KR102218167B1 - 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막 필터 적층체 및 필터 - Google Patents

고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막 필터 적층체 및 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 박막 기술분야에 속하며, 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막 필터 적층체 및 필터에 관한 것이다. 이 방법은, (a) Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고, (b) 활성수소 및 활성산소의 총량중의 활성산소의 비율이 4~99% 인 활성수소 및 활성산소를 포함하는 분위기에서, 실리콘 박막으로 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하거나, 또는 활성수소 및 활성질소의 총량중의 활성질소의 비율이 5~20% 인 활성수소 및 활성질소를 포함한 분위기에서, 실리콘 박막으로 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 스텝을 포함한다. 본 발명에서는, 스퍼터링과 반응을 별도로 나누어 진행하는데, 먼저 Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막 한 후, 활성수소 및 활성산소/활성질소 플라즈마를 실리콘과 반응시켜 산소함유 또는 질소함유 SiH을 형성함으로써, 타겟이 중독되는 문제점을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 고굴절율 및 저흡수 SiH박막을 취득할 수 있다.

Description

고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막 필터 적층체 및 필터
본 출원은 2017년 11월 01일에 중국 전리국에 제출된 출원번호가 2017110611306이고, 발명의 명칭이 '고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막, 필터 적층체 및 필터'인 중국 출원의 우선권을 주장하며, 그 모든 내용을 본 출원에 원용한다.
본 발명은 광학 박막 기술분야에 관한 것이며, 특히 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법, 고굴절율 수소화 실리콘 박막 필터 적층체 및 필터에 관한 것이다.
수소화 실리콘 박막은 적외선 이미지 센서, 태양 전지 및 박막 트랜지스터 등 마이크로 전자부품에 있어서 폭 넓은 응용이 기대되어 주목을 받고 있다. 수소화 실리콘의 제조 공정은 주로 예를 들면 플라즈마 강화 CVD법 등과 같은 화학 기상 증착법 및 예를 들면 RF 스퍼터링법 등과 같은 물리 증착법 등을 통하여 진행된다.
3D등의 근적외선 이미징 시스템에는 협대역통과 필터가 사용되는 바, 광선이 큰 각도로 입사하더라도 그 중심파장의 각도 변화에 대한 오프셋 양이 가급적 작을 것이 요구된다. 이를 통하여 더욱 넓은 시야각 내에서 신호 손실을 적게 하여 SN비가 높아지도록 확보 할 수 있다. 이러한 협 대역통과 필터는 초고굴절율 성막 재료와 저굴절율 성막 재료를 교대로 성막하여 제조하는 바, 그 일반적인 박막 구조는 수십 또는 수백층이며, 총 두께는 8μm를 넘는다.
종래 기술에 있어서, JDS Unifoss사에서 출원한 공개 번호가 CN104471449A인 중국 특허에 고굴절율 및 낮은 흡광계수를 가지는 수소화 실리콘이 개시되어 있는데, 각 수소화 실리콘 층의 800nm ~ 1100nm 파장 범위내의 굴절율이 모두 3을 초과하고, 800nm ~ 1100nm 파장 범위내의 흡광계수는 모두 0.0005 미만이였다. 이러한 고굴절율 수소화 실리콘 층은 당해 회사의 특허 등록된 성막장치 (스퍼터링 증착 시스템)에 의해 실현된다. 당해 스퍼터링 증착 시스템의 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 스퍼터링 증착 시스템에서는, 투입된 수소가스를 플라즈마 여기 소스(PAS)(460)으로 활성화하여 스퍼터링 된 실리콘 재료 (실리콘 타겟) (431)와 중첩시킴으로써, 수소화 실리콘 층이 높은 성막 속도 및 낮은 수소 함유량으로 기판 (420) 위에 성막되도록 한다. 이 기술은 반응성 스퍼터링법에 속한다. 즉 반응성 가스 분위기에서 타겟 (실리콘 타겟)으로 스퍼터링을 진행하면,　타겟은 가스와 반응하여 화합물인 수소화 실리콘을 형성한다. 이러한 기술은 반응성 스퍼터링 원리를 이용하므로, 타겟이 중독 될 수 있다. 즉, 타겟이 수소가스에 의해 쉽게 오염되기에 제조과정이 불안정하게 되는 등의 문제점이 존재한다.
낮은 오프셋 효과를 가지는 필터의 제조에 있어서, 일반적인 스퍼터링 장치에서는 2.5이상의 고굴절율 및 0.0005 미만의 흡광계수를 가지는 수소화 실리콘을 생성할 수 없기에, 복잡한 전용 성막장치를 사용하여야만 한다. 하지만 종래 기술을 이용하여 성막장치를 제조하는 경우, 그 생산 효율이 낮아지고 각 필터 당 코스트가 높아진다.
이상의 문제점을 감안하여 본 발명을 제안한다.
본 발명의 첫번째 목적은, 생산 효율 향상 및 코스트 절감을 실현할 수 있고, 또한 제조된 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막이 높은 굴절율 및 낮은 흡수를 가지는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은, 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 통하여 취득하는, 굴절율이 높고 또한 흡수가 낮은 고굴절율 수소화 실리콘 박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 목적은, 상기 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 고굴절율 재료로 하여 제조되고, 투과율이 높고 중심파장의 오프셋 양이 작고 신호 손실이 적고 또한 SN 비율이 높은 등 장점을 구비한 필터 적층체를 제공하는 것이다.
본 발명의 네번째 목적은, 상기 필터 적층체를 포함한 필터를 제공하는 것이다. 당해 필터는 상기 필터 적층체와 동일한 장점을 구비하고 있기에, 높은 투과율을 가지며 또한 중심파장의 오프셋 양이 작다.
본 발명에 있어서, 상기 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 기술방안을 사용한다.
제 1 국면에 의하면,
(a) Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 활성수소 및 활성산소의 총량중의 활성산소의 비율이 4~99%인 활성수소 및 활성산소를 포함하는 분위기에서, 실리콘 박막으로 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하거나, 또는
활성수소 및 활성질소의 총량중의 활성질소의 비율이 5~20%인 활성수소 및 활성질소를 포함한 분위기에서, 실리콘 박막으로 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는
스텝을 포함하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
스텝 (b)에서, 활성산소의 양이 활성수소 및 활성산소의 총량중의 4~70%를 차지하거나, 또는 활성질소의 양이 활성수소 및 활성질소의 총량중의 5~18%를 차지한다.
