KR20150079810A - 광-흡수 층 시스템, 이의 제조 및 이에 적합한 스퍼터링 타겟 - Google Patents

광-흡수 층 시스템, 이의 제조 및 이에 적합한 스퍼터링 타겟 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2 이상의 층, 이 중 하나의 층은 관찰자와 대면하고 유전체로 만들어진 반사방지층이고, 다른 1 이상의 층은 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물로 만들어진, 관찰자 반대쪽에 있는 흡수체층으로 이루어진, 광-흡수 층 시스템에 관한 것이다.
나아가, 본 발명은 불활성 기체(noble gas)를 포함하는 스퍼터링 환경에서 스퍼터링 타겟의 DC 또는 MF 스퍼터링에 의한 흡수체층의 증착을 포함하는, 층 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 방법을 수행함에 있어서 적합한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.

Description

광-흡수 층 시스템, 이의 제조 및 이에 적합한 스퍼터링 타겟{LIGHT-ABSORBING LAYER SYSTEM, THE PRODUCTION THEREOF AND SPUTTERING TARGET SUITABLE THEREFOR}
본 발명은 2 이상의 층, 이 중 하나의 층은 관찰자와 대면하고 유전체로 만들어진 반사방지층이고, 1 이상의 다른 층은 아-화학량론적(sub-stoichiometric) 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물(oxynitride)로 만들어진, 관찰자 반대쪽에 있는 흡수체층으로 이루어진, 광-흡수 층 시스템에 관한 것이다.
나아가, 본 발명은 불활성 기체(noble gas)를 포함하는 스퍼터링 환경에서 스퍼터링 타겟의 DC 또는 MF 스퍼터링에 의한 흡수체층의 증착을 포함하는, 층 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 방법을 수행함에 있어서 적합한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
흡광층(light absorbing layer) 시스템은, 예를 들어, 캐소드 원자화(스퍼터링)에 의한 연속적인 층의 증착에 의해 제조된다. 고체의 원자 또는 화합물, 스퍼터링 타겟은, 에너지가 풍부한 이온(일반적으로 불활성-기체(noble-gas) 이온)과의 충격에 의해 제거되어, 기체상(gas phase)으로 진입한다. 기체상의 원자 또는 분자는 스퍼터링 타겟의 근처에 위치한 기판에 응축에 의해 최종적으로 증착되고, 층을 형성한다. "DC 스퍼터링"(직류 스퍼터링)에서 DC 전압은, 캐소드로서 연결된 타겟과 애노드(흔히 시스템의 하우징) 사이에 공급된다. 저압 플라즈마는 진공처리된 가스 챔버에서 비활성 기체 원자의 충격 이온화에 의해 형성되고, 전술한 플라즈마의 양으로 대전된 성분들은 공급된 DC 전압에 의해 영구 입자 흐름(stream)으로서 상기 타겟을 향해 가속되고, 입자들은 충돌시 타겟의 밖으로 밀려 나온다; 입자는, 차례로, 상기 기판을 향해 이동하여 층으로서 기판에 증착된다.
DC 스퍼터링은 전기 도전성 타겟 물질을 필요로 하는데 왜냐하면, 그렇지 않으면, 타겟이 전기적으로 대전된 입자의 영구적인 흐름(stream)으로 인해 대전될 것이고, 이에 따라 직류장(DC field)을 상쇄할 것이기 때문이다. 반면, 이러한 스퍼터링 방법은 경제적인 면에서, 특히 높은 품질의 층을 제공하는데 특히 적합하므로, 스퍼터링 방법의 사용이 바람직하다. 이는 두개의 스퍼터링 타겟이 kHz 리듬으로 캐소드와 애노드로 교대로 전환되는, 기술적으로 관련된 MF 스퍼터링에 대해서도 마찬가지이다.
흡광층 시스템은, 태양열의 응용 또는 액정 디스플레이와 결합하여 소위 "블랙 매트릭스" 층과 같은, 다양한 응용에 이용된다.
태양의 흡수체 층에서, 층 적체(buildup)는 서밋(cermet)층 및 선택적 리플렉터(reflector)로서 역할하는 상기 서밋층 아래에 위치한, 금속 마무리 층을 전형적으로 포함한다. 상기 서밋층에 삽입되는 도전성 또는 금속성 입자는 전형적으로 5 내지 30 nm의 직경을 갖는다. 적외선 스펙트럼 영역에서는 층 스택(layer stack)의 흡수도가 낮은 반면, 태양의 스펙트럼 범위에서는, 이러한 층 스택은 높은 흡수도를 보여준다. 산업적 제조를 위해, 갈바닉 코팅 기술 및 PVD 방법 또한 일반적으로 사용된다. 이러한 층 스택의 예로는 Ni/NiO + Al 및 TiNx/TiO2 + Cu가 있다. 현 개요는 "Kennedy, C.E.; - Review of Mid- to High-Temperature Solar Selective Absorber Materials; NREL Technical Report (July 2002)"에 의한다.
선택적 리플렉터로서 역할하는 금속 마무리 층은 높은 흡수율을 보여준다. 그러나, 금속 마무리 층의 높은 전기적 도전성으로 인해 금속 마무리 층은 고-주파 전자 회로의 기본적인 신호 라인을 크게 감소시키는 효과를 가지고, 그러므로 고-주파 공학 분야 및 층 시스템에서 신호가 빠르게 전환되어야 하는 모든 분야에서의 응용에 적합하지 않다.
금속 상(metallic phase)의 일부가 산화물 매트릭스(oxidic matrix)에 삽입되는, "서밋층 시스템" 또한 공지되어 있다. 그러나 산화물 및 삽입된 금속 입자가 다른 부식액(etchants)을 필요로 하기 때문에 그러한 서밋층 시스템은 에칭하기 어렵다. 예를 들어, 산화물 및 귀금속으로 이루어진 조합에서 불화 에칭 또는 KOH 및 H2O2와 함께 사용하는 경우 산화물이 주로 에칭되기 때문에, 금속 입자가 남고 이에 따라 상기 스퍼터링 시스템 및 이후의 기판을 오염시킨다.
또한, 기판 5세대까지 모두 사용된 크롬-계 "블랙 매트릭스층"은 습식 화학 에칭하는 동안에 독성 Cr-VI 화합물이 형성될 수 있다는 결함을 가지고 있다.
전술한 이유들로 층 구조는 가시 스펙트럼 영역에서 높은 흡수율 및 낮은 반사율과, 전자 부품 및 신호 라인과의 작은 상호 작용을 보이는 것, 즉, 가능한한 낮은 전기적 도전성을 보이는 것이 요구되고, 또한, 독성 물질의 형성이 없고, 입자 잔여물 없이 에칭될 수 있다. 금속성 층 또는 서브층(sublayer)은 이 전제조건을 만족하지 않는다.
