KR20150067057A - 반사 방지 기능을 갖는 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재 상에 얇은 산화 알루미늄막을 균일하게 형성하여 균일한 미세 요철 형상의 반사 방지 구조를 얻을 수 있는 반사 방지 기능을 가지는 부재 및 그 제조 방법을 제공한다.
반사 방지 기능을 가지는 부재(10)는 기재(11)와, 기재(11)의 표면에 형성된 반사 방지막(13)을 구비하고 있다. 반사 방지막(13)은 원자층 퇴적법에 의해 형성된 산화 알루미늄막을, 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리하는 것에 의해, 미세 요철 구조가 형성된 것이다.

Description

반사 방지 기능을 갖는 부재 및 그 제조 방법{MEMBER WITH REFLECTION PREVENTING FUNCTION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 반사 방지 기능을 갖는 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
렌즈, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 기판, 반도체 기판등에는, 반사 방지 구조가 요구된다. 반사 방지 구조로서는, 기재의 표면에 미세한 요철 구조를 형성하는 것에 의해 급격한 굴절률의 변화가 생기지 않도록 한 이른바 모스아이(moth-eye) 구조가 알려져 있다. 이러한 표면에 미세 요철 구조를 형성하여 반사 방지 구조를 형성하는 방법으로서는, 기재 상에 산화 알루미늄막 등을 형성한 후, 비점 이하의 열수(熱水)에 침지하는 수열 처리를 행하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2).
이 경우의 산화 알루미늄막의 형성 방법으로서는, 특허문헌 1에는 졸겔법이 개시되어 있고, 특허문헌 2에는 화학 증착법(CVD법)이나 물리 증착법(PVD법)이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2010-72046호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2012-198330호 공보
그런데, 광학 부재로서는 반사 방지 기능 외에, 고투광 기능, 즉 투과하는 광의 투과율을 손상시키지 않는 기능도 필요하고, 형성하는 산화 알루미늄막의 두께가 두꺼우면 두꺼울수록, 광의 흡수에 의해 투과율은 저하되므로, 산화 알루미늄막을 가능한 한 박막(100㎚ 이하)으로 할 필요가 있다. 그러나, FPD 기판과 같은 대형 기판의 경우, 졸겔법이나 CVD법, PVD법으로는 100㎚ 이하의 박막을 균일하게 형성하는 것은 곤란하다.
한편, 특허문헌 1, 2에 기재된 바와 같은 반사 방지 구조를 굴절률이 큰 기재, 예를 들면 실리콘 웨이퍼에 형성하는 경우에는, 알루미나의 굴절률이 1.6인데 반하여, 실리콘의 굴절률이 3.8이어서, 이러한 굴절률차가 커서, 반사 방지 효과가 충분하다고는 말하기 어려운 경우도 생긴다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기재 상에 얇은 산화 알루미늄막을 균일하게 형성하여 균일한 미세 요철 형상의 반사 방지 구조를 얻을 수 있는, 반사 방지 기능을 가지는 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 굴절률이 큰 기재에 대해서도 충분한 반사 방지 기능을 얻을 수 있는 반사 방지 기능을 가지는 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에서는, 기재와, 상기 기재의 표면에 형성된 반사 방지막을 구비한 반사 방지 기능을 가지는 부재로서, 상기 반사 방지막은, 원자층 퇴적법에 의해 형성된 산화 알루미늄막을, 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리함으로써, 미세 요철 구조가 형성된 것인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재를 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 반사 방지 기능을 가지는 부재는 광학 부재, 또는 디바이스 형성용 혹은 플랫 패널 디스플레이용의 기판으로서 이용할 수 있다. 또한, 상기 산화 알루미늄막은 트리메틸 알루미늄과 산화제를 교대로 공급하는 것에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 기재의 표면에, 원자층 퇴적법에 의해 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과, 상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 구조를 형성해서, 반사 방지막으로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 산화 알루미늄막은 트리메틸 알루미늄과 산화제를 교대로 공급하는 것에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에서는, 기재의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 미세 요철부가 형성되어 이루어지는 반사 방지 기능을 가지는 부재로서, 상기 미세 요철부는, 상기 기재의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하고, 다음에 산화 알루미늄막을 수열 처리하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하고, 그 후, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 기재의 표면을 드라이 에칭함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하는 것에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재를 제공한다.