바람직하게는, 스텝 (b)에서, 활성산소의 양이 활성수소 및 활성산소의 총량중의 5~20%를 차지하거나, 또는 활성질소의 양이 활성수소 및 활성질소의 총량중의 5~10%를 차지한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 불활성가스 분위기에서, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 수소가스, 산소가스 및 불활성가스의 혼합가스 분위기에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스를 활성화시킴으로써 플라즈마를 생성하여, 플라즈마와 실리콘 박막을 반응시켜 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바, 여기서 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%이며, 바람직하게는 4~70%, 더욱 바람직하게는 5~20%이거나, 또는,
수소가스, 질소가스 및 불활성가스의 혼합가스 분위기에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스를 활성화시킴으로써 플라즈마를 생성하여, 플라즈마와 실리콘 박막을 반응시켜 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바, 여기서 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%이며, 바람직하게는 5~18%, 더욱 바람직하게는 5~10%인
스텝을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
스텝 (a)에서, Si 타겟 스퍼터링 파워는 정격파워의 5%~80%이며, 바람직하게는 20%~80%, 더욱 바람직하게는 40%~80%, 더욱 바람직하게는 40%~70%, 더욱 바람직하게는 50%~70%이며, 및/또는
스텝 (b)에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 실시하는 파워는 정격파워의 5%~80%이며, 바람직하게는 5%~50%, 더욱 바람직하게는 15%~50%, 더욱 바람직하게는 20%~50%이다.
바람직하게는, 전형적인 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP와 같은 플라즈마 여기 소스이고, 스퍼터링 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%인
스텝을 포함한다.
바람직하게는, 다른 전형적인 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP재와 같은 플라즈마 여기 소스이고, 스퍼터링 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%인
스텝을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
회전기구는 회전판, 회전 드럼 및 회전바중의 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
성막 챔버에는 성막 챔버를 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할하기 위한 배플이 설치되고,
스퍼터링 소스는 제 1 챔버내에 설치되고,
반응 소스는 제 2 챔버내에 설치된다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
성막 챔버에는 가스 혼합 챔버가 설치되고,
수소가스, 산소가스 및 아르곤가스는 각각 가스 혼합 챔버에 투입되어 균일하게 혼합 된 후 성막 챔버에 투입되어 활성화되거나, 또는,
수소가스, 질소가스 및 아르곤가스는 각각 가스 혼합 챔버에 투입되어 균일하게 혼합 된 후 성막 챔버에 투입되어 활성화된다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
스텝 (a)에서, 스퍼터링 소스를 ON시키기 전에,
기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시하고, 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10- 3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행하는 바,
바람직하게는, 충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%인,
스텝을 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
스텝 (b)가 완료된 후,
100~300℃의 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링처리를 60~180min동안 실시하는
스텝을 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링처리를 실시하는 스텝은,
1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열하고,
계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지하고,
계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각시키는
스텝을 포함한다.
제 2 국면에 의하면,
상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 통하여 제조되는 고굴절율 수소화 실리콘 박막에 있어서,
800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이 1.46~3.7이며,
800~1100nm 파장 범위내의 흡광계수가 0.0001 미만인
고굴절율 수소화 실리콘 박막을 제공한다.
제 3 국면에 의하면,
복수의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 포함하고,
복수의 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 교대로 성막하여 구성되는 바,
여기서, 상기 저굴절율 박막은, 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이, 800~1100nm 파장 범위내의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮은
필터 적층체를 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 기술방안에 있어서,
상기 저굴절율 박막은 이산화 실리콘 박막이며,
바람직하게는, 상기 저굴절율 박막은, 저굴절율 수소화 실리콘 박막이며, 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이, 800~1100nm 파장 범위내의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮고,
바람직하게는, 필터 적층체의 층수는 10~100 층이며,
바람직하게는, 필터 적층체의 두께는 1~10μm이다.
제 4 국면에 의하면,
상기 필터 적층체를 포함하여 구성되는 필터를 제공한다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명은 하기의 유익한 효과를 구비한다.
(1) 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법에서는, 먼저 마그네트론 스퍼터링법에 따라, Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고, 그 후에 활성수소를 포함하는 분위기에서 수소화 반응을 통하여 수소화 실리콘 박막을 형성한다. 스퍼터링 과정과 반응 과정이 서로 갈라져 상대적으로 독립적인 과정으로 설정되어 있기에, 스퍼터링 과정에서 타겟이 반응 가스에 오염되지 않아 타겟이 중독되는 문제점을 효과적으로 회피할 수 있다. 그리고 활성수소를 포함한 분위기에 소정의 비율의 활성산소 또는 활성질소를 추가함으로써, 수소화 반응과 동시에 산화 반응 또는 질화 반응이 발생하도록 하여, 고굴절율 및 저흡수 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성 할 수 있다. 또한, 당해 방법에 의하면, 생산 효율 향상 및 코스트 절감을 실현할 수 있다.
(2) 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 통하여 제조된 수소화 실리콘 박막은, 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이 1.46~3.7이고, 800~1100nm 파장 범위내의 흡광계수가 0.0001 미만이기에, 박막의 굴절율이 높고 또한 흡수가 적다.
(3) 본 발명에 따르는 필터 적층체는, 상기 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 고굴절율 재료로 하여, 예를 들면 산화 실리콘, 산소함유량이 높은 수소화 실리콘 등과 같은 상기 굴절율이 낮은 저굴절율 재료와 교대로 성막함으로써, 투과율이 높은 필터 적층체를 구성한다. 필터 적층체를 유리 또는 수지와 같은 기판 위에 성막함으로써 광학 간섭박막으로 이루어진 밴드 패스, 롱 패스, 숏 패스 등과 같은 필터를 구성한다. 광선이 큰 각도로 입사하더라도 필터의 중심파장의 오프셋 양이 작고, 또한 넓은 시야각 범위내의 센서의 신호 손실이 적고, SN비가 높은 등 장점이 있기에, 암시기술, 3D 이미징, 3D 모델링, 얼굴 인식, 홍채 인식 및 제스처 인식 등과 같은 낮은 오프셋 효과를 필요로 하는 모든 필터, 센서 시스템에 적용 할 수 있다.
(4) 본 발명에 따르는 필터는, 상기 필터 적층체를 포함하여 구성되기에, 상기 필터 적층체와 동일한 장점을 구비하며, 때문에 투과율이 높고 또한 중심파장의 오프셋 양이 작다.
도 1은 종래 기술의 스퍼터링 증착 시스템 구조의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 반응성 진공 스퍼터링 증착 시스템 구조의 모식도이다.
도 3은, 940nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여 주는 ((a)는, 940nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율에 미치는 영향을 보여 주며, (b)는, 940nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 흡광계수에 미치는 영향을 보여주는) 도면이다.
도 4는, 850nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여 주는 ((a)는, 850nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율에 미치는 영향을 보여 주며, (b)는, 850nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 흡광계수에 미치는 영향을 보여주는) 도면이다.
도 5는, 940nm에서, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율이 질소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여 주는 ((a)는, 940nm에서, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율이 질소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율에 미치는 영향을 보여 주며 (b)는, 940nm에서, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율이 질소함유 수소화 실리콘의 흡광계수에 미치는 영향을 보여 주는) 도면이다.
도 6은, 실시예 28에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는, 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프이다.
도 7은 실시예 28에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는, 중심파장이 850nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프이다.
도 8은 실시예 29에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는, 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프이다.
도 9는 TiO2 필터 적층체를 성막하여 구성되는, 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프이다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다. 당업자라면, 이하의 실시예가 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이지 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것으로 이해하여서는 아니 되는 것이 명확할 것이다. 이하의 실시예에서, 구체적인 조건이 명기되지 않았을 경우, 일반적인 조건 또는 제조업자가 추천하는 조건하에서 실시할 수 있다. 사용되는 시약 또는 기기의 제조업자가 명기되어 있지 않을 경우, 모두 시판되는 일반적인 제품을 사용할 수 있다.