한편, 어떻게든 전술한 것들과는 다르게, 본 층은 도전성 타겟 물질을 전제로 하는, 품질을 이유로, DC 또는 MF 스퍼터링에 의해, 바람직하게 제조 가능한 것이어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 요건을 충족하는, 층 시스템 및 이의 제조에 적합한 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 층 시스템의 재현성 있는 제조를 허용하는 높은 공정 안정성을 갖는 방법을 나타내는 것이다.
본 발명에 따른 층 시스템
층 시스템에 관하여, 전술한 유형의 층 시스템으로부터 시작된 본 발명의 목적은, 흡수체층이 각각 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물로부터 만들어지며, 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 층 시스템 전체적으로 20% 미만의 시각적 투과율(Tv; visual transmission), 6% 미만의 시각적 반사율(Rv; visual reflection) 및 10 kOhm 초과의 층 저항(
Figure pct00001
)을 갖는 본 발명에 의해 달성된다.
층 시스템은 관찰자에게 광학적으로 비-투명, 즉, 불투명하게 보이는 것이다. 층 시스템은, 금속성 서브층으로 달성될 수 있는 바와 같이, 1500 nm까지가 아닌, 380 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 범위에서의 강한 흡수를 필요로 한다. 적어도 후방 서브층, 관찰자에게 보여지는 흡수체층에서, 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만의 낮은 시각적 투과율(Tv)이 보장되어야 한다.
광 흡수층은 광 산란 또는 입자의 층간(intercalation) 흡수 또는 그렇지 않으면 투명한 층 매트릭스에서 증착에 의해 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 층이 추가의 제조 과정에서 에칭 공정을 실시하는 경우, 입자 또는 증착은 층 매트릭스와는 또다른 에칭 행동을 보일 수 있고, 층 시스템의 에칭동안 원하지 않는 입자 형성을 초래할 수 있다. 이는 특히 에칭하기 어려운 금속 입자, 예를 들어 귀금속 입자의 경우 그러하다.
이러한 상황을 피하기 위해, 본 발명에 따른 층 시스템에서 아-화학량론적 산화물 또는 아-화학량론적 산질화물로 이루어지는 흡수체층이 광-흡수 효과를 갖도록 의도된다. 이러한 물질은 비점유(unoccupied) O 또는 N 원자가를 갖는다. 산질화물의 경우에, 이는 질소 및 산소 모두의 결핍으로 해석될 수 있다. 비록 일반적으로 "아-화학량론" 또는 "아-화학량론적 산소 함량" 또는 "산소 결핍"이 언급되더라도, 명시적으로 언급되지 않는 한, 단순화를 위해 이하의 설명에서, "아-화학량론적(sub-stoichiometric) 질소함량"인 것으로 가정된다.
화학량론적 조성과 거리가 먼 물질은 분광기 하에 가시 파장 영역에서 분명한 또는 불분명한 흡수에 의해 상기 물질을 나타내는 산소 결핍 결함의 수를 나타낸다. 이를 위해 요구되는 결정 입자 또는 증착 없이, 오직 산소 결핍에 의해 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 흡수체층은 광학적으로 불투명하게 된다.
그러나, 고흡수 뿐만 아니라 동시에 저반사 또한 달성하기 위해, 층 시스템은 2 이상의 서브층을 포함한다. 흡수체층은 직접적으로 또는 간접적으로 -중간층을 통해- 반사방지층 위에 위치한다. 흡수체층은 실질적으로 "반사 적합층"으로서 역할한다. 흡수체층의 굴절률은, 바람직하게 직접적으로 연결된 매질, 예를 들어, 기판 또는 공기의 굴절률 내지, 흡수체층 또는 가능한 중간 층의 굴절률이다. 흡수체층의 두께는 시각적 반사율(Rv)이 6% 미만, 바람직하게는 2% 미만이 되도록 조절되어야 한다. 상기 반사방지층은 균질한 굴절률 또는 층 두께에 걸쳐 굴절률 구배를 갖는다.
눈의 민감도에 대해 표준화된 반사율은 시각적 반사율(Rv)로 이해된다; 이 반사율은 층 시스템의 총 반사율로부터 계산된다. 시각적 반사율(Rv)의 계산을 위해, 분광기의 측정 값은 눈의 민감도의 표준화된 인자와 섞여서, 통합(integrated)되거나 더해진다. 눈의 민감도의 이러한 요소는 DIN EN 410에서 정의된다.
층 시스템이 투명한 기판에 적용되는 경우, 기판의 비-코팅된 표면에서의 반사율 값은 시각적 반사율의 계산을 위해 추가적으로 감해진다.
눈의 민감도에 대해 표준화되는 투과율은 시각적 투과율(Tv)과 대응하게 이해된다; 이 투과율은 층 시스템의 총 투과율로부터 계산된다. 시각적 투과율(Tv)는 또한 DIN EN 410에 정의된대로, 분광기의 측정값에 기초하여 계산된다.
또한, 층 시스템 전체적으로 10 kOhm 초과, 바람직하게는 20 kOhm 초과의 층 저항(
Figure pct00002
)에 의해 특징지어지는 낮은 전기적 도전성을 보여준다. 이는 부근에 있는 전자 부품 또는 도체 경로와의 상호작용을 방지한다. 층 시스템의 층이 산화물적 또는 산질화물적 성질이라는 점에서 높은 층 저항이 달성된다. 반사방지층 및 흡수체층의 층 스택(stack)의 층 저항은 흡수체층의 표면에서 4-지점 (four-point) 방법으로 측정된다.
상기 층 시스템은, 예를 들어, 전자 부품 및 선(line)에 동일한 것을 커버하고 관찰자에게 보이지 않게 하기위해 적용될 수 있다. 이 경우, 전자 부품 및 선 또는 기판 또는 이의 회로 기판은 동시에, 흡수체층이 반사방지층보다 캐리어에 가까운 층 구조를 위한 캐리어로서 역할을 할 수 있다.
다른 구체예에서 반사방지층은, 캐리어로서 역할 하는 투명한 물질의 기판에 적용된다. 여기에서 상기 반사방지층은 상기 흡수체층보다 캐리어에 더 가깝다. 상기 기판은 일반적으로 유리 판, 플라스틱 캐리어, 또는 호일이다. 추가의 기능적 층을 갖출 수 있는 흡수체층은 직접적으로 또는 1개 또는 복수개의 중간 층을 통해, 반사방지층을 뒤따른다.
