KR20110073786A - 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 관한 것으로서, 유연성 기판 위에 노출되는 형태의 소수성막 기판을 형성하기 위하여 스핀 코팅기에 유연성 기판을 장착한 후, 상기 기판 위에 소수성 물질을 투입하고 상기 스핀 코팅기를 소정의 회전속도로 일정 시간 동안 작동시켜 상기 기판 위에 소수성(hydrophobic) 물질을 코팅하는 단계; 소수성 물질이 코팅된 소수성막 기판에 원하는 형상의 새도우 마스크(shadow mask)를 설치하는 단계; 새도우 마스크가 설치된 소수성막 기판을 자외선 투과장치에 장착하고, 일정 시간 동안 자외선을 투과시켜 자외선이 조사(照射)된 부분의 소수성막 기판을 친수성막 기판으로 변경하는 단계; 및 친수성막으로 변경된 기판에 소정 압력 및 온도의 조건에서 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용하여 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막을 형성하는 단계를 포함한다.
AZO, 투명전도막, ALD, 친수성, 소수성, 자외선, 투과, 새도우 마스크

Description

저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법{Method for forming a transparent conductive film for a flexible substrate using low-temperature and selective atomic layer forming process}
본 발명은 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유연성 기판에 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막을 형성하기 위하여 기판에 친수성(hydrophilic)/소수성(hydrophobic) 처리 공정을 수행한 후 저온에서 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자층 증착)의 선택적인 증착 특성을 이용하여 유연성 기판에 적합한 AZO 투명전도막을 형성하는, 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 관한 것이다.
오늘날, 에너지 자원의 고갈 및 가격상승, 환경오염 등의 문제로 인하여 친환경 무공해 대체물질의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히, 희유금속인 인듐(In)은 90% 이상이 중국에서 생산되고 있어 향후 전략 물질화되어 가격의 급등 내지는 수출중단 등이 우려되고 있는 실정이다.
한편, 차세대 전자부품들은 유리기판 같은 솔리드(solid) 형태에서 웨어러블 (wearable) PC나 내장형 PC 등과 같은 입거나 이동성이 편리한 유연성 형태로 변화 하고 있고 신재생에너지인 태양전지는 유기태양전지 형태로 급속히 발전되고 있다. 태양전지에서 유연성용 투명전도막(TCO;Transparent Conducting Oxide)의 가장 중요한 물성은 빛에 대한 높은 투과도와 우수한 전기전도성, 대면적 증착시 균일성 향상, 내열 및 내습 안정성 확보, 습식 및 건식 패터닝(patterning) 기술의 확보, 그리고 프로세스 케미컬(process chemical)에 대한 안정성 확보이다. 이에 따라 더욱 효율적인 새로운 투명전도막 물질 개발의 필요성이 요구되고 있다.
특히, 투명전도막의 경우 유연성(flexible) 기판에 적용하기 위하여 150℃ 이하의 저온공정 후 높은 전기 전도도 및 광 투과성을 가지는 투명전도막의 구현이 필요하다. 유연성 기판용 투명전도막의 하나인 ITO(Indium Tin Oxide)의 경우 낮은 저항을 가지며 염산-질산계에 에칭이 가능한 우수한 특성을 가지기 때문에 디스플레이용 투명전도막의 세계 수요의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러나, 최근에 대형 디스플레이의 급속한 보급에 따라 ITO의 수요가 급증하여 ITO의 원료인 인듐 (In) 자원의 안정한 공급이 곤란하게 되었으며, 자원고갈이 심각하게 염려되고 있다. 이와 관련하여 인듐의 가격이 2003년 평균 200$/kg 미만이었던 것이 2007년 약 800$/kg을 넘어서는 등 가격이 매우 큰 폭으로 상승하고 있는 추세이다. 또한 ITO의 경우 저온에서 증착할 경우 결정성이 좋지 않아 저온 형성 후 열처리(300℃ 이상) 공정이 필요하며, 따라서 저온에서의 유연성 기판에의 적용이 용이하지 않은 단점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 유연성 기판에 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막을 형성하기 위하여 유연성 기판에 친수성 (hydrophilic)/소수성(hydrophobic) 처리 공정을 수행한 후 저온에서 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자층 증착)의 선택적인 증착 특성을 이용하여 유연성 기판에 적합한 AZO 투명전도막을 형성하는, 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법은,
a) 유연성 기판 위에 노출되는 형태의 소수성막 기판을 형성하기 위하여 스핀 코팅기에 유연성 기판을 장착한 후, 상기 기판 위에 소수성 물질을 투입하고 상기 스핀 코팅기를 소정의 회전속도로 일정 시간 동안 작동시켜 상기 기판 위에 소수성(hydrophobic) 물질을 코팅하는 단계;
b) 상기 소수성 물질이 코팅된 소수성막 기판에 원하는 형상(pattern)의 새도우 마스크(shadow mask)를 설치하는 단계;
c) 상기 새도우 마스크가 설치된 소수성막 기판을 자외선 투과장치에 장착하고, 일정 시간 동안 자외선을 투과시켜 상기 새도우 마스크의 형상(pattern)에 따라 자외선이 선택적으로 조사(照射)된 부분의 소수성막 기판을 친수성 (hydrophilic)막 기판으로 변경하는 단계; 및
d) 상기 친수성막으로 변경된 기판에 소정 압력 및 온도의 조건에서 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용하여 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막을 형성하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 a)에서 상기 소수성 물질로서 OTS(OctadecylTrichloro Silane)가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 단계 a)에서 상기 스핀 코팅기를 200rpm의 회전 속도로, 10분 이상 작동시킨다.
또한, 상기 단계 c)에서 자외선을 10분 이상 투과시킨다.
또한, 상기 단계 d)에서 50 Torr, 120℃ 이하의 조건에서 AZO 투명전도막을 형성한다.
또한, 바람직하게는 상기 단계 d)에서 90% 이상의 평균 가시광선(550nm) 투과도 및 100Ω/㎠ 이하의 저항값을 갖는 AZO 투명전도막을 형성한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, AZO 투명전도막을 형성함으로써 기존의 ITO 투명전도막의 저온에서의 적용상의 문제점을 해소할 수 있고, ITO 투명전도막을 대체함에 따른 경제적인 이득도 획득할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 따라 투명전도막을 형성하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 따라, 먼저 유연성 기판 위에 노출되는 형태의 소수성막 기판을 형성하기 위하여 (A)에서와 같이 스핀 코팅기(미도시)에 유연성 기판(101)을 장착한 후, 상기 기판(101) 위에 소수성 물질을 투입하고 상기 스핀 코팅기를 소정의 회전속도로 일정 시간 동안 작동시켜 (B)와 같이 상기 기판 (101) 위에 소수성(hydrophobic) 물질(102)을 코팅한다. 여기서, 상기 소수성 물질로서 OTS(OctadecylTrichloroSilane)가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 스핀 코팅기를 예를 들면, 200rpm의 회전 속도로, 10분 이상 작동시킨다.
이렇게 하여 소수성 물질(102)의 코팅 공정이 완료되면, (C)에서와 같이 그 소수성 물질(102)이 코팅된 소수성막 기판에 원하는 형상(pattern)의 새도우 마스크(shadow mask)(103)를 설치한다.
이후, 상기 새도우 마스크(103)가 설치된 소수성막 기판(101)을 자외선 투과장치(미도시)에 장착하고, (D)에서와 같이 일정 시간 동안 자외선을 투과시켜 상기 새도우 마스크(103)의 형상(pattern)에 따라 자외선이 선택적으로 조사(照射)된 부분의 소수성막 기판을 친수성(hydrophilic)막(102a) 기판으로 변경시킨다. 여기서, 상기 자외선을 예를 들면, 10분 이상 투과시킨다.
다음에, (E)와 같이 상기 친수성막(102a)으로 변경된 기판(101)에 소정 압력 및 온도의 조건에서 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용하여 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막(104)을 형성한다. 여기서, 바람직하게는 90% 이상의 평균 가시광선(550nm) 투과도 및 100Ω/㎠ 이하의 저항값을 갖는 AZO 투명전도막(104)을 형 성한다. 이를 위해, 예를 들면, 50 Torr, 120℃ 이하의 조건에서 AZO 투명전도막 (104)을 형성한다.
이상의 설명에서와 같은 본 발명에 따른 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법은 AZO 투명전도막을 형성함으로써 기존의 ITO 투명전도막의 저온에서의 적용상의 문제점을 해소할 수 있고, ITO 투명전도막을 대체함에 따른 경제적인 이득도 획득할 수 있는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법에 따라 투명전도막을 형성하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101...유연성 기판 102...소수성 물질(소수성막)
102a...친수성막 103...새도우 마스크
104...AZO 투명전도막

