Anti-Reflection Coating Application of SixOy-SixNy Stacked-Layer Fabricated by Reactive Sputtering

In this paper, anti-reflection coating was investigated for decreasing the reflection in visible range of 400~650 [nm] through four staked layers of $Si_xO_y$ and $Si_xN_y$ thin films prepared by reactive sputtering method. Si single crystal of 6 [inch] diameter was used as a sputtering target. Ar and $O_2$ gases were used as sputtering gases for reactive sputtering for the $Si_xO_y$ thin film, and Ar and $N_2$ gases were used for reactive sputtering for the $Si_xN_y$ thin film. DC pulse power of 1900 [W] was used for the reactive sputtering. Refractive index and deposition rate were 1.50 and 2.3 [nm/sec] for the $Si_xO_y$, and 1.94 and 1.8 [nm/sec] for the $Si_xN_y$ thin film, respectively. Considering the simulation of the four layer anti-reflection coating structure with the above mentioned films, the $Si_xO_y-Si_xN_y$ stacked four-layer structure was prepared. The reflection measurement result for that structure showed that a "W" shaped anti-reflection was obtained successfully with a reflection of 1.7 [%] at 550 [nm] region and a reflection of 1 [%] at 400~650 [nm] range.

반응성 스퍼터링으로 제작된 SixOy-SixNy 적층구조의 반사방지 코팅 응용

본 논문에서는 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering) 공정으로 $Si_xO_y$ 박막과 $Si_xN_y$ 박막을 4층 구조로 적층하고 400~700 [nm]의 가시광 영역에서 빛의 반