흡수체층의 본질적인 기능은 반사방지층을 통해 입사하는 광학적 복사의 가능한 한 많은 흡수를 생성하는 것이다. 상기 흡수체층의 물질과는 별개로, 이 기능의 실현을 위한 파라미터는 막 두께 및 산소 결핍도이다. 막이 두꺼워지고 산소 결핍이 높아지면, 흡수체층의 전기 전도도 및 흡수 용량이 높아진다. 이러한 파라미터는 한편으로는 층 시스템의 높은 흡수 내지 다른 한편으로는 낮은 전기 전도도 사이에서 최적의 절충을 위해 설계된다. 상기 물질에 관해서는, 흡수체층이 주요 성분으로서 금속 Nb, Ti, Mo, W, V의 산화물 또는 이의 혼합물을 포함할 때 유리하다는 것이 밝혀졌다.
상기 물질로부터 유래된 이러한 산화물 및 질소성 산질화물은 산소 결핍(산질화물의 경우에, 질소 결핍으로도 해석되어야 하는)의 존재 하에 가시 파장 영역에서 명백히 확연한 흡수를 나타낸다. 또한, 이러한 물질은 아-화학량론적 상(phase)이 결정 증착, 분리 구조 또는 금속 클러스터와 같은, 에칭이 어려운 구조를 형성하는 경향을 보이지 않는다는 장점을 가진다.
이와 관련하여 X-선 회절계 측정에 의해 검출가능한 결정 구조를 가지지 않는다는 의미에서, 흡수체층이 광학적으로 균질한 구조를 갖는 경우에 특히 유리하다.
따라서, 이는 또한 예를 들어 불소 이온 또는 KOH+H2O2를 기초로 하는 조성물(formulation)로 에칭하는 동안, 균질한 에칭 행동으로 이끈다. 이렇게 특징지어진 층은 심지어 투과형 전자 현미경으로 보더라도 2 nm의 분해능 한계까지 어떠한 구조도 보이지 않는다. 그러나, 열역학적으로, 비정질(amorphous) 구조는 불안정해서, 결정 증착이 어닐링 또는 가열로 인해 형성될 수 있다.
유전체 반사방지층의 형성을 위해, 동일한 물질이 기본적으로 및 바람직하게 흡수체층으로서, 그러나 완전한 화학량론 또는 기껏 덜 확연한 산소 결핍으로 여겨진다. 반사방지층 또한 확실한 산소 결핍을 보이는 때 유리하다는 것이 밝혀졌지만, 상기 산소 함량은 화학량론적 산소 함량의 94% 이상이다. 흡수체층 뿐만 아니라, 반사방지층 또한 특정한 흡수율을 만들기 때문에, 필요한 총 흡수율을 보장하기 위한 층 시스템의 총 두께가 작게 유지될 수 있다.
그러나, 반사방지 코팅에 대해 문헌에서 사용되는, 다른 유전체 층 시스템은, 예를 들어, AlN, SnO2, Si3N4, HfO2, ZnO, TiO2, Al2O3, 실리콘 산질화물, Nb2O5, MoO3, WO3, V2O5, ZnO 또는 이의 혼합물이 적합하다.
반사방지층의 기능, 즉, 가시 파장 영역에서 입사되는 빛의 반사를 가능한 한 작게 유지하는 것은 기판에 적용되고, nS < nR < nA 이고, nS는 기판의 굴절률이고 nA는 흡수체층의 굴절률인, 굴절률 nR을 갖는다는 점에서 유리하게 실현되는 것이다.
비록 반사방지층 및 흡수체층으로 이루어진 이중 층을 구현하는 것이 기술적으로 더 쉽지만, 아-화학량론 산소로 등급이 매겨진 복수개의 층으로 구성된 층 시스템의 적체 또한 가능하며, 또는 관찰자의 관찰 방향에서 본 구배 층(gradient layer)은 점점 더 많은 산소 소모를 하게된다.
본 발명에 따른 층 시스템은 바람직하게는 550 nm의 파장에서 0.7 내지 0.8인 카파 흡수 인덱스(kappa absorption index)를 특징으로 한다.
상기 카파 흡수 인덱스에 대하여, 이하가 적용된다:
n*kappa=k
여기서, k는 흡광 계수이고, 이는, 결국, 복합 굴절률에 적용되고,
N=n+i*k
층 시스템의 층의 굴절률에서의 허수 부분으로 인한 감소 기여도가 고려된다.
가능한 한 높은 흡수를 갖는 흡수체층에 관해서만, 카파의 상한은 원칙적으로 한정되지 않는다. 그러나, 2.5를 초과하는 매우 높은 카파 값에서는 흡수체층의 효과적인 반사방지 처리가 더욱 더 어려워진다.
한편으로는 가능한 한 높은 광학적 흡수 내지 다른 한편으로는 흡수체층의 낮은 전기 전도도(고 저항) 사이에서의 최적의 절충은, 흡수체층의 산소 함량이 화학량론적 산소 함량의, 65% 내지 90%, 바람직하게는 70% 내지 85%인 경우 달성된다.
흡수체층은 완전한 화학량론적 유전체 층에서 발견될 10% 내지 35%, 바람직하게는 15% 내지 30%의 산소 원자가 부족하다. 후방층 내의 증가하는 산소 결핍으로, 흡수체층의 전도도는 증가한다. 35% 이상의 높은 산소 결핍에서 저항은 불리하게 낮은 값으로 떨어질 수 있다.
두께 증가에 따라 흡수체층의 전기 저항은 감소하고 흡수율은 증가한다. 가능한 한 높은 전기 저항뿐만 아니라, 충분히 높은 흡수 용량을 달성하기 위해, 상기 흡수체층은 250 nm, 바람직하게는 70 nm 내지 160 nm의 범위의 두께를 갖는다.
입사광에 대하여 반대방향으로, 가능한 한 낮은 반사, 및 흡수체층으로 우수한 반사 적합성을 달성하기 위해, 반사방지층은 50 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 내지 45 nm의 범위의 두께를 갖는다.
제조 비용 관점에서, 주어진 최대 투과율을 관찰하기 위해 상기 층 시스템의 총 두께는 가능한 한 작게 한다. 여기서 필수적 파라미터는 산소 결핍 및 흡수체층의 두께이다. 필요한 최소 두께는 실험에서 쉽게 결정될 수 있다. 전형적으로, 반사방지층 및 흡수체층의 총 두께는 80 nm 내지 300 nm, 바람직하게는 100 nm 내지 200 nm의 범위에 있다.