상기 제 3 관점에 있어서, 상기 미세 요철부를 형성할 때에 이용하는 산화 알루미늄막은 원자층 퇴적법으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 반사 방지 기능을 가지는 부재는 광학 부재, 또는 디바이스 형성용 혹은 플랫 패널 디스플레이용의 기판으로서 이용할 수 있다.
본 발명의 제 4 관점에서는, 기재의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과, 상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하는 공정과, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 기재의 표면을 드라이 에칭해서 상기 기재의 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 제 4 관점에 있어서, 상기 산화 알루미늄막을 형성하는 공정은 원자층 퇴적법에 의해 행해지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5 관점에서는, 기재의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 미세 요철부가 형성되어 이루어지는 반사 방지 기능을 가지는 부재로서, 상기 미세 요철부는, 상기 기재의 표면에, 기판의 굴절률 근방의 굴절률을 갖고, 기재보다 에칭되기 쉬운 에칭 용이성막을 형성하고, 상기 에칭 용이성막의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하고, 다음에 산화 알루미늄막을 수열 처리하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하고, 그 후 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 에칭 용이성막의 표면을 드라이 에칭함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하는 것에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재를 제공한다.
본 발명의 제 6 관점에서는, 기재의 표면에, 기판의 굴절률 근방의 굴절률을 갖고, 기재보다 에칭되기 쉬운 에칭 용이성막을 형성하는 공정과, 상기 에칭 용이성막의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과, 상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하는 공정과, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 에칭 용이성막의 표면을 드라이 에칭해서 상기 에칭 용이성막의 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 제 5 및 제 6 관점에 있어서, 상기 미세 요철부를 형성할 때에 이용하는 산화 알루미늄막은 원자층 퇴적법으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 5 및 제 6 관점은 상기 기재가 유리 기판, 투명 도전막, 또는 컬러 필터와 같은 에칭 곤란성 기판의 경우에 매우 적합하다.
본 발명의 제 1 및 제 2 관점에 의하면, 기재에 대해, 그 표면에 산화 알루미늄막을 형성한 후, 수열 처리를 행하여 미세 요철 구조를 형성하는 것에 의해, 반사 방지막을 형성함에 있어, 산화 알루미늄막을 원자층 퇴적법에 의해 형성하기 때문에, 대형 기판인 경우라도, 기재 전체에 얇은 산화 알루미늄막을 균일하게 형성할 수 있어, 고투광 기능을 손상시키는 일이 없이, 기재의 표면 전체에 균일하게, 미세 요철 형상을 이루는 반사 방지막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 및 제 4 관점에 의하면, 기재의 표면에 산화 알루미늄막을 형성한 후에 수열 처리를 행하여 형성된 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 해서 기재 표면에 드라이 에칭을 실시하여 기재 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하므로, 굴절률이 큰 기재이더라도, 굴절률차에 의한 반사가 생기지 않고, 충분한 반사 방지 기능을 얻을 수 있다.
