질 입자의 입사 각도를 변경시킨 것으로, 나노 기둥 패턴들의 간격이 제1 굴절률층(321)보다 넓게 형성되어 제2 굴절률층(322)의 다공성이 증가될 수 있다.

즉, 제1 굴절률층(321)과 제2 굴절률층(322)은 동일한 SiO₂ 물질로 형성되나, 도 2a와 도 2b에 도시된 증착 방법에 따라서 상이한 굴절률을 갖는다.

한편, 도 3c 및 도 3d에 도시된 것과 같이, 제2 굴절률층(322) 상에 제1 굴절률층(323)과 제2 굴절률층(324)을 1회 반복 형성하여, 기판(300) 상에 제1 굴절률층(321, 323)과 제2 굴절률층(322, 324)이 2회 교대로 적층된 구조를 갖도록 한다. 이 경우, 1회 반복 형성되는 제1 굴절률층(323)은 도 2b에 도시된 방법을 이용하여 형성하고, 제2 굴절률층(324)은 도 2a에 도시된 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

위와 같이, 도 2b 및 도 2a에 도시된 방법을 교대로 이용함으로써, 기판(300) 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 굴절률층(321, 323), 제2 굴절률층(322, 324)이 2회 교대로 적층된 광학 박막을 제조할 수 있게 된다.

한편, 도 3a 내지 도 3d에서 제1 및 제2 굴절률층(321, 322)이 SiO₂ 물질로 증착되는 것을 일 예로 설명하였으나, 제1 및 제2 굴절률층(321, 322)은 SiO₂ 외에 MgF₂, TiO₂, ITO, ZnO, Ta₂O₅ 및 CeO₂ 중 어느 하나의 물질로 증착될 수도 있다.

도 4는 도 3d에 도시된 광학 박막에서 제2 굴절률층(322)을 포함하는 일부 영역(A)을 확대한 것으로, 기판(300) 상에 형성된 제2 굴절률층(322)은 나노 기둥 패턴들(322a)로 구성되어 있다.

제2 굴절률층(322)은 경사각을 갖는 기판(300) 상에 형성된 것으로, 나노 기둥 패턴들(322a)은 경사진 형태를 갖는다. 또한, 다공성 증가 필터(140)에 의해 증착 물질 입자의 입사 각도가 0°에 가깝게 변경됨으로써, 나노 기둥 패턴들(322a)은 소정의 거리(d)만큼 이격되어 있다. 이 같은 구조에 의해 SiO₂ 물질로 이루어진 제2 굴절률층(322)은 제1 굴절률층(321)에 비해 낮은 굴절률을 가질 수 있게 된다.

도 5a 및 도 5b는 광학 박막의 굴절률-파장 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5a는 도 3d의 광학 박막에서 제1 굴절률층(321)의 굴절률-파장 관계를 나타내는 그 래프이며, 도 5b는 도 3d의 광학 박막에서 제2 굴절률층(322)의 굴절률-파장 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3d에 도시돤 광학 박막에서 제1 굴절률층(321)은 SiO₂ 물질로 이루어져 있으며, 수직한 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성 구조를 갖는다. 이 경우, 제1 굴절률층(321)은 박막 제조 과정에서 다공성 증가 필터를 이용하지 않고, 증착 물질 입자가 용기에서 바로 기판으로 입사하여 증착된 것이다. 이러한, 제1 굴절률층(321)은 도 5a에 도시된 것과 같이, 400~800㎚ 파장 범위에서 1.3~1.5의 굴절률을 갖는다.

또한, 도 3d에 도시된 광학 박막에서 제2 굴절률층(322)은 SiO₂ 물질로 이루어져 있으며, 경사진 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성 구조를 갖는다. 이 경우, 제2 굴절률층(322)은 박막 제조 과정에서 다공성 증가 필터를 통과한 것으로 나노 기둥 패턴들의 간격이 넓어져 높은 다공성 구조를 갖게 된다. 이러한, 제2 굴절률층(322)은 도 5b에 도시된 것과 같이, 400~800㎚ 파장 범위에서 1.0~1.2의 굴절률을 갖는다.

이와 같이, 기판(300) 상에 1.3~1.5의 굴절률을 갖는 제1 굴절률층과 1.0~1.2의 굴절률을 갖는 제2 굴절률층을 2회 교대로 적층하여 무반사 박막층(320)을 형성할 수 있다.

도 6은 비교예와 실시예에 따른 광학 박막의 반사율-파장 관계를 나타낸 그래프이다. 도 6에서, 비교예 그래프(2)는 무반사 박막층이 형성되지 않은 유리 기판의 반사율을 나타낸 것이며, 실시예 그래프(1)는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 방법으로 형성된 무반사 박막층을 포함하는 광학 박막의 반사율을 나타낸 것이다.