본 발명의 제 1 국면에 의하면,
(a) Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 활성수소 및 활성산소의 총량중의 활성산소의 비율이 4~99%인 활성수소 및 활성산소를 포함하는 분위기에서, 실리콘 박막으로 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하거나, 또는,
활성수소 및 활성질소의 총량중의 활성질소의 비율이 5~20%인 활성수소 및 활성질소를 포함하는 분위기에서, 실리콘 박막으로 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는
스텝을 포함하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 제공한다.
스텝 (a)에서, Si 타겟은 단결정 또는 다결정 형태의 고순도 반도체 실리콘 재료에 의해 형성된다.
기판은 일반적으로 예를 들면 단결정 Si 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
먼저, 마그네트론 스퍼터링법에 따라, Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성한다.
마그네트론 스퍼터링은 물리적 기상 증착법 (Physical Vapor Deposition, PVD)의 일종으로써, 장치의 구조가 간단하고 제어가 용이하며, 성막 면적이 크고 부착력이 강한 등 장점을 구비한다. 마그네트론 스퍼터링은 진공 스퍼터링 증착 장치를 이용하여 실시한다. Si 타겟을 중주파 (MF, Medium Frequency) 또는 고주파 (RF, Radio Frequency)의 음극에 장착하고 진공 챔버에 불활성가스(일반적으로, 예를 들면 아르곤가스를 이용하지만, 이에 한정되지 않음)를 공급한다. 아르곤가스를 이온화시켜 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링되게 함으로써 실리콘 박막을 형성한다.
스텝 (b)에서, 활성수소는 활성수소가스를 이용하여 얻을 수 있다. 활성수소의 원자 및 분자 형태는 모두 플라즈마중에 존재하는 것으로 알려져 있으며, 활성수소는 보다 강한 화학 활성을 가지고 있기에 Si와 작용하여 Si- H결합을 형성 할 수 있다.
또한, 활성산소는 활성화 산소가스를 이용하여 얻을 수 있으며, Si-O 결합을 형성 할 수 있다. 활성질소는 활성화 질소가스를 이용하여 얻을 수 있으며, Si-N결합을 형성 할 수 있다.
바람직하게는, 고주파 (RF) 또는 ICP(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer, 유도 결합 플라즈마)와 같은 플라즈마 여기 소스를 이용하여 수소가스 및 산소가스를 여기시키거나, 또는 수소가스 및 질소가스를 여기시킴으로써, 활성수소 및 활성산소를 얻거나 또는 활성수소 및 활성질소를 얻어서 실리콘과 반응시켜 산소함유 수소화 실리콘 또는 질소함유 수소화 실리콘을 얻을 수 있다.
수소화 실리콘의 산소함유량 또는 질소함유량은 박막의 굴절율 및 흡수에 중요한 영향을 미친다. 때문에 고굴절율 및 저흡수 수소화 실리콘 박막을 얻기 위하여서는 수소화 실리콘의 산소함유량 또는 질소함유량을 제어 할 필요가 있다.
스텝 (b)에서, 활성수소 및 활성산소를 포함하는 분위기에서 실리콘 박막으로 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성 할 때, 활성수소 및 활성산소의 총량중의 활성산소의 비율이 4~99%가 되도록 제어한다. 예를 들면, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 및 99% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값일 수 있다.
스텝 (b)에서, 활성수소 및 활성질소를 포함한 분위기에서 실리콘 박막으로 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성 할 때, 활성수소 및 활성질소의 총량중의 활성질소의 비율이 5~20%가 되도록 제어한다. 예를 들면, 5%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 15%, 16%, 18% 및 20% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값일 수 있다.
활성수소 및 활성산소 중의 활성산소의 비율을 조절함으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막의 산소 함유량을 제어하여, 800~1100nm에서의 굴절율이 1.46~3.7이며, 흡광계수가 0.0001 미만인 고굴절율 및 저흡수 수소화 실리콘 박막을 얻을 수 있다. 활성수소 및 활성질소 중의 활성질소의 비율을 조절함으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막의 질소함유량을 제어하여, 800~1100nm에서의 굴절율이 3.0~3.3이며, 흡광계수가 0.0001 미만인 고굴절율 및 저흡수 수소화 실리콘 박막을 얻을 수 있다.
활성산소/활성질소의 함유량이 너무 낮으면 제어하기 어려워진다. 또한, 활성질소의 함유량이 너무 높으면, 굴절율이 높아지지만, 흡광계수도 커지므로 원하는 막층을 얻을 수 없다.
실리콘 박막을 형성 한 후, 수소화 반응을 통하여 수소화 실리콘 박막을 얻는다. 그리고 수소화 반응과 동시에 어느 정도의 산화 반응 또는 질화 반응이 발생하기에 고굴절율 및 저흡수 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성할 수 있다.
당해 과정은 상기 스텝 (a)와 동일한 진공 스퍼터링 증착 장치에서 이루어지는것이 바람직하다. 그러나, 이 두 과정은 개별적으로 진행된다.
종래 기술에서, 수소화 실리콘을 얻는 방법은 반응성 스퍼터링법을 채용하고 있는데, 스퍼터링과 반응이 동시에 진행된다. 반응 가스의 분위기에서 타겟을 스퍼터링하기에, 타겟이 수소가스에 의해 쉽게 오염되어, 제조가 불안정하게 되는 등 문제점을 가지고 있다.
본 발명에 있어서, 성막 챔버는 배플에 의해 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할되고, 스퍼터링 소스는 제 1 챔버내에 설치되고, 반응 소스는 제 2 챔버내에 설치된다. 본 실시예중의 분할이란 완전히 독립 및 밀봉 된 상태를 의미하는 것이 아니라, 회전기구의 회전에 의해 회전기구 위의 기판을 제 1 챔버에 반입하여 스퍼터링을 실시하고, 스퍼터링이 완료 된 후, 제 2 챔버에 반입하여 혼합가스와 반응시킨다. 본 발명에서는, 배플을 통하여 스퍼터링 소스와 반응 소스를 물리적으로 구획하고, 스퍼터링 소스와 반응 소스를 설치 시, 가급적 스퍼터링 소스의 위치와 반응 소스의 위치 사이의 거리를 크게 함으로써 상대적인 독립을 실현하여, 스퍼터링 과정에서 타겟이 반응 가스에 의해 오염되지 않도록 하여 타겟이 중독되는 문제점을 효과적으로 회피할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 먼저 마그네트론 스퍼터링법에 따라, Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고, 그 후에 활성수소를 포함하는 분위기에서 수소화 반응을 통하여 수소화 실리콘 박막을 형성한다. 스퍼터링 과정과 반응 과정이 서로 갈라져 상대적으로 독립적인 과정으로 설정되어 있기에, 스퍼터링 과정에서 타겟이 반응 가스에 오염되지 않아 타겟이 중독되는 문제점을 효과적으로 회피할 수 있다. 그리고 활성수소를 포함한 분위기에 소정의 비율의 활성산소 또는 활성질소를 추가함으로써, 수소화 반응과 동시에 산화 반응 또는 질화 반응이 발생하도록 하여, 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성 할 수 있다. 당해 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막은 높은 굴절율 및 낮은 흡수를 가진다. 또한, 당해 방법은 일반적인 구조가 간단한 진공 스퍼터링 증착 장치 또는 시스템에 의해 실현 할 수 있으므로, 생산 효율을 높이고 생산 코스트를 절감 할 수 있다.