본 발명의 제 5 및 제 6 관점에 의하면, 기재의 표면에, 기판의 굴절률 근방의 굴절률을 갖고, 기재보다 에칭되기 쉬운 에칭 용이성막을 형성한 후에, 산화 알루미늄막을 형성한 후에 수열 처리를 행하여 형성된 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 해서 에칭 용이성막 표면에 드라이 에칭을 실시하여 기재 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하므로, 굴절률이 크고 에칭 곤란성의 기재이더라도, 굴절률차에 의한 반사가 생기지 않고, 충분한 반사 방지 기능을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재의 반사 방지막의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재의 미세 요철부의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기재 표면에 Al2O3막을 형성하고, 수열 처리하여 형성된 미세 요철 형상의 막을 반사 방지막으로 하는 경우의 표면 부분의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 기재 표면에 미세 요철부를 형성한 경우의 표면 부분의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재의 미세 요철부의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 기재 표면에 에칭 용이성막을 형성하고, 또 그 표면에 Al2O3막을 형성한 후, 수열 처리하여 형성된 미세 요철 형상의 막을 반사 방지막으로 하는 경우의 표면 부분의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 에칭 용이성막 표면에 미세 요철부를 형성한 경우의 표면 부분의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
<제 1 실시 형태>
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재(10)는, 기재(11)를 가지고 있으며, 또 기재(11)의 표면에 형성된, 미세 요철 형상을 이루는 모스아이(moth-eye) 구조의 반사 방지막(13)을 가지고 있다. 부재(10)는, 그 자체를 렌즈 등의 광학 부재로서 이용해도 좋고, 디바이스 형성용이나 FPD용의 기판으로서 이용해도 좋다.
기재(11)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 유리, 반도체, 세라믹, 플라스틱, 금속 중 어느 하나이어도 좋고, 디바이스용 기판으로서 이용되는 경우에는 실리콘, FPD용의 기판이나 렌즈로서 이용되는 경우에는 유리가 전형예로서 예시된다.
반사 방지막(13)은 원자층 퇴적법(ALD법)에 의해 산화 알루미늄(Al2O3)막을 형성한 후, 수열 처리하여 Al2O3막을 요철 형상으로 한 것이다.
이하, 도 2를 참조하여 반사 방지막(13)의 형성 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 최초로 기재(11)의 표면에 ALD법에 의해 Al2O3막(14)을 형성한다.
Al2O3막(14)을 ALD법으로 형성할 때에는, Al 함유 가스와 산화제를 순차적으로 공급하여 Al2O3으로 이루어지는 얇은 단위막을 형성하는 조작을, 복수회 반복하는 것에 의해, 즉 Al 함유 가스와 산화제를 교대로 공급하는 것에 의해, 소정의 막두께의 Al2O3막으로 한다. 구체적으로는, 처리 용기 내에 기재를 수용하고, 기재를 소정 온도로 가열함과 아울러, 처리 용기 내를 소정의 진공도까지 배기하고, 그 상태에서, 「Al 함유 가스의 공급→처리 용기 내의 퍼지→산화제의 공급→처리 용기 내의 퍼지」를 단위막 형성을 위한 1사이클로서 복수 사이클 반복한다.
Al 함유 가스는 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 것이면 좋고, 예를 들면, 트리메틸 알루미늄(TMA):Al(CH3)3이 예시된다. 산화제로서는, 예를 들면, H2O, O3, O2 플라즈마를 이용할 수 있다.
이 때의 Al2O3막(14)의 막두께는 수열 처리에 의해 소망하는 반사 방지 구조가 얻어지는 두께인 것이 바람직하다. 그러한 점에서, 100㎚ 이하가 바람직하고, 10~50㎚가 보다 바람직하다.
다음에, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, Al2O3막(14)에 수열 처리를 실시하여, Al2O3막(14)에 미세한 볼록부(15) 및 오목부(16)를 가지는 미세 요철을 형성한다. 이것에 의해 미세 요철 형상의 반사 방지막(13)이 형성된다.