본 발명에 따른 스퍼터링 타겟
전기 도전성 타겟 물질을 전제로, DC 또는 MF 스퍼터링에 의해 층을 제조할 수 있어야 하는 요건은 층 시스템의 원하는 낮은 전기 도전성과 다소 불일치한다. 이 요건은, 예를 들어 다른 산소 첨가 하에 금속 타겟의 부분적 반응성 스퍼터링 방법에 의해 흡수체층의 산소 결핍이 조절될 수 있는, 금속성 타겟을 사용하여 가장 쉽게 충족시킬 수 있다. 그러나, 이는, 종종 낮은 공정 안정성을 수반하고, 특히 넓은 면적 코팅의 경우, 기술적 실행 한계에 부딪히는, 타겟 환경에서 산소 함량의 정확하고 일정한 조절을 필요로 한다.
흡수체층의 물성 및 제조에 관한 전술한 2개의 한계 조건은, 아-화학량론의 환원된 산화물 상이고, Nb2O5-x, TiO2-x, MoO3-x, WO3-x, V2O5-x (x>0) 또는 이의 혼합물만을 기초로 하는 전기적 도전성 산화물 또는 산질화물에 의해서만, 또는 금속성 혼합물과 환원된 산화물 상에 의해서만 조절되는 산소 결핍을 갖는 유형의 스퍼터링 타겟의 사용에 의해 충족될 수 있다.
스퍼터링 타겟의 산화물 또는 질화물은 화학량론적 조성에 비해 산소 또는 질소의 결핍을 나타낸다. 그러므로 상기 스퍼터링 타겟이, 전기적으로 도전성의 상(conductive phase)이 없이 충분하게 도전성이거나, 이미 이들의 적은 비율로 존재하는 경우이므로, 스퍼터링 타겟은 DC 또는 MF 스퍼터링으로 처리될 수 있다. 이를 위해 스퍼터링 타겟의 구체적인 전기 저항은 바람직하게는 10 ohm*cm 미만이고, 특히 바람직하게는 1 ohm*cm 미만이다.
본 발명에 따른 스퍼터링 타겟에서, 본 발명에 따른 층 시스템의 산소 결핍은 실질적으로 이미 주어지므로, 스퍼터링 타겟의 산소 결핍은 각각 스퍼터링될 층에 정확하게 또는 대략적으로 대응한다. 스퍼터링 동안 상기에 나타낸 아-화학량론적 산화물 또는 질화물은 산소 또는 질소를 흡수할 수 있다. 반응성 기체(특히 산소)의 적은 첨가에 의해 층 화학량론의 미세한 조절이 달성될 수 있기 때문에, 높은 반응성 환경에서 금속 타겟의 스퍼터링 동안 전술한 기술적 어려움이 회피된다. 산소와는 별개로, 질소 같은 다른 반응성 기체의 첨가 또한 적합하다.
아-화학량론적 산소 함량은 스퍼터링 타겟에서 아-화학량론적 금속 산화물만으로 또는 화학량론적 또는 약간만의 아-화학량론적 금속 산화물에 의해 조절될 수 있고, 따라서 전기적으로 도전성 금속 산화물은 부가적으로 금속성 물질과 혼합된다. 마지막으로 언급된 실시예는, 강력하게 최대 35% 까지의 산소결핍을 갖는 아-화학량론적 산화물이 거의 실현가능하지 않기 때문에, 일반적으로 선호된다. 금속성 혼합물은 바람직하게는 원소 Nb, Ti, Mo, W, Ta 및 V의 1 이상을 포함한다.
스퍼터링 타겟의 상기 산소 결핍은, 산소 함량이 화학량론적 산소 함량 또는 화학량론적 산소 및 질소 함량의 각각의, 65% 내지 90%, 특히 바람직하게는 70% 내지 85%인 환원도로 바람직하게 정의된다.
그러한 스퍼터링 타겟은 유리하게는 10 ohm*cm 미만, 바람직하게는 1 ohm*cm 미만의, 낮은 전기 저항에 의해 식별될 수 있다.
그것은 금속성 혼합물이 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상일 때, 흡수체층의 아-화학량론의 조절에 유용한 것으로 밝혀졌다.
스퍼터링 동안 타겟 물질의 환원 가능한 산화물 또는 질화물 성분은 금속성 혼합물에 산소 또는 질소를 제공한다. 최종 분석에서 설정된 불충분한 산소의 양이 증착된 층에 설정된다. 타겟 물질에서 금속성 혼합물의 양은 바람직하게는 이 불충분한 양의 50% 이상이 되도록 설계된다.
만약 타겟 물질이 Nb 및 Mo 뿐만 아니라 1 이상의 이의 산화물, 바람직하게는 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 니오븀 산화물을 포함한다면 흡수체층에 특히 좋은 결과가 달성된다.
본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 특히 바람직한 구체예는 Nb2O5-x 및 Mo로 이루어지며, 여기서, x는 0.01 내지 0.3이며 상기 Mo 함량은 바람직하게는 28 중량% 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 36 중량% 내지 50 중량%이다.
스퍼터링 타겟의 선택 가능하고 동등하게 적합한 구체예에서, 타겟은 Ti 및 Mo 및 1 이상의 이의 산화물을 포함하며, 상기 Mo 함량은 바람직하게는 30 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 40 중량% 내지 55 중량%이다.
환원도가 스퍼터링 타겟의 두께 위에서 가능한 한 일정할 때 유리한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 아-화학량론적 산화물 또는 산질화물은 바람직하게는 평균값에서 +-5%(상대적) 이하의 스퍼터링 타겟 산란(sputtering target scatters)의 두께 위의 5 이상의 지점에서 측정된 환원도를 갖는다.
1 g의 중량을 갖는 5개 이상의 샘플을 타겟 층의 상이한 두께 부분으로부터 취하고, 이들 샘플에 대해 공기에서 1000 ℃에서 재산화 동안의 중량 증가가 측정되어, 환원도가 측정된다. 평균 값은 측정된 중량 증가의 산술 평균을 따른다.
균질 환원도는 스퍼터링 공정 동안 높은 공정 안정성 및 재생가능한 특성을 갖는 스퍼터링 층의 생성에 기여한다.
이러한 관점에서 금속성 혼합물은 평균값에서 +/-5%(상대적) 이하의 스퍼터링 타겟 산란의 두께 위의 5 이상의 지점에서 측정된 금속 함량을 정의하는 것이 유용한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 층 시스템 제조를 위한 방법과 관련하여, 전술한 유형의 방법으로부터 시작된 전술한 목적은 본 발명에 따른 산소 결핍을 갖는 스퍼터링 타겟이 사용되는 것에 의해 본 발명이 달성되며, 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 산화물로부터 또는 산질화물로부터의 흡수체층의 증착을 위해, 10 체적% 이하, 바람직하게는 5 체적% 이하의 반응성 기체 함량이 스퍼터링 환경에서 얻어지는 방식으로 반응성 기체가 산소 및/또는 질소의 형태로 스퍼터링 환경에 혼합된다.