바람직하게는, 스텝 (b)에서, 활성산소의 양이 활성수소 및 활성산소의 총량중의 4~70%를 차지하거나, 또는 활성질소의 양이 활성수소 및 활성질소의 총량중의 5~18%를 차지한다.
더욱 바람직하게는, 스텝 (b)에서, 활성산소의 양이 활성수소 및 활성산소의 총량중의 5~20%를 차지하거나, 또는 활성질소의 양이 활성수소 및 활성질소의 총량중의 5~10%를 차지한다.
활성수소 및 활성산소/활성질소 중의 활성산소/활성질소의 비율을 최적화함으로써 수소화 실리콘의 산소 함유량/질소함유량을 제어하여, 낮은 산소 함유량/질소함유량을 구비하는 수소화 실리콘 박막이 더욱 높은 굴절율 및 더욱 낮은 흡수를 가지도록 할 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 불활성가스 분위기에서, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 수소가스, 산소가스 및 불활성가스의 혼합가스 분위기에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스를 활성화시킴으로써 플라즈마를 생성하여, 플라즈마와 실리콘 박막을 반응시켜 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바, 여기서 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%이며, 바람직하게는 4~70%, 더욱 바람직하게는 5~20%이거나, 또는,
수소가스, 질소가스 및 불활성가스의 혼합가스 분위기에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스를 활성화시킴으로써 플라즈마를 생성하여, 플라즈마와 실리콘 박막을 반응시켜 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바, 여기서 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%이며, 바람직하게는 5~18%, 더욱 바람직하게는 5~10%인
스텝을 포함한다.
일반적으로, 불활성가스는 아르곤가스이지만, 이에 한정되지 않는다.
당해 스텝은, 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치내에서 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 아르곤가스의 플라즈마를 이용하여 단결정 또는 다결정 형태의 반도체 실리콘 재료에 대하여 스퍼터링을 실시 함으로써, 실리콘 재료가 나노 레벨의 사이즈로 유리 기판 위에 성막되도록 할 수 있다. 그리고 ICP 또는 RF 기능을 구비하는 반응 소스를 이용하여, 비율이 다른 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스의 혼합가스 또는 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스의 혼합가스를 투입하여 플라즈마를 생성함으로써, 실리콘 재료에 대하여 수소 산화 또는 수소 질화 처리를 실시하여, 최종적으로 소정의 함유량을 구비하는 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
여기서, 성막 챔버에는 가스 혼합 챔버가 설치되고, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 각각 가스 혼합 챔버에 투입되어 균일하게 혼합 된 후 성막 챔버에 투입되어 활성화되거나, 또는 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스가 각각 가스 혼합 챔버에 투입되어 균일하게 혼합 된 후 성막 챔버에 투입되어 활성화 된다. 본 발명에서는, 가스 혼합 챔버를 설치함으로써, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 분산시켜 균일하게 혼합시킬 수 있기에, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 진행 시, 더욱 좋은 효과를 얻을 수 있으며, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 혼합되지 않은 상태에서 직접 투입되는 경우에 발생하는 활성화 효과가 불균일한 현상을 회피 할 수 있다.
수소가스, 산소가스 및 불활성가스의 혼합가스를 투입 시, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%이며, 예를 들면, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 및 99% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이며, 바람직하게는 예를 들어 4~70%, 더욱 바람직하게는 예를 들어 5~20%이다.
수소가스, 질소가스 및 불활성가스의 혼합가스를 투입 시, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%이며, 예를 들면, 5%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 15%, 16%, 18% 및 20% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이며, 바람직하게는 예를 들어 5~18%, 더욱 바람직하게는 예를 들어 5~10%이다.
투입된 산소가스 또는 질소가스가 너무 적으면 제어하기 어려워진다. 또한 질소가스의 체적이 너무 크면 굴절율이 높아지지만, 흡광계수가 커져 원하는 막층을 얻을 수 없다.
고굴절율 수소화 실리콘 박막을 성막 할 때, 소량의 산소가스 또는 질소가스를 충전함으로써 막층의 흡광계수를 낮추고, 막층의 투과율을 높일 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 스텝 (a)에서, Si 타겟 스퍼터링 파워는 정격파워의 5%~80%이며, 바람직하게는 20%~80%, 더욱 바람직하게는 40%~80%, 더욱 바람직하게는 40%~70%, 더욱 바람직하게는 50%~70%이다.
Si 타겟 스퍼터링 정격파워는 예를 들면 15KW이며, 이러한 경우, 스텝 (a)에서, Si 타겟 스퍼터링 파워는, 일반적으로 예를 들면 0.75KW, 1.5KW, 3KW, 6KW, 7KW, 8KW , 9KW, 10KW, 11KW 및 12KW 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 스텝 (b)에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 실시하는 파워는 정격파워의 5%~80%이며, 바람직하게는 5%~50%, 더욱 바람직 15%~50%, 더욱 바람직하게는 20%~50%이다.
RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 실시하는 파워는 일반적으로 ICP 또는 RF 기능을 구비하는 반응 소스의 파워를 말한다. 반응 소스의 정격파워는 예를 들면 10KW이며, 이러한 경우, 반응 소스 파워는, 일반적으로 예를 들면 0.5KW, 1KW, 2KW, 3KW, 4KW, 5KW, 6KW, 7KW 및 8KW중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다.
스퍼터링 파워 및 반응 파워를 조절하는 것을 통하여 박막의 굴절율 및 흡수에 대하여 일정한 영향을 미칠 수 있기에, 고굴절율 및 저흡수 박막을 얻기 위하여 상황에 따라 스퍼터링 파워 및 반응 파워 등과 같은 파라미터를 조절할 필요가 있다. 여기서 주의해야 할 것은, 서로 다른 장치의 파라미터의 구체적인 값이 장치마다 조금씩 틀리기에 실제 정황에 맞추어 조절하면 된다.
바람직하게는, 전형적인 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP와 같은 플라즈마 여기 소스이고, 스퍼터링 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%인
스텝을 포함한다.
스퍼터링 소스의 정격파워는 예를 들면 15KW이며, 이러한 경우, 스퍼터링 소스 파워는, 일반적으로 예를 들면 0.75KW, 1.5KW, 3KW, 6KW, 7KW, 8KW, 9KW, 10KW, 11KW 및 12KW 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다. 반응 소스의 정격파워는 예를 들면 10KW이며, 이러한 경우, 반응 소스 파워는, 일반적으로 예를 들면 0.5KW, 1KW, 2KW, 3KW, 4KW, 5KW, 6KW, 7KW 및 8KW 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다. 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는, 예를 들면 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 및 99% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이다.
투입된 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 체적 퍼센트는, 각 가스의 유량 (sccm)을 조절는 것을 통하여 실현할 수 있다.