수열 처리는 상기 특허문헌 1 및 2에 개시된 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 열수 또는 고온의 알칼리 수용액에 침지하는 방법, 또는 수증기에 노출하는 방법 등에 의해 행할 수 있다. 이것에 의해, 본래의 Al2O3막(14)의 두께보다 깊은 요철이 형성된다. 이 때, 모든 Al2O3막(14)을 열수로 반응시키는 것이 아니라, Al2O3막(14)의 하층측을 미반응인 채로 남겨 두는 것이 바람직하다. 이것은, 반응하여 미세 요철 형상화한 부분은, 기재(11)와의 밀착성이 저하되어 있어, 박리되기 쉬워져 버리지만, 미반응의 Al2O3막을 남김으로써 밀착성의 저하를 억제할 수 있기 때문이다. 미반응의 Al2O3막의 두께는 1~25㎚인 것이 바람직하다. 열수 또는 고온의 알칼리 수용액은 60℃ 이상 비등(沸騰) 온도 이하인 것이 바람직하다. 이들로의 침지 시간은, Al2O3막의 막두께에 따르지만, 1초~30분 정도가 바람직하고, 10초~10분이 보다 바람직하다. 수증기에 노출하는 방법의 경우의 처리 시간은 1분~24시간이 바람직하다.
이러한 수열 처리에 의해 형성된 미세한 볼록부(15) 및 오목부(16)는, 예를 들면 100㎚ 정도의 피치로 형성되고, 조사하는 광의 파장보다 짧은 피치로 할 수 있어, 미세 요철의 형상은 침 형상이나 방추(紡錘) 형상이기 때문에, 깊이 방향으로 연속적으로 굴절률이 변화하여, 반사 방지 기능을 얻을 수 있다.
반사 방지막(13)에 형성되는 미세 요철의 깊이(볼록부의 높이)는 양호한 반사 방지 기능을 얻기 위해서, 100~500㎚인 것이 바람직하다.
반사 방지막(13)은, 양호한 반사 방지성을 갖고, 특히 투광 부재에 이용하는 경우에는, 불필요하게 투과율을 악화(광의 흡수)시키지 않고, 밀착성이 저하하지 않게 형성할 필요가 있고, 그 때문에 Al2O3막의 막두께는 상술한 조건을 만족시킬 필요가 있다. 즉, 투과율을 만족시키기 위해서는 100㎚ 이하, 보다 바람직하게는 25~50㎚의 범위에서 성막할 필요가 있고, 밀착성을 높이기 위해서는 미반응의 Al2O3막을 1~25㎚ 남길 필요가 있다. 그러나, 대면적의 기판의 경우에는, 이러한 얇은 막을 면 내에서 균일하게(바람직하게는 ±5% 이하) 성막하지 않으면 안되고, 또한, 미반응의 Al2O3막은 1~25㎚라고 하는 매우 얇은 막두께이기 때문에, 이것을 고정밀도로 제어하기 위해서, 역시 기본으로 되는 Al2O3막의 균일성이 매우 높을 필요가 있다. 그러나, 종래 제안되어 있는 CVD법이나 PVD법으로는 이러한 얇은 막두께를 균일하게 성막할 수는 없다.
이에 반하여, 본 실시 형태에서는, ALD법을 이용하여 Al2O3막(14)을 형성하므로, Al2O3막(14)을 얇은 막두께로 또한 균일하게 성막할 수 있다. 또한, ALD법은 스텝 커버리지가 양호하기 때문에, 기판 상에 구조물이 존재하고 있는 경우에도, 기재(11) 전체에 균일하게 Al2O3막(14)을 형성할 수 있다. 즉, ALD법에서는, 얇은 단위막을 형성하는 조작을 복수회 반복하기 때문에, 기재에 대해 얇고 또한 균일하게, 고 스텝 커버리지로 성막할 수 있어, 기재(11) 표면 전체에 얇고 또한 균일하게, 미세 요철 형상을 이루는 반사 방지막(13)을 밀착성 좋게 형성할 수 있다.
또한, ALD법은, 이와 같이 커버리지가 매우 양호하기 때문에, 기재의 상면뿐만 아니라, 다른 방법으로는 충분히 성막할 수 없는 기재의 이면이나 측면에도 성막할 수 있다.