본 발명에 따른 방법은 한편으로는 반응성이 거의 없는 스퍼터링 환경 및 다른 한편으로는 아-화학량론적 산화물 또는 산질화물의 타겟의 사용의 상호작용에 의해 식별된다. 증착된 층은, 그것의 화학적 조성에서, 사용된 타겟 물질의 화학적 조성과 실질적으로 다르지 않다. 이는 스퍼터링 공정의 안정한 관리 및 증착된 층의 물성의 재현가능한 조절을 허용한다.
이는 또한, 이 공정의 특히 바람직한 변형에 의해 뒷받침되며, 여기서, 이상적 화학량론에 기초하여 매번, 스퍼터링 타겟의 물질의 산소 및 질소의 양이 흡수체층의 산화물 또는 산질화물의 산소 및 질소의 양만큼이거나 또는 약간 작으며, 스퍼터링 타겟의 물질의 양은 흡수체층의 양의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상을 형성한다.
전체적으로 스퍼터링 타겟의 두 물질, 즉, 스퍼터링 타겟의 산화물 또는 산질화물 상(phase) 및 금속성 혼합물의 가능한 기여도의 고려 및 제조되는 상기 흡수체층은, 완전한 화학량론적인 물질과 비교하여 산소 또는 질소의 결핍을 보여준다. 본 발명에 따른 방법에서 타겟 물질에서의 산소의 결핍은 흡수체층에서의 산소의 결핍 만큼 크거나, 또는 약간 더 현저하도록 의도 된다. 보다 상세하게, 스퍼터링 타겟의 물질의 산소 및 질소의 양은, 흡수체층의 산소/질소의 양의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상이다.
이 때문에 타겟 물질은 변하지 않는 형태로, 또는 약간만 산화되어 흡수체층의 아-화학량론적 산화물/산질화물로 전환가능하다. 여기서, 스퍼터링 공정에서의 어느 정도의 산소 손실이 흡수체층의 원하는 아-화학량론의 조절에 작은 기여를 할 수 있다는 것을 주목해야한다.
특히 간단한 과정에서 반사방지층 및 흡수체층은 동일한 타겟 조성을 사용하여 증착되는데, 반사방지층의 증착이 수행되는 동안의 스퍼터링 환경은 흡수체층의 증착이 수행되는 동안 보다 더 높은 반응성 기체 함량을 갖는다.
여기서, 반사방지층의 증착이 수행되는 동안의 반응성 기체의 첨가는 반사방지층이 유전체가 되기에 충분히 높다.
층 시스템에 관하여, 전술한 유형의 층 시스템으로부터 시작된 본 발명의 목적은, 흡수체층이 각각 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물로부터 만들어지며, 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 층 시스템 전체적으로 20% 미만의 시각적 투과율(Tv; visual transmission), 6% 미만의 시각적 반사율(Rv; visual reflection) 및 10 kOhm 초과의 층 저항(
Figure pct00003
)을 갖는 본 발명에 의해 달성된다.
구체적으로,
도 1은 단면에서의 본 발명에 따른 층 시스템의 개략적인 대표도이고,;
도 2는 층 시스템의 절단의 전자 현미경 사진(electron micrograph)이고,;
도 3은 최대 배율에서의 절단의 TEM 이미지이고,;
도 4는 층 시스템의 물질의 X-선 회절 다이아그램이고,;
도 5는 기판 측면에서 측정된, 층 시스템의 분광 투과율 및 반사율을 나타내는 다이아그램이고,;
도 6은 금속성 스퍼터링 타겟을 이용한 스퍼터링 시스템에서의 NbOx 스퍼터링 층의 제조에 관한 작업 곡선(work curve)를 나타내고,;
도 7은 NbOx 층의 투과율 곡선을 나타낸다.
본 발명은 이하에서 특허 도면 및 구체예를 참고로 하여 더 상세하게 설명된다.
구체예
도 1은 본 발명에 따른 2개의 층, S1, S2로 이루어진 층 시스템(1)을 개략적으로 보여준다. 첫번째 층은 투명한 유리판(3)에 적용되는 반사방지층(S1)이고, 두번째 층은 반사방지층(S1) 위에 제조된 흡수체 층(S2)이다.
각각의 층(S1 및 S2)은 다른 산소 결핍을 갖는 산화물 층으로 이루어진다. 상기 산화물은 원소 Nb, Ti, V, Mo, W의 1 이상을 포함한다.
반사방지층(S1)의 산소 함량은 화학량론적 산소 함량의 94% 이상이다. 흡수체층(S2)의 산소 함량은 더 낮고 화학량론적 산소 함량의 65% 내지 90%의 범위에 있다. 상기 층들의 산소 함량은 EPMA(Electron Probe Microprobe Analysis) 측정에 의해 결정된다. 전자선(electron beam)은 샘플로 향하고, 이에 따라 생성된 X-선 방사선이 분석된다. 상대적 측정 오차가 약 3-4% 이고, 아-화학량론적 층의 산소 함량이 약 +-1 at%로 결정될 수 있도록 표준에 대해 보정될 수 있다. 기판에 인한 측정 오차를 배제하기 위해서는, 이를 위해 1 ㎛ 초과의 두께를 가진 층이 가장 바람직하게 제조되어야 한다.
층 시스템은 관찰자가 기체 플레이트(3)에서 보는 방향에서 거의 불투명하고, 동시에 거의 블랙이다. 도 2는 표 1의 샘플 3의 전자 현미경 사진으로서 대응되는 층 구조(1)을 보여준다. 반사방지층(S1)의 층 두께는 40 nm이고, 흡수체층(S2)의 층 두께는 90 nm이다. 구체예에서, 상기 S1 층은 Nb2O4,99는 별개로, 5 체적%(10.7 중량%에 상응) Mo를 또한 포함하는, 타겟으로부터 스퍼터링된 반면, S2는, Nb2O4,99는 별개로, 20 체적%(36.2 중량%에 상응) Mo를 또한 포함하는, 타겟으로부터 스퍼터링 되었다. 또한 도 3의 최대 분해능의 TEM 이미지에서, 금속 증착은 검출될 수 없다.
이 결과는 도 4에서의 층 물질의 X-선 회절 다이아그램에 의해 확인된다. 분명한 회절 선은 검출될 수 없다; 상기 물질은 X-선 비정질이다.
표 1은 사용된 스퍼터링 타겟의 각각의 금속 함량뿐만 아니라, Mo를 갖는 Nb2O5의 층 시스템을 위한 S1 및 S2 층의 층 두께, 및 투과율(Tv) 및 반사율(Rv)의 측정 값(비코팅 유리 기판의 전면에서의 반사율에 대해 4% 미만)을 보여준다.