또한 전형적인 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시하고, 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10- 3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행하고, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하며,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP와 같은 플라즈마 여기 소스이고,
(c) 100~300℃의 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막을 어닐링처리를 60~180min동안 실시하는 바, 구체적으로, 1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열한 다음 계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지하고, 계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출하는데,
여기서 충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%인
스텝을 포함한다.
본 발명에서, 소정의 어닐링 프로세스 및 파라미터를 사용하여 산소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링 처리를 실시하고 있는데, 소정의 가열 속도, 냉각 속도, 어닐링 시간 등과 같은 파라미터를 한정하고 있기에, 그 구조 및 광학 특성의 향상 및 열적 안정성 확보에 유리하다.
바람직하게는, 전형적인 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP와 같은 플라즈마 여기 소스이고, 스퍼터링 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%인
스텝을 포함한다.
스퍼터링 소스의 정격파워는 예를 들면 15KW이며,이러한 경우, 스퍼터링 소스 파워는, 일반적으로 예를 들면 0.75KW, 1.5KW, 3KW, 6KW, 7KW, 8KW, 9KW, 10KW, 11KW 및 12KW 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다. 반응 소스의 정격파워는 예를 들면 10KW이며, 이러한 경우, 반응 소스 파워는, 일반적으로 예를 들면 1.5KW, 2KW, 3KW, 4KW, 5KW, 6KW, 7KW 및 8KW 중 임의의 하나의 값 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이지만, 이에 한정되지 않는다. 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는, 예를 들면 5%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 15%, 16%, 18% 및 20% 중 어느 하나의 값, 또는 임의의 두 값 사이의 범위 내의 값이다.
투입된 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 체적 퍼센트는, 각 가스의 유량 (sccm)을 조절하는 것을 통하여 실현할 수 있다.
또한 전형적인 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은,
(a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시하고, 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10- 3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행하고, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
(b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP와 같은 플라즈마 여기 소스이고,
(c) 100~300℃의 소둔로내에서, 질소함유 수소화 실리콘 박막을 어닐링처리를 60~180min동안 실시하는 바, 구체적으로, 1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열한 다음 계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지하고, 계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출하는데,
여기서 충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 충돌 정격파워는 예를 들면 10KW이지만, 본 실시예에 따르는 충돌 파워는 예를 들면 0.5~8KW 인
스텝을 포함한다.
본 발명에서, 소정의 어닐링 프로세스 및 파라미터를 사용하여 질소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링 처리를 실시하고 있는데, 소정의 가열 속도, 냉각 속도, 어닐링 시간 등과 같은 파라미터를 한정하고 있기에, 그 구조 및 광학 특성의 향상 및 열적 안정성 확보에 유리하다.
이러한 전형적인 산소함유 수소화 실리콘 박막 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 반응성 진공 스퍼터링 증착 시스템을 이용하여 실시 할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 반응성 진공 스퍼터링 증착 시스템의 구조의 모식도이다.
도 2를 참조하여, 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조 과정을 설명한다.
A. 회전기구(200) 위에, 깨끗한 기판 (100)을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
B. 회전기구 (200)를 성막 챔버(500) 내에서 정속 회전시킨다.
C. 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10- 3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행한다. 제 1 챔버의 스퍼터링 소스(300)를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 (100) 위에 스퍼터링 되도록 한다.
D. 회전기구 (200)의 회전을 통하여 기판 (100)이 제 2 챔버의 반응 소스 (RF/ICP)의 구역에 반입된다. 스퍼터링 소스(300)와 반응 소스(400)는 배플(600)에 의해 구획된다.
E. 반응 소스(400)의 구역에 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버(700) 내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판 (100)을 향하여 고속 운동을 시켜여, 최종적으로 기판(100) 위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막으로 합성된다.
F. 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막을 1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열한다. 계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지한다. 계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
스퍼터링 소스의 파워 파라미터 범위는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워 파라미터 범위는 정격파워의 5%~80%이며, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~99%이다. 충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%이다. 회전기구 (200)는 회전판, 회전 드럼 및 회전바 중 어느 하나라도 좋다.
도 2를 참조하여, 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조 과정을 설명한다.
A. 회전기구(200) 위에, 깨끗한 기판 (100)을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
B. 회전기구 (200)를 성막 챔버(500) 내에서 정속 회전시킨다.
C. 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10- 3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행한다. 제 1 챔버의 스퍼터링 소스(300)를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 (100) 위에 스퍼터링 되도록 한다.
D. 회전기구 (200)의 회전을 통하여 기판 (100)이 제 2 챔버의 반응 소스 (RF/ICP)의 구역에 반입된다. 스퍼터링 소스(300)와 반응 소스(400)는 배플(600)에 의해 구획된다.
E. 반응 소스(400)에 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판 (100)을 향하여 고속 운동을 시켜여, 최종적으로 기판(100) 위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막으로 합성된다.
F. 소둔로내에서, 질소함유 수소화 실리콘 박막을 1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열한다. 계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지한다. 계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
스퍼터링 소스의 파워 파라미터 범위는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워 파라미터 범위는 정격파워의 5%~80%이며, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 5~20%이다. 충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%이다. 회전기구 (200)는 회전판, 회전 드럼 및 회전바 중 어느 하나라도 좋다.
유리 기판은 회전기구의 구형 돔에 배열 장착되어, 회전기구의 구형 돔의 회전에 따라 회전 속도 조절 가능하게 반 시계 방향으로 회전 한다. 성막 대상의 기판이 스퍼터링 소스를 지날 때 한층의 얇은 실리콘 막이 성막 되고, 그 후에 반응 소스에 까지 회전하면, 수소, 산소 및 아르곤 또는 수소, 질소 및 아르곤의 이온 및 전자 등으로 구성된 플라즈마에 의해 원하는 특성을 구비한 광학 박막으로 합성된다. 고굴절율 박막을 제조 할 때, 반응 소스의 구역에 충전 된 혼합가스 중의 수소가스 및 산소가스, 수소가스 및 질소가스의 비율(유량)을 조절함으로써, 800~1100nm에서의 최저 굴절율이 1.46~3.7 사이에서 점차적으로 변화하고 흡광계수가 0.0001 미만인 박막을 제조 할 수 있다. 반응 소스의 구역에 충전 된 가스가 산소가스의 비율이 높은 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스의 혼합가스, 또는 순수한 산소가스, 수소가스 및 아르곤가스의 혼합가스인 경우, 800~1100nm에서의 굴절율이 1.46~1.7 사이에서 점차적으로 변화하고 흡광계수가 0.0001 미만인 박막을 제조 할 수 있다.
여기서 말하고 싶은 것은, 반응 소스의 혼합가스 중의 산소가스 또는 질소가스의 비율은 중요한 파라미터이기에, 고굴절율 및 흡수가 적은 박막을 얻기 위하여, 상황에 따라 스퍼터링 파워 및 반응 파워 등과 같은 파라미터를 조절할 필요가 있다. 서로 다른 장치의 파라미터의 구체적인 값은 장치마다 조금씩 다르다.