<제 2 실시 형태>
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재(20)는 기재(21)의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 모스아이 구조의 미세 요철부(22)가 형성되어 이루어진다. 부재(20)는 그 자체를 렌즈 등의 광학 부재로서 이용해도 좋고, 디바이스 형성용이나 FPD 형성용의 기판으로서 이용해도 좋다.
기재(21)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 유리, 반도체, 세라믹, 플라스틱, 금속 중 어느 하나이어도 좋으며, 디바이스용 기판으로서 이용되는 경우에는 실리콘, FPD용의 기판이나 렌즈로서 이용되는 경우에는 유리가 전형예로서 예시된다.
미세 요철부(22)는, 기재(21) 표면에 Al2O3막을 형성하고, 다음에 수열 처리를 행하여 Al2O3막을 미세 요철 형상 Al2O3으로 하고, 이 미세 요철 형상 Al2O3을 에칭 마스크로서 이용하여 기재(21)의 표면을 드라이 에칭하고, 그 미세 요철을 전사함과 아울러, 미세 요철 형상 Al2O3을 제거하는 것에 의해 형성할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 미세 요철부(22)의 형성 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 최초로 기재(21) 표면에 Al2O3막(23)을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 제 1 실시 형태와 달리, Al2O3막(23)의 형성 방법은 ALD법으로 한정되지 않고, 예를 들면 CVD법이나 PVD법(스퍼터링법이나 진공 증착법) 등의 다른 방법을 이용해도 좋다. 단, 양호한 커버리지로 기재(21) 표면에 얇고 균일하게 Al2O3막(23)을 형성하는 관점에서, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, ALD법을 이용하는 것이 바람직하다.
이 때의 Al2O3막(23)의 막두께는 다음의 수열 처리에 의해 에칭 마스크로 되는 미세 요철을 형성할 수 있고, 또한 소망하는 미세 요철부(22)를 형성할 수 있는 두께인 것이 바람직하다. 그러한 점에서, Al2O3막(23)의 막두께는 3~50㎚가 바람직하다.
다음에, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, Al2O3막(23)에 수열 처리를 행하여, 미세 요철 형상 Al2O3(24)을 형성한다. 이 때의 수열 처리 조건은 제 1 실시 형태와 마찬가지로 행할 수 있다. 미세 요철 형상 Al2O3(24)은 침 형상이나 방추 형상으로 형성된다.
미세 요철 형상 Al2O3(24)의 요철의 깊이(볼록부의 높이)는 얻고자 하는 미세 요철부(22)의 깊이 등에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 10~300㎚가 바람직하다.
다음에, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 미세 요철 형상 Al2O3(24)을 에칭 마스크로 하여 기재(21) 표면의 드라이 에칭을 개시한다. 그리고, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 미세 요철 형상 Al2O3(24)도 아울러 에칭하여, 소망 깊이의 미세 요철부(22)를 형성한다. 미세 요철부(22)의 깊이에 따라서는, 미세 요철 형상 Al2O3(24)을 별도로 에칭하여도 좋다.
드라이 에칭으로서는, 일반적인 플라즈마 에칭을 이용할 수 있다. 에칭 가스로서는, 기재(21)와 미세 요철 형상 Al2O3(24)의 양쪽을 에칭할 수 있는 것이 좋고, 기재(21)의 종류에 따라 적절히 선택하면 좋다. 예를 들면, 기재(21)가 실리콘인 경우에는 BCl3, Cl2가 예시되고, 기재(21)가 유리인 경우에는 BCl3, CF4, O2가 예시된다.
미세 요철부(22)의 깊이(볼록부의 높이)는 에칭 시간, 에칭 가스(종별, 유량), 플라즈마 조건(압력, RF 파워), 처리 온도 등의 프로세스 조건이나 에칭 마스크인 미세 요철 형상 Al2O3(24) 높이에 의해 조절할 수 있다. 미세 요철부(22)의 깊이(볼록부의 높이)는 얻고자 하는 반사 방지 기능에 따라 적절히 설정하면 좋지만, 100~1000㎚가 적합하다.