Claims (6)

  1. a) 유연성 기판 위에 노출되는 형태의 소수성막 기판을 형성하기 위하여 스핀 코팅기에 유연성 기판을 장착한 후, 상기 기판 위에 소수성 물질을 투입하고 상기 스핀 코팅기를 소정의 회전속도로 일정 시간 동안 작동시켜 상기 기판 위에 소수성(hydrophobic) 물질을 코팅하는 단계;
    b) 상기 소수성 물질이 코팅된 소수성막 기판에 원하는 형상(pattern)의 새도우 마스크(shadow mask)를 설치하는 단계;
    c) 상기 새도우 마스크가 설치된 소수성막 기판을 자외선 투과장치에 장착하고, 일정 시간 동안 자외선을 투과시켜 상기 새도우 마스크의 형상(pattern)에 따라 자외선이 선택적으로 조사(照射)된 부분의 소수성막 기판을 친수성 (hydrophilic)막 기판으로 변경하는 단계; 및
    d) 상기 친수성막으로 변경된 기판에 소정 압력 및 온도의 조건에서 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용하여 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 투명전도막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 상기 소수성 물질로서 OTS(OctadecylTrichloroSilane)가 사용되는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판 용 투명전도막 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 상기 스핀 코팅기를 200rpm의 회전 속도로, 10분 이상 작동시키는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 자외선을 10분 이상 투과시키는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d)에서 50 Torr, 120℃ 이하의 조건에서 AZO 투명전도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d)에서 90% 이상의 평균 가시광선(550nm) 투과도 및 100Ω/㎠ 이하의 저항값을 갖는 AZO 투명전도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 선택적 원자층 형성 공정을 이용한 유연성 기판용 투명전도막 형성방법.
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