고굴절율 수소화 실리콘 박막을 형성 할 때, 소량의 산소가스 또는 질소가스를 충전함으로써 막층의 흡광계수를 낮추고 또한 다층막의 투과율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 국면에 의하면, 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 통하여 취득하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막을 제공한다.
당해 고굴절율 수소화 실리콘 박막은 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이 1.46~3.7이며, 800~1100nm 파장 범위내의 흡광계수는 0.0001 미만이다.
본 발명의 제 3 국면에 의하면, 복수의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 포함하고, 복수의 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 교대로 성막하여 구성되는 필터 적층체를 제공한다.
저굴절율 박막은, 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이, 800~1100nm 파장 범위에서 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮은 박막을 말한다.
바람직한 일 실시형태에 의하면, 저굴절율 박막은 이산화 실리콘 박막이다.
이산화 실리콘 박막은 그 굴절율이 일반적으로 1.46~1.50이며, 저굴절율 박막에 해당되며, 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 교대로 성막되어 필터 적층체를 구성한다.
바람직한 일 실시형태에 의하면, 저굴절율 박막은 저굴절율 수소화 실리콘 박막이다.
저굴절율 수소화 실리콘 박막에 있어서의 저굴절율이란, 상대적인 양이며, 막 적층구조에 있어서, 당해 수소화 실리콘 박막의 굴절율이 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮은 것을 말한다. 예를 들면, 본 발명에 따르는 방법을 통하여 제조된 수소화 실리콘 박막의 굴절율이 3인 경우, 저굴절율 수소화 실리콘 박막은 굴절율이 3보다 낮은 모든 수소화 실리콘 박막을 포함하며, 일반적인 방법을 통하여 제조되는 수소화 실리콘 박막일 수도 있고, 본 발명에 따르는 방법을 통하여 제조되는 산소함유량이 높은 수소화 실리콘 박막 일 수 있다.
바람직하게는, 필터 적층체의 층수가 10~100 층이다.
바람직하게는, 필터 적층체의 두께가 1~10μm이다.
필터 적층체는, 고굴절율 층으로 사용되는 복수의 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 층을 포함하고, 복수의 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 층을 교대로 성막하여 구성된다. 일반적으로, 필터 적층체는 (고/저)n, (고/저)n 고 또는 저 (고/저)n의 순서로 성막 된 복수의 수소화 실리콘 층과 복수의 저굴절율 층으로 구성된다. 일반적으로, 필터 적층체는 총 10 내지 100 층을 포함한다. 즉, 5 ≤ n ≤ 50이다. 일반적인 경우, 각 수소화 실리콘 층 및 저굴절율 층의 두께는 3~300nm이며, 필터 적층체의 두께는 1~10μm이다. 일반적으로, 층수 및 두께는 구체적인 광학 설계에 따라 결정하도록 한다.
본 발명의 제 4 국면에 의하면, 상기 필터 적층체를 포함하여 구성된 필터를 제공한다.
일반적으로, 필터는, 예를 들면 밴드 패스 필터, 롱 패스 필터 또는 숏 패스 필터이지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따르는 필터 적층체는, 상기 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 고굴절율 재료로 하여, 예를 들면 산화 실리콘, 산소함유량이 높은 수소화 실리콘 등과 같은 상기 굴절율이 낮은 굴절율 재료와 교대로 성막함으로써, 투과율이 높은 필터 적층체를 구성한다. 필터 적층체를 유리 또는 수지와 같은 기판 위에 성막함으로써 광학 간섭박막으로 이루어진 밴드 패스, 롱 패스, 숏 패스 등과 같은 필터를 구성한다. 광선이 큰 각도로 입사하더라도 필터의 중심파장의 오프셋 양이 작고, 또한 넓은 시야각 범위내의 센서의 신호 손실이 적고, SN 비가 높은 등 장점이 있기에, 암시기술, 3D 이미징, 3D 모델링, 얼굴 인식, 홍채 인식 및 제스처 인식 등과 같은 낮은 오프셋 효과를 필요로 하는 모든 필터, 센서 시스템에 적용 할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 이 실시예들은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 그 어떤 형식으로 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명에 따르는 각 재료는 시판되는 것이다.
각 실시예중의 고굴절율 산소함유/질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은, OPTORUN TAIWAN CO. , LTD 사의 NSP1650 스퍼터 증착 시스템 (도 2)을 이용하여 실시하며, 기판은 유리 기판이다.
실시예 1
고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
실시예 2
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 14%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 3
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 23%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 4
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 58%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 5
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 62%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 6
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 67%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 7
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 71%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 8
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (c)중에서, 스퍼터링 소스의 파워는 6KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 9
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (c)중에서, 스퍼터링 소스의 파워는 12KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 10
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (c)중에서, 스퍼터링 소스의 파워는 1KW이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 11
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (c)중에서, 스퍼터링 소스의 파워는 20KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 12
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 0.5KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 13
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 5KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 14
상기 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 10KW이고, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하다.
실시예 15
고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 160℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 3min이며, 충돌 파워는 2.3KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막을 10℃/min의 가열 속도로 200℃에 도달 할 때까지 30min동안 가열한다. 계속하여 200℃를 30min동안 항온 유지한다. 계속하여 15℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
실시예 16
고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 1min이며, 충돌 파워는 0.6KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막을 2℃/min의 가열 속도로 100℃에 도달 할 때까지 60min동안 가열한다. 계속하여 100℃를 120min동안 항온 유지한다. 계속하여 10℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
실시예 17
고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 5min이며, 충돌 파워 4KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 산소함유 수소화 실리콘 박막을 15℃/min의 가열 속도로 300℃에 도달 할 때까지 40min동안 가열한다. 계속하여 300℃를 80min동안 항온 유지한다. 계속하여 30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
비교예 1
이산화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 상기 스텝 (e)중에서, 수소가스는 투입하지 않고, 산소가스 및 아르곤가스만을 투입하며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이산화 실리콘 박막을 형성한다.
실험예 1
실시예 1~21 및 비교예 1에 따르는 방법을 통하여 제조된 산소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여, 940nm에서 굴절율 및 흡광계수의 측정을 실시했다. 이 측정은 당해 기술분야의 통상의 방법을 통하여 실시했다.
그 측정 결과를 표 1에 보여준다.
표 1
Figure 112019042498528-pct00001
표 1로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법 (수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 4~99%)을 통하여 제조되는 산소함유 수소화 실리콘 박막은 940nm에서의 절율이 1.46~3.7이다.
도 3은, 940nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여준다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율은 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 영향을 주고 있으며, 산소가스의 비율이 증가됨에 따라 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수가 점차적으로 낮아진다. 산소가스의 비율이 제일 커서 100%에 도달 할 경우, 즉 비교예 1에 해당되는 경우, 수소가스가 존재하지 않기에 낮은 굴절율을 가지는 이산화 실리콘 박막이 형성된다.
실시예 10인 경우, 실시예 1과 비교하여, 스퍼터링 소스의 파워가 작고, 실시예 11인 경우, 실시예 1과 비교하여, 스퍼터링 소스의 파워가 크며, 실시예 14인 경우, 실시예 1과 비교하여, 반응 소스의 파워가 크며, 그 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 당해 시스템은 실시예 1의 스퍼터링 파라미터를 사용하면 더욱 좋은 효과를 얻을 수 있다.