상기 특허문헌 1, 2에 기재된 바와 같은, 기재 표면에 Al2O3막을 형성하고, 수열 처리하여 형성된 미세 요철 형상의 막을 반사 방지막으로 하는 경우, 기재가 실리콘과 같은 굴절률이 큰 재료로 구성되면, Al2O3에서 구성된 반사 방지막과 기재의 굴절률차가 커져, 그 계면에서 반사가 생겨 버린다.
구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 표면에 Al2O3으로 구성된 미세 요철 형상의 반사 방지막을 형성하는 경우, 기재에 도달하기 전까지는, 굴절률 n은 공기의 n=1로부터 Al2O3의 n=1.6까지 연속으로 변화하기 때문에 반사를 방지할 수 있지만, 기재를 구성하는 실리콘은 n=3.8이므로, 굴절률차가 커서, 반사 방지막과 기재의 계면에서의 반사 방지 효과는 충분하지 않다. 이 굴절률차에 의한 문제를 해소하기 위해, 상기 특허문헌 2에는, 기재와 반사 방지막 사이에 이들의 굴절률의 중간의 굴절률을 가지는 광학 조정막을 형성하는 것이 기재되어 있지만, 광학 조정막의 형성에는 시간이 들고, 또한 광학 조정막과 반사 방지막 또는 기재와의 사이의 굴절률차를 없앨 수 없다.
이에 반하여, 본 실시 형태에서는, 수열 처리에 의해 형성된 미세 요철 형상 Al2O3을 에칭 마스크로 하여 기재를 드라이 에칭하는 것에 의해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기재에 미세 요철 패턴을 전사하므로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 공기의 굴절률 n=1로부터 기재의 굴절률, 예를 들면 실리콘의 굴절률 n=3.8까지 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 굴절률이 높은 기재이더라도 굴절률차에 의한 반사가 생기지 않아, 충분한 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기재에 미세 요철부를 직접 형성하는 수법으로서는, 종래, 비즈를 이용하거나, 전자선빔을 이용하는 방법이 존재하지만, 이들은 대형 기재에 미세 요철을 형성하려고 하면, 막대한 시간이 걸려 버린다. 이에 반하여, 본 실시 형태에서는, 기재에 Al2O3막을 형성하고 나서 수열 처리하여 미세 요철 형상 Al2O3을 형성하고, 그것을 에칭 마스크로 해서 드라이 에칭하면 되기 때문에, 기재가 대형이더라도 전면(全面)에 일괄적으로 미세 요철부를 형성할 수 있어, 단시간에 형성 가능하다.
<제 3 실시 형태>
도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재를 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 반사 방지 기능을 가지는 부재(30)는, 기재(31)의 표면에 기재(31)의 굴절률 근방(바람직하게는 굴절률차가 0.1 이하)의 굴절률을 갖고, 기재(31)보다 에칭이 용이한 에칭 용이성막(32)이 형성되고, 에칭 용이성막(32)의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 모스아이 구조의 미세 요철부(33)가 형성되어 이루어진다.
이러한 구조는, 예를 들면 기재(31)가 에칭 곤란성 재료, 예를 들면 유리 기판, 투명 도전막, 컬러 필터 등이며, 직접 미세 요철부를 형성하는 것이 곤란한 경우에 유효하다.
즉, 제 2 실시 형태와 같이, 기재와 Al2O3막에 큰 굴절률차가 있는 경우에, 수열 처리에 의해 형성된 미세 요철 형상 Al2O3을 에칭 마스크로 하여 기재를 드라이 에칭해서 미세 요철 패턴을 형성하는 것이 유효하지만, 기재가 에칭 곤란성 재료인 경우에는 적용이 곤란하다.