도 6에서 비교예 그래프(2)를 참조하면, 무반사 박막층이 형성되지 않은 유리 기판은 400~2000㎚ 파장 범위에서 약 8%의 평균 반사율을 나타낸다.

반면, 실시예 그래프(1)를 참조하면, 무반사 박막층을 포함하는 광학 박막은 400~2000㎚ 파장 범위에서 약 0.5%의 평균 반사율을 나타내는 것으로, 반사율이 현저히 감소된 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 동일한 물질을 증착 방법을 달리하여 적층함으로써 제1 굴절률층과 제2 굴절률층의 굴절률을 상이하게 조절할 수 있으며, 제1 굴절률층과 제2 굴절률층을 2회 교대 적층하는 것만으로 높은 반사율을 구현할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 입사각 증착 장치를 나타내는 개략도,

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 경사 입사각 증착 장치의 작동 형태를 나타내는 개략도,

도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 경사 입사각 증착 장치를 이용한 광학 박막 제조 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 도 3d에 도시된 광학 박막의 일부를 확대한 도면,

도 5a 및 도 5b는 광학 박막의 굴절률-파장 관계를 나타내는 그래프, 그리고,

도 6은 비교예와 실시예에 따른 광학 박막의 반사율-파장 관계를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 변형 경사 입사각 증착 장치 110 : 지지대

120 : 지지판 130 : 회전축

140 : 다공성 증가 필터 150 : 용기

200, 300 : 기판 320 : 무반사 박막층

321, 323 : 제1 굴절률층 322, 324 : 제2 굴절률층

Claims

챔버(chamber) 내의 지지대와 연결된 지지판 상에 기판을 장착하는 제1 단계;

상기 기판이 지면에 평행하도록 상기 지지대를 수직하게 이동시키는 제2 단계;

상기 기판 상에 증착 물질을 이용하여 제1 굴절률층을 증착시키는 제3 단계;

상기 제1 굴절률층이 증착된 기판이 소정의 경사각을 갖도록 상기 지지대를 이동시키는 제4 단계;

상기 기판의 하부 영역에 위치하며 상기 기판으로 향하는 증착 물질의 다공성을 증가시키는 다공성 증가 필터를 이용하여 상기 기판 상에 상기 제1 굴절률층보다 작은 굴절률을 갖는 제2 굴절률층을 증착시키는 제5 단계;

상기 기판의 하부 영역 상에서 상기 다공성 증가 필터를 제외시키고, 상기 제1 및 제2 굴절률층이 증착된 기판이 지면에 평행하도록 상기 지지대를 수직하게 이동시키는 제6 단계; 및

상기 제3 내지 제5 단계를 1회 반복하는 제7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 굴절률층은 동일한 증착 물질로 증착되는 것을 특징으로 하 는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 굴절률층은, SiO₂, MgF₂, TiO₂, ITO, ZnO, Ta₂O₅ 및 CeO₂ 중 어느 하나의 증착 물질로 증착되는 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제4 단계에서,

상기 기판의 경사각은 75° 내지 85°인 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 굴절률층은 수직한 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성을 가지며, 상기 제2 굴절률층은 경사진 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하며 상기 제1 굴 절률층보다 높은 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막의 제조 방법.
챔버(chamber) 내의 지지대 이동에 의해 각도 조절이 가능하며, 기판 장착 영역을 포함하는 지지판;

상기 기판 장착 영역에 장착된 기판 상에 적어도 하나 이상의 무반사 박막층을 증착시키기 위한 증착 물질을 담는 용기; 및

상기 지지판과 용기 사이에 위치하며, 상기 용기로부터 증발되는 상기 증착 물질의 입자가 상기 기판으로 진행될 때 상기 입자에 대한 입사 각도를 변형시켜 상기 증착 물질의 다공성을 증가시키는 다공성 증착 필터를 포함하는 변형 경사 입사각 증착 장치.
제7항에 있어서,

상기 다공성 증가 필터는,

상기 챔버의 천장에 연결된 회전축에 고정되어, 상기 회전축의 회전에 따라 수평 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 변형 경사 입사각 증착 장치.
기판 상에 제1 굴절률층과, 상기 제1 굴절률층보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 굴절률층이 적어도 2회 교대로 적층된 광학 박막에 있어서,

상기 제1 굴절률층은 수직한 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하는 다공성 구조 를 가지며,

상기 제2 굴절률층은 소정의 경사 입사각으로 증착되어 경사진 형태의 나노 기둥 패턴을 포함하며, 상기 제1 굴절률층보다 높은 다공성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막.
제9항에 있어서,

상기 제1 및 제2 굴절률층은 동일한 증착 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2 굴절률층은 SiO₂, MgF₂, TiO₂, ITO, ZnO, Ta₂O₅ 및 CeO₂ 중 어느 하나의 증착 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 무반사 광학 박막.