실시예 15~17인 경우, 실시예 1과 비교하여, 기재 온도에 대한 제한 및 어닐링 프로세스에 대한 제한을 추가하였는데, 이는 굴절율 및 안정성 향상에 유리하다.
도 4는, 850nm에서, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여준다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 비율이 850nm에서 산소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 대한 영향은 940nm에서의 결과와 유사하다.
실시예 18
고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 3KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트이 5%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
실시예 19
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 8%이며, 다른 스텝 및 파라미터 실시예 18과 동일하다.
실시예 20
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 12%이며, 다른 스텝 및 파라미터 실시예 18과 동일하다.
실시예 21
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 20%이며, 다른 스텝 및 파라미터 실시예 18과 동일하다.
실시예 22
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 1.5KW이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 18과 동일하다.
실시예 23
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 5KW이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 18과 동일하다.
실시예 24
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 반응 소스의 파워는 10KW이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 18과 동일하다.
실시예 25
고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 160℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 3min이며, 충돌 파워는 2.3KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 질소함유 수소화 실리콘 박막을 10℃/min의 가열 속도로 200℃에 도달 할 때까지 30min동안 가열한다. 계속하여 200℃를 30min동안 항온 유지한다. 계속하여 15℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
실시예 26
고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 100℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 1min이며, 충돌 파워는 0.6KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 질소함유 수소화 실리콘 박막을 2℃/min의 가열 속도로 100℃에 도달 할 때까지 60min동안 가열한다. 계속하여 100℃를 120min동안 항온 유지한다. 계속하여 10℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
실시예 27
고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법은 하기의 스텝을 포함한다.
(a) 회전기구 위에, 깨끗한 기판을 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착한다.
(b) 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시킨다.
(c) 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 기재 온도가 300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시한다. 여기서 충돌 세척 시간은 5min이며, 충돌 파워 4KW이다. 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa가 될 때까지 배기를 진행한다. 스퍼터링 소스를 ON시키고 스퍼터링 소스의 파워를 8KW로 설정하고, 아르곤가스를 투입하여 아르곤가스를 이온화시킴으로써 플라즈마를 생성하여 전기장 및 자기장의 작용하에서 고순도의 실리콘 타겟에 충돌시켜 실리콘 재료가 기판 위에 스퍼터링 되도록 한다.
(d) 회전기구의 회전을 통하여 기판을 반응 소스 구역에 반입한다.
(e) 반응 소스를 ON시키고 반응 소스의 파워를 2KW로 설정하고, 반응 소스의 구역에, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트가 6%가 되도록 가스 유량을 조절하면서 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스를 투입하여, 수소가스, 질소가스 및 아르곤가스가 가스 혼합 챔버내에서 균일하게 혼합 된 후 토출하여 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 전기장의 작용하에서 기판을 향해 고속 운동시켜, 최종적으로 기판위의 실리콘 박막과 반응시킴으로써 질소함유 수소화 실리콘 박막을 형성한다.
(f) 소둔로내에서, 질소함유 수소화 실리콘 박막을 15℃/min의 가열 속도로 300℃에 도달 할 때까지 40min동안 가열한다. 계속하여 300℃를 80min동안 항온 유지한다. 계속하여 30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하여 반출한다.
비교예 2
위의 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스텝 (e)중에서, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트는 23%이며, 기타 다른 스텝 및 파라미터는 실시예 18과 동일하다.
실험예 2
실시예 18~27 및 비교예 2에 따르는 방법을 통하여 제조된 질소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여, 굴절율 및 흡광계수의 측정을 실시했다. 구체적인 측정 방법은 실험예 1과 동일하다.
그 측정 결과를 표 2에 보여준다.
표 2
Figure 112019042498528-pct00002
표 2로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법 (수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율이 5~20%)을 통하여 제조되는 질소함유 수소화 실리콘 박막은 940nm에서의 굴절율이 3.0~3.3이기에, 고굴절율 및 저흡수 박막을 취득할 수 있다고 이해 할 수 있다.
도 5는, 940nm에서, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율이 질소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 미치는 영향을 보여준다.
도 5에 도시한 바와 같이, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스중의 질소가스의 비율은 질소함유 수소화 실리콘 박막의 굴절율 및 흡광계수에 영향을주고 있으며, 질소가스의 비율이 증가됨에 따라 수소화 실리콘 박막의 굴절율은 낮아지지만 흡광계수는 점차적으로 높아지며, 질소가스의 비율이 20%를 초과하면 흡광계수의 상승이 더욱 명확해진다.
비교예 2인 경우, 실시예 18과 비교하여, 투입된 수소가스 및 질소가스의 총합중의 질소가스의 체적 퍼센트가 23%로 되어 있으며, 굴절율은 높지만 흡광계수도 높아, 요구를 만족시킬 수 없다.
실시예 22, 실시예 23인 경우, 실시예 18과 비교하여, 반응 소스의 파워가 틀리지만, 굴절율 및 흡광계수는 거의 차이가 없고, 실시예 24인 경우, 실시예 18과 비교하여, 반응 소스의 파워가 크지만, 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 당해 스퍼터링 증착 시스템에서는, 실시예 18의 스퍼터링 파라미터를 사용하는 것이 더욱 좋은 효과를 얻을 수 있다.
실시예 25인 경우, 실시예 18과 비교하여, 기재 온도에 대한 제한 및 어닐링 프로세스에 대한 제한을 추가하였느데, 이는 안정성 향상에 유리하다.
실시예 28
필터 적층체는, 복수의 실시예 1에 따르는 고굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막과 복수의 SiO2 박막을 포함하고, 복수의 실시예 3에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 SiO2 박막을 교대로 성막하여 구성된다. 여기서, 실시예 3에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 두께는 100nm이며, SiO2 박막의 두께는 200nm이며, 필터 적층체의 두께는 5μm이다.
실시예 29
필터 적층체는, 복수의 실시예 18에 따르는 고굴절율의 질소함유 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막 (실시예 7)을 포함하고, 양자를 교대로 성막하여 구성된다. 여기서, 고굴절율 질소함유 수소화 실리콘 박막의 두께는 100nm이고, 저굴절율 산소함유 수소화 실리콘 박막의 두께는 100nm이며, 필터 적층체의 두께는 3μm이다.
실험예 3
실시예 28에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프를 도 6에 도시한다.
실시예 28에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는 중심파장이 850nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프를 도 7에 도시한다.
실시예 29에 따르는 필터 적층체를 성막하여 구성되는 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프를 도 8에 도시한다.
TiO2 필터 적층체를 성막하여 구성되는 중심파장이 940nm인 대역통과 필터에 0~30˚ 입사 시의 실측 스펙트럼 그래프를 도 9에 도시한다.
이상의 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 도 6인 경우, 오프셋 양이 14nm미만이며, 최대 투과율은 94%를 넘는다. 도 7인 경우, 오프셋 양이 11nm미만이며, 최대 투과율은 94%를 넘는다. 도 8인 경우, 오프셋 양이 12nm 미만이며, 최대 투과율은 94%를 넘는다.