그 때문에, 본 실시 형태에서는, 기재(31) 위에 굴절률이 기재(31)에 근접하고 에칭이 용이한 재료로 이루어지는 에칭 용이성막(32)을 형성하고, 이 에칭 용이성막(32)에, 수열 처리에 의해 형성된 미세 요철 형상 Al2O3을 에칭 마스크로 하는 에칭을 실시하여, 에칭 용이성막(32)의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 모스아이 구조의 미세 요철부(33)를 형성한다.
구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이 하여 반사 방지 기능을 가지는 부재(30)를 형성한다. 즉, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 최초로 에칭 곤란성 기재(31) 상에 적당한 박막 형성 방법으로 에칭 용이성막(32)을 형성하고, 다음에, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 에칭 용이성막(32) 표면에 Al2O3막(34)을 형성한다. 이 때의 Al2O3막(34)의 형성 방법은, 제 2 실시 형태의 Al2O3막(23)과 마찬가지로, ALD법에 한정되지 않고, 예를 들면 CVD법이나 PVD법(스퍼터링법이나 진공 증착법) 등의 다른 방법을 이용해도 좋지만, ALD법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, Al2O3막(34)의 막두께 등도 제 2 실시 형태의 Al2O3막(23)과 동일하다. 다음에, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, Al2O3막(34)에 수열 처리를 행하여, 미세 요철 형상 Al2O3(35)을 형성한다. 이 때의 수열 처리 조건은 제 1 실시 형태와 마찬가지로 행할 수 있고, 미세 요철 형상 Al2O3(35)은 침 형상이나 방추 형상으로 형성된다. 다음에, 도 8(d)에 나타내는 바와 같이, 미세 요철 형상 Al2O3(35)을 에칭 마스크로 해서 에칭 용이성막(32) 표면의 드라이 에칭을 개시한다. 그리고, 도 8(e)에 나타내는 바와 같이, 에칭 용이성막(32) 및 미세 요철 형상 Al2O3(35)을 에칭하여, 소망 깊이의 미세 요철부(33)를 형성한다.
미세 요철부(33)의 깊이는 100~1000㎚가 바람직하다. 또한, 에칭 용이성막(32)을 모두 에칭하는 것이 아니라, 에칭 용이성막(32)의 하층측을 에칭하지 않고 남겨 두는 것이 바람직하다. 이것은 미세 요철부(33)와 기재(31)의 밀착성을 확보하기 위해서이다.
본 실시 형태의 경우는, 중간에 에칭 용이성막(32)을 형성할 필요가 있기 때문에, 제 2 실시 형태보다 시간은 걸리지만, 에칭 용이성막(32)의 재료를 기재(31)에 따라 적절히 선택하는 것에 의해, 기재(31)와 에칭 용이성막(32)의 굴절률차를 거의 없앨 수 있어, 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 굴절률차에 의한 반사를 생기게 하지 않고, 충분한 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 굴절률이 큰 기재(굴절률 n=A)의 표면에 Al2O3(굴절률 n=1.6)으로 구성된 미세 요철부가 존재하는 경우에는, Al2O3과 기재의 계면에서의 반사 방지 효과는 충분하지 않지만, 기재(굴절률 n=A)에 근접한 굴절률을 가지는 에칭 용이성막(굴절률 n=A±α)을 기재와 Al2O3 사이에 마련하고, 수열 처리에 의해 형성된 미세 요철 형상 Al2O3을 에칭 마스크로 하여 에칭 용이성막을 드라이 에칭하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 미세 요철 패턴을 에칭 용이성막에 전사하는 것에 의해, 기재 위에 굴절률이 근접한 재료로 이루어지는 미세 요철부가 형성되게 되므로, 공기의 굴절률로부터 기재의 굴절률까지 거의 연속적으로 변화시킬 수 있다.