Figure pct00004
Mo(중량%)에 대한 설명: 이는 타겟 물질의 Mo 금속의 함량을 말한다. S2 층에서, 아-화학량론적 산화물 Nb-Mo-Ox의 비정질 구조는 정확하게 측정될 수 없는 Nb 및 Mo로의 산소의 배분과 함께 형성된다.
층 시스템의 품질은 분광 반사율(Rv), 분광 투과율(Tv) 및 전기적 층 저항(
Figure pct00005
)의 관점에서 평가되었다.
결과는 "Q"열에 나타내었다. 정성 평가의 상기 부호는 하기와 같다:
*) 층이 요건을 충족하지 않는다
**) 경계적 성질을 갖는 층
상기 요건은 다음과 같다: 시각적 투과율(Tv) < 20% (380 내지 780 nm의 파장 영역에서); 시각적 반사율(Rv) < 6% , 층 저항(
Figure pct00006
) < 10 kOhm.
본 발명에 따른 층 구조의 제조 방법은 이하에서 구체예를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
실시예 1
25 ㎛의 평균 그레인(grain) 크기를 갖는 89.3 중량% Nb2O4.99 및 10.7 중량% Mo의 분말 혼합물은 워블 믹서(wobble mixer)에서 1 시간 동안 집중적으로 혼합되어, 그 결과 Nb2O4.99에서 Mo 입자의 미세한 단분산 분포를 초래한다. 이어서, 상기 혼합물은 75 mm의 직경 및 15 mm의 높이를 갖는 그래파이트 몰드에 채워진다. 둥근 블랭크(blank)는 1200 ℃ 및 30 MPa에서 환원 조건 하에서 고온 압착에 의해 이론적 밀도의 85%를 초과하여 압축된다. 결과적인 구조는 25 ㎛의 평균 그레인 크기를 갖는 Mo 입자가 매립된 Nb2O4.99 매트릭스로 이루어진다.
유추해보면, 두번째 스퍼터링 타겟은 64 중량%의 Nb2O4.99 및 36 중량%의 Mo로 제조된다. 10 ㎛ 미만의 그레인 크기를 갖는 Mo 분말은 특히 균일한 Mo 분포를 제조하기 위해 선택되었다.
스퍼터링 타겟은 1 ohm*cm 미만의 특정한 전기 저항을 갖는다.
상기 스퍼터링 타겟을 사용하여, DC 스퍼터링 방법에 의해 2겹의 층 구조(S1, S2)는 2 cm * 2 cm 크기의 유리 기판(3) 및 1.0 mm의 두께에 적용된다. 10.7 중량% 몰리브덴을 포함하는 40 nm 두께의 첫번째 층(S1)은 유리 기판(3)에 적용되고, 이어서 36 중량% 몰리브덴을 포함하는 110 nm 두께의 두번째 층(S2)이 여기에 적용된다.
스퍼터링 파라미터는 다음과 같다:
잔류 기체 압력: 2 * 10-6 mbar
공정 압력: 200 sccm 아르곤에서 3 * 10-3 mbar
특정 캐소드 용량: 5 W/cm2
S1 층: 타겟: Nb2O5 + Mo 10.7 중량%; d = 40 nm,
추가 산소 흐름: 10 sccm.
대체적 S1 층: 타겟: Nb2O5 + Mo 36 중량%; d = 36 nm,
추가 산소 흐름: 30 sccm.
S2 층: 타겟: Nb2O5 + Mo 36 중량%; d = 110 nm,
추가 산소 흐름: 10 sccm.
"대체적 S1 층" 및 "S2 층"를 갖는 층 시스템에서, 층 시스템은 상기 2개의 층의 증착을 위해 오직 하나의 스퍼터링 타겟 조성을 필요로 한다. 여기서 다른 산소 화학량론은 스퍼터링 동안 산소 흐름에 의해서만 조절된다. 30 sccm의 산소 흐름(구체예에서, 이는 스퍼터링 환경에서 13 체적%의 산소이다)은 어떠한 문제없이 여전히 기술적으로 다루어질 수 있는 산소 흐름에 상응한다.
이러한 조건에서 층(S1)은 거의 완전한 산화물(oxidic)인 반면, S2 층은 타겟의 산소 결핍을 대략적으로 나타낸다. 완전한 산화물 타겟으로터 완전한 유전체 층을 얻기 위해, 주어진 조건 하에서 펌프에 의한 산소의 결손을 보상하기 위해 시스템-특정한 산소 흐름이 요구된다. 첫번째 근사치에서, 필요한 산소 유동(flow)은, 상기 층에 대해 사용된 타겟의 금속 함량(산소 결핍)으로부터 따른다. 사용된 실험 시스템 및 Nb2O4.99+Mo에 대하여, 상기 근사치는 다음과 같다:
sccm의 산소 유동 = 중량%의 타겟의 Mo 함량.
다른 스퍼터링 시스템 및 타겟 혼합물에 대해 상응하는 값은 몇 가지 테스트에서 먼저 결정되어야하고, 산소 유동은 이에 따라 조절되어야 한다. 이러한 방법으로 제조된 층 구조는 다음과 같은 물성에 의해 식별된다:
● 층 저항:
Figure pct00007
= 33 kΩ/square
● 시각적 반사율(비코팅 기판 면의 측정에 의해 약 4% 반사율의 감산 후): 2.6%
● 시각적 투과율: 9.1%
수득한 층 물성의 정성 평가를 포함한 층 시스템의 유리한 실시예는 표 1에 나타낸다.
제조된 층 구조(1)의 카파 흡수 계수는 550 nm 파장에 대해 0.75이다.
따라서, Nb2O5-Mo 층 구조 전체적인 흡수율은 90%보다 높다. 제조된 층 시스템의 색상은 CIELab 색상 공간 모델을 기초로 하여 결정된다. "CIELab 색상 공간"에서, 측정된 분광 곡선이 세 좌표로 한정된다. 상기 좌표 축 L*, a*, b*는 서로 직교한다:
L*은 0(어두운 흑색) 내지 100(밝은 백색)의 휘도를 나타낸다.
a*는 적색-녹색 축을 나타낸다. 음의 값이 녹색이고, 양의 값이 적색이다.
b*는 황색-청색 축을 나타낸다. 음의 값이 청색이고, 양의 값이 황색이다.
CIELab 색상 공간에서, a*는 -1.8 내지 +4이고, b*는 0 내지 -4이다. 따라서, 중립 반사 색상은 층 시스템으로 비코팅 기판 면에서 조절될 수 있다.
전체 층 구조(1)에 대한 분광 반사율 및 분광 투과율은 약 380 nm 내지 780 nm의 파장에서 JASCO의 UV-VIS-NIR 분광계 V-570DS를 이용하여 측정하였다.