TiO2, Ta2O5, Nb2O5 등을 이용하여 설계한 전통적인 고굴절율 940nm 대역통과 필터인 경우, 그 중심파장의 각도 변화에 대한 오프셋 양이 크고 (약 30nm), 박막의 총 두께도 두껍기 ( 본 발명의 두께의 2~3 배) 때문에 생산 효율이 낮다. 도 9에 도시된 내용과 비교 해 보면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 재료를 이용하여 성막하여 구성되는 필터는 더욱 좋은 스펙트럼 특성을 가진다.
(1) 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법에 있어서, 스퍼터링 과정과 반응 과정이 서로 갈라져 상대적으로 독립적인 과정으로 설정되어 있기에, 스퍼터링 과정에서 타겟이 반응 가스에 오염되지 않아 타겟이 중독되는 문제점을 효과적으로 회피할 수 있다. 이 방법에 의하면, 생산 효율 향상 및 코스트 절감을 실현할 수 있다. 또한, 제조된 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막은 높은 굴절율 및 낮은 흡수를 구비한다.
(2) 본 발명에 따르는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법을 통하여 제조된 수소화 실리콘 박막은, 그 박막의 굴절율이 높고 흡수가 낮다.
(3) 본 발명에 따르는 필터 적층체는, 상기 산소함유 또는 질소함유 수소화 실리콘 박막을 고굴절율 재료로 하여 제조되며, 투과율이 높고, 중심파장의 오프셋 양이 작고, 신호 손실이 적고, 또한 SN 비가 높은 등 장점을 구비한다.
(4) 본 발명에 따르는 필터는, 상기 필터 적층체를 포함하여 구성되기에, 상기 필터 적층체와 동일한 장점을 구비하며, 때문에 제조된 필터는 투과율이 높고, 또한 중심파장의 오프셋 양이 작다.
이상, 구체적인 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 보정을 실시 할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 때문에, 첨부된 특허 청구 범위에는, 본 발명의 범위에 속하는 이러한 모든 변경 및 수정이 포함된다.
100 기판
200 회전기구
300 스퍼터링 소스
400 반응 소스
500 성막 챔버
600 배플
700 가스 혼합 챔버

Claims (16)

  1. (a) Si 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
    b)수소가스, 산소가스 및 불활성가스의 혼합가스 분위기에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스를 활성화시킴으로써 플라즈마를 생성하여, 플라즈마와 실리콘 박막을 반응시켜 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바, 여기서 수소가스 및 산소가스의 혼합가스중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~23%인 스텝을 포함하되, 스텝 (a)에서, Si 타겟 스퍼터링 파워는 정격파워의 5%~80%이고; 스텝 (b)에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 실시하는 파워는 정격파워의 5%~80%이며,
    상기 산소함유 수소화 실리콘 박막의 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율은 3.0~3.7이며, 800~1100nm 파장 범위내의 흡광계수가 0.0001 미만인 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    스텝 (b)에서, 활성산소의 양이 활성수소 및 활성산소의 총량중의 5~20%를 차지하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    스텝 (a)에서, 불활성가스 분위기에서, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    스텝 (a)에서, Si 타겟 스퍼터링 파워는 정격파워의 50%~70%이며, 스텝 (b)에서, RF 또는 ICP를 이용하여 혼합가스에 대하여 활성화를 실시하는 파워는 정격파워의 20%~50%인 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (a) 반응성 진공 스퍼터링 증착 장치의 회전기구 위에, 깨끗한 기재를 그 성막면이 타겟을 향하도록 장착하고, 회전기구를 성막 챔버내에서 정속 회전시키며,
    성막 챔버내의 진공도가 10-3Pa을 넘으면, 스퍼터링 소스를 ON시키고 아르곤가스를 투입하여, Si 타겟을 이용한 MF 마그네트론 스퍼터링을 통하여 기판에 Si를 성막하여 실리콘 박막을 형성하고,
    (b) 회전기구의 회전을 통하여 기재가 반응 소스 구역에 반입되면, 반응 소스를 ON시키고 수소가스, 산소가스 및 아르곤가스를 투입하여 플라즈마를 생성하여 실리콘 박막과 반응시킴으로써 산소함유 수소화 실리콘 박막을 형성하는 바,
    여기서 반응 소스는 RF 또는 ICP재와 같은 플라즈마 여기 소스이고, 스퍼터링 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 반응 소스의 파워는 정격파워의 5%~80%이고, 투입된 수소가스 및 산소가스의 총합중의 산소가스의 체적 퍼센트는 4~23%인
    스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전기구는 회전판, 회전 드럼 및 회전바 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 성막 챔버에는 상기 성막 챔버를 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할하기 위한 배플이 설치되고,
    상기 스퍼터링 소스는 상기 제 1 챔버내에 설치되고,
    상기 반응 소스는 상기 제 2 챔버내에 설치되는
    것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 성막 챔버에는 가스 혼합 챔버가 설치되고,
    수소가스, 산소가스 및 아르곤가스는 각각 상기 가스 혼합 챔버에 투입되어 균일하게 혼합 된 후, 상기 성막 챔버에 투입되어 활성화되는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    스텝 (a)에서, 스퍼터링 소스를 ON시키기 전에,
    기재 온도가 100~300℃에 도달 할 때까지 기판을 가열 한 다음 아르곤가스를 투입하여 성막 챔버 및 기재에 대하여 충돌 세척을 실시하고, 세척이 완료된 후, 아르곤가스를 OFF시키고 성막 챔버내의 진공도가 다시 10-3Pa를 초과 할 때까지 배기를 진행하는 바,
    충돌 세척 시간은 1~5min이며, 충돌 파워는 정격파워의 5%~80%인
    스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서,
    스텝 (b)가 완료된 후,
    100~300℃의 소둔로내에서, 상기 산소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링처리를 60~180min동안 실시하는
    스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소둔로내에서, 상기 산소함유 수소화 실리콘 박막에 대하여 어닐링처리를 실시하는 스텝은,
    1~15℃/min의 가열 속도로 100~300℃까지 30~60min동안 가열하고,
    계속하여 30~120min 동안 100~300℃를 항온 유지하고,
    계속하여 10~30℃/min의 냉각 속도로 실온까지 냉각하는
    스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 복수의 제1항 내지 제 5항 및 제 7항 내지 제 12항 중의 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 포함하고,
    복수의 고굴절율 수소화 실리콘 박막과 복수의 저굴절율 박막을 교대로 성막하여 구성되는 바,
    여기서, 상기 저굴절율 박막은, 800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이, 800~1100nm 파장 범위내의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮은
    것을 특징으로 하는 필터 적층체.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 저굴절율 박막은 이산화 실리콘 박막이며,
    800~1100nm 파장 범위내의 굴절율이, 800~1100nm 파장 범위내의 상기 고굴절율 수소화 실리콘 박막의 굴절율보다 낮고,
    필터 적층체의 층수는 10~100 층이며,
    필터 적층체의 두께는 1~10μm인
    것을 특징으로 하는 필터 적층체.
  16. 제14항에 기재된 필터 적층체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
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