<다른 적용>
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일없이 여러 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 렌즈, 반도체 기판, FPD 등의 발광부에 본 발명을 적용하는 경우를 예시했지만, CMOS 센서나 태양 전지 등의 수광부에도 적용 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기재의 재료, 수열 처리 조건, 수열 처리에 의해 형성되는 미세 요철의 깊이, 기재를 드라이 에칭할 때의 조건 등에 대해 몇가지 예시했지만, 이들에 한정되지 않고, 본 발명의 사상의 범위 내에서 여러 가지 변형 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
10, 20: 반사 방지 기능을 가지는 부재
11, 21: 기재
13: 반사 방지막
14: Al2O3막
15: 볼록부
16: 오목부
22: 미세 요철부
23: Al2O3막
24: 미세 요철 형상 Al2O3

Claims (16)

  1. 기재와, 상기 기재의 표면에 형성된 반사 방지막을 구비한 반사 방지 기능을 가지는 부재로서,
    상기 반사 방지막은, 원자층 퇴적법에 의해 형성된 산화 알루미늄막을, 고온의 열수(熱水) 또는 수증기에 의해 수열(水熱) 처리하는 것에 의해, 미세 요철 구조가 형성된 것인 것
    을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광학 부재, 또는 디바이스 형성용 혹은 플랫 패널 디스플레이용의 기판으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산화 알루미늄막은 트리메틸 알루미늄과 산화제를 교대로 공급하는 것에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.

  4. 기재의 표면에, 원자층 퇴적법에 의해 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과,
    상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 구조를 형성하고, 반사 방지막으로 하는 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산화 알루미늄막은 트리메틸 알루미늄과 산화제를 교대로 공급하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
  6. 기재의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 미세 요철부가 형성되어 이루어지는 반사 방지 기능을 가지는 부재로서,
    상기 미세 요철부는, 상기 기재의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하고, 다음에 산화 알루미늄막을 수열 처리하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하고, 그 후, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 기재의 표면을 드라이 에칭함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하는 것에 의해 형성된 것인 것
    을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세 요철부를 형성할 때에 이용하는 산화 알루미늄막은 원자층 퇴적법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    광학 부재, 또는 디바이스 형성용 혹은 플랫 패널 디스플레이용의 기판으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  9. 기재의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과,
    상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하는 공정과,
    상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 기재의 표면을 드라이 에칭해서 상기 기재의 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하는 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.

  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 산화 알루미늄막을 형성하는 공정은 원자층 퇴적법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
  11. 기재의 표면에 반사 방지 기능을 가지는 미세 요철부가 형성되어 이루어지는 반사 방지 기능을 가지는 부재로서,
    상기 미세 요철부는, 상기 기재의 표면에, 기판의 굴절률 근방의 굴절률을 갖고, 기재보다 에칭되기 쉬운 에칭 용이성막을 형성하고, 상기 에칭 용이성막의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하고, 다음에 산화 알루미늄막을 수열 처리하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하고, 그 후, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 에칭 용이성막의 표면을 드라이 에칭함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하는 것에 의해 형성된 것인 것
    을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세 요철부를 형성할 때에 이용하는 산화 알루미늄막은 원자층 퇴적법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기재는 유리 기판, 투명 도전막, 또는 컬러 필터인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재.
  14. 기재의 표면에, 기판의 굴절률 근방의 굴절률을 갖고, 기재보다 에칭되기 쉬운 에칭 용이성막을 형성하는 공정과,
    상기 에칭 용이성막의 표면에 산화 알루미늄막을 형성하는 공정과,
    상기 산화 알루미늄막에 고온의 열수 또는 수증기에 의해 수열 처리를 실시하여 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 형성하는 공정과,
    상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 에칭 마스크로 하여 상기 에칭 용이성막의 표면을 드라이 에칭해서 상기 에칭 용이성막의 표면에 미세 요철부를 형성함과 아울러, 상기 미세 요철 형상 산화 알루미늄을 제거하고, 반사 방지 구조를 형성하는 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 산화 알루미늄막을 형성하는 공정은 원자층 퇴적법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 기재는 유리 기판, 투명 도전막, 또는 컬러 필터인 것을 특징으로 하는 반사 방지 기능을 가지는 부재의 제조 방법.
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