도 5에서 유리/ Mo-NbOx/ NbOx의 층 시스템에 대한 투과율(T)[%] 및 반사율(R)[%]이 측정 파장(λ)[nm]에 대해 플롯을 도시한다. 여기서, 반사방지 코팅되지 않은 유리 기판의 전면에서의 반사는 아직 감산되지 않았다. 그러므로 투과율(T)는 380 nm 내지 780 nm의 넓은 파장 범위에 걸쳐 20% 미만이다. 여기서, 측정된 반사율은 9% 미만이므로, 반사방지 코팅되지 않은 유리-플레이트 전면에서의 반사에 의한 4%의 반사율 값의 감산 후에, 층 시스템에 실제로 속해야 하는 5% 미만의 반사율을 얻는다.
층 구조가 최대 5일 동안 18 내지 24℃ 및 50 내지 60%의 상대 습도에서 보관될 때, 광학적 성질은 근소하게만 변화한다. Rv 및 Tv의 변화는 각각 1% 포인트 이하였다.
이에 따라 제조된 층은, 예를 들어 KOH+H2O2 용액에서의 에칭에 의해, 좋지 않은 금속 입자의 형성 없이 구조화될 수 있다. 다른 에칭 방법, 예를 들어, 스퍼터링 에칭에서도, 좋지 않은 입자 형성은 관찰되지 않는다.
실시예 2
광학적 및 전기적 물성에 대한 산소 화학량론의 영향을 시험하기 위해, 금속성 니오븀의 스퍼터링 타겟은 Leybold 회사의 인라인 스퍼터링 시스템(품명: A700V)으로의 추가 테스트에 포함되었고, 니오븀 산화물 층은 다른 산소 분압에서 약 100 nm의 층 두께를 갖는 무 알칼리 유리(AF32, 크기 50*50 mm2)에서 반응성 DC 스퍼터링에 의해 제조되었다.
도 6의 다이아그램에서, 전압 발생기(U)[V]의 변화(상부 곡선 U)를 왼쪽 세로 축에, 산소 공급(qO2)[sccm]에 의존하는 스퍼터링 챔버 내에서의 산소 분압(pO2)[mPa](하부 곡선 pO2)를 오른쪽 세로 축에 도시하였다. 따라서, 약 60 내지 70 mPa 산소 분압에 따른 18 내지 20 sccm 범위의 산소 공급은 포화(완전한 산화물 상태) 및 최대의 전압 발생기로 이끈다. 따라서, 증착에 사용된 금속 타겟은 이러한 산소 분압에서 니오븀 산화물로 완전히 반응한다. 화학량론의 산소 함량을 갖는 완전한 산화물 Nb2O5 층이 수득된다. 그러므로, 20 mPa 이하의 산소 분압에 따른 15 sccm 미만의 산소 공급에서, 상당히 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 층이 예상되며, 본 발명에 필수적이다.
전술한 측정에 속하는 측정 지점(point)은 도 6의 다이아그램에서 플롯으로 도시되고, 도시된 2개의 측정 곡선 위에 위치한다. 또한, 오직 비교에 의해, 측정에 할당되어야하는 측정 지점은 플롯으로 도시되고, 여기서, 공급된 산소의 작은 부분(<50 체적%)은 질소로 대체되었다. 이에 의해 측정된 상기 측정 값은 N2로 표시된다; 모든 측정값은 순수 산소의 공급시에 얻은 측정 곡선 위에 위치한다. 반응성 스퍼터링 환경에서의 질소 부분에, 산소의 일부가, 증착된 층의 원자 구조에서 질소 원자 또는 분자로 교체되기 때문에, 가능한 낮은 산소 공급은 아-화학량론적 타겟 물질의 완전한 반응을 유도하는데 필요하다. 그러나, 스퍼터링 공정에 대한 작업 포인트는, 증가된 캐소드 전압을 향해 주어진 산소 유동에 이동한다. Nb-계 층을 갖는 도 6의 몇 가지 전형적인 샘플에 대해, 표 2는 증착된 층에서의 증착 파라미터 및 연관된 측정 결과를 요약한다:
Figure pct00008
여기서, 스퍼터링 시스템의, P는 전원(power) 및 U는 전압 발생기, D는 증착된 층의 두께;
Figure pct00009
는 측정된 층 저항이다.
상기 결과는 스퍼터링 환경에 질소의 첨가로 인해 층 저항 또한 상승한다는 것을 보여준다. 그러나, 이 경우 질소의 부피 부분(volume portion)이 산소의 부피보다 작아야하고, 질소 및 산소의 부피 부분이 전체적으로 10 체적% 미만이어야 한다는 것이 밝혀졌다. 그렇지 않으면, 층은 너무 투명해진다. 따라서, 층 저항을 증가를 위한 목적으로 스퍼터링 환경에의 질소의 첨가는 어느 정도 유용하다.
이는 또한 표 3의 선택된 샘플에 대한 투과율 곡선을 보여주는, 도 7의 다이아그램에 의해 증명된다. Y-축 상에, 투과율(T)[%]는 250 nm 내지 1250 nm의 범위에서의 파장(λ)[nm]에 대해 플롯으로 도시되었다. 따라서, 모든 층은 증가하는 파장에 대해 투과율의 증가를 보여준다. 명칭 120814_9인 샘플은 거의 완전히 투명하게 된다. 이 시료에서, 스퍼터링 공정 동안의 질소 첨가는 분명히 너무 높았다.
특히 높은 층 저항(표 3에서 보이는 바와 같이) 이외에도, 명칭 120814_7인 샘플은 전체 가시 파장 영역에서 30% 미만의 충분히 낮은 투과율을 보여준다.
층은 금속성 텅스텐 및 티타늄 타겟으로부터 시작하여, 유사한 방법에 의해 제조되었다. 코팅 파라미터는 표 3에 티타늄-계 층에 대해 및 표 4에 텅스텐-계 층에 대해 적혀있다.
Figure pct00010
Figure pct00011
상기 결과는 높은 흡수, 하지만 동시에 높은 저항을 나타내는 층은, 이러한 물질 시스템으로부터 오로지 어렵게 제조될 수 있다는 것을 보여준다.
Nb, Ti 및 W를 기반으로한 각각의 물질 시스템에서 최적의 측정 샘플은 표 2, 3 및 4에 회색 배경을 갖는다. 반사방지층 시스템은 이러한 흡수체층을 위해 Nb2O5:Mo 10.7 중량%의 반사방지층 첨가됨으로써 제조되었다. 이러한 결과에 대한 측정 결과는 표 5에 요약되어있다.
Figure pct00012
*) 층이 요건을 충족하지 않는다
요건은 다음과 같다: 시각적 투과율(Tv) < 20%(380 nm 내지 780 nm의 파장 영역에서); 시각적 반사율 (Rv) < 6%, 층 저항(
Figure pct00013
) < 10 kOhm.
표 5는 낮은 반사율 및 투과율의 관점에서 최상의 결과뿐만 아니라, NbOx:Mo 10.7% + NbOx 시스템으로 높은 층 저항이 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 비록 NbOx:Mo 10.7 중량% + WOxNy 및 NbOx:Mo 10.7 중량% + TiOxNy 시스템이 우수한 광학적 물성을 보여주지만, 주어진 구성에서 낮은 층 저항을 나타낸다. 비록 층 저항이 층 두께 d2를 감소함에 따라 증가될 수 있지만, 이는, 층 저항이 너무 높아져서 너무 크게되는 투과율을 무릅쓰는 것이다.

Claims (23)

  1. 2 이상의 층, 이 중 하나는 관찰자와 대면하며 유전체 물질로부터 만들어진 반사방지층이고, 1 이상의 다른 층은 관찰자 반대쪽에 있고, 아-화학량론적(sub-stoichiometric) 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물(oxynitride)로 만들어진 흡수체층으로 이루어지고, 380 nm 내지 780 nm의 파장 영역에서 전체적으로 층 시스템은 20% 미만의 시각적 투과율(Tv; visual transmission) 및 6% 미만의 시각적 반사율(Rv; visual reflection) 및 10 kOhm 초과의 층 저항(
    Figure pct00014
    ; layer resistance)을 갖는 광 흡수층 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    380 nm 내지 780 nm의 파장 영역에서 전체적으로 층 시스템은 10% 미만의 시각적 투과율(Tv), 2% 미만의 시각적 반사율(Rv), 및 20 kOhm 초과의 층 저항(
    Figure pct00015
    )을 갖는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 흡수체층은 주 성분으로서 금속 Nb, Ti, Mo, W, V의 산화물 또는 이의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사방지층은 주 성분으로서 Nb2O5, TiO2, MoO3, WO3, V2O5, AlN, SnO2, ZnO, Si3N4, HfO2, Al2O3, 실리콘 산질화물 또는 이의 혼합물을 포함하고, 상기 반사방지층은 반투명한 물질의 기판에 직접적으로 또는 간적접으로 적용되고, 굴절률 nR을 가지며, 여기에서: nS < nR < nA이며, nS는 기판의 굴절률이며, nA는 흡수체층의 굴절률이며, 상기 반사방지층의 산소 함량이 화학량론적 산소 함량의 94% 이상인 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    550 nm의 파장에서 0.7 내지 0.8의 범위의 카파 흡수 인덱스(kappa absorption index)를 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층의 산소 함량이 화학량론적 산소 함량의 65% 내지 90%, 바람직하게는 70% 내지 85%인 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층은 X-선 회절계 측정에 의해 검출될 수 있는 결정 구조가 없다는 의미에서 광학적으로 균질한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층은 250 nm 미만, 바람직하게는 70 nm 내지 160 nm의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사방지층은 50 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 내지 45 nm의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    반사방지층 및 흡수체층의 총 두께가 80 nm 내지 300 nm, 바람직하게는 100 nm 내지 200 nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광 흡수층 시스템.
  11. 특히 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 층 시스템의 제조를 위한, 스퍼터링 타겟에 있어서, Nb2O5-x, TiO2-x, MoO3-x, WO3-x, V2O5-x (x>0) 또는 이의 혼합물만을 기초로 하는 아-화학량론적이고 따라서 전기 도전성인 산화물 또는 산질화물의 환원된 산화물 상(reduced oxide phase)에 의해, 또는 금속성 혼합물과 환원된 산화물 상에 의해 조절되는 산소 결핍을 갖는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타겟.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산소 결핍은 산소 함량이 화학량론적 산소 함량의, 65% 내지 90%, 바람직하게는 70% 내지 85%인 환원도(reduction degree)로써 정의되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    전기 저항이 10 ohm*cm 미만, 바람직하게는 1 ohm*cm 미만인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 혼합물은 Nb, Ti, Mo, W, Ta 및 V로 이루어진 군으로부터의 한개 또는 복수개의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 금속 혼합물은 산소 결핍의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 스퍼터링 타겟은 Nb 및 Mo 및 이의 1 이상의 산화물, 바람직하게는 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 니오븀 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스퍼터링 타겟은 Nb2O5-x 및 Mo로 이루어지며, 여기서, x는 0.01 내지 0.3이며, 상기 Mo 함량은 바람직하게는 28 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 36 중량% 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 스퍼터링 타겟은 Ti 및 Mo 뿐만 아니라 1 이상의 이의 산화물로 이루어지며, 상기 Mo 함량은 바람직하게는 30 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 40 중량% 내지 55 중량%인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  19. 제12항에 있어서,
    평균값에서 +-5%(상대적) 이하의 스퍼터링 타겟 산란(sputtering target scatters)의 두께 위의 5 이상의 지점에서 측정된 환원도를 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 혼합물은 평균값에서 +-5% 이하의 스퍼터링 타겟 산란(sputtering target scatters)의 두께 위의 5 이상의 지점에서 측정된 금속 함량을 정의하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  21. 불활성 기체를 포함하는 스퍼터링 환경에서 스퍼터링 타겟의 DC 또는 MF 스퍼터링에 의한 반사방지층의 증착 및 흡수체층의 증착을 포함하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 층 시스템의 제조 방법에 있어서, 산소 결핍을 갖는 제11항 내지 제20항 중 1 이상의 항에 따른 스퍼터링 타겟이 사용되고, 아-화학량론적 산소 함량을 갖는 산화물 또는 산질화물로부터의 흡수체층의 증착을 위해, 10 체적% 이하, 바람직하게는 5 체적% 이하의 반응성 기체 함량이 스퍼터링 환경에서 얻어지는 방식으로 반응성 기체가 산소 및/또는 질소의 형태로 스퍼터링 환경에 혼합되는 것을 특징으로 하는 층 시스템의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    완전한 화학량론적인 층에 기초하여 매번, 스퍼터링 타겟의 물질의 산소 및 질소의 함량이 흡수체층의 산화물 또는 산질화물의 산소 및 질소의 함량과 다르지 않거나, +-20% 이하, 바람직하게는 +/-10%이하로 차이나는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 반사방지층 및 흡수체층의 증착은 동일한 타겟 조성물을 사용하여 수행되며, 상기 반사방지층의 증착이 수행되는 동안의 스퍼터링 환경은 상기 흡수체층의 증착이 수행되는 동안보다 더 높은 반응성 기체 함량을 보이는 것을 특징으로 하는 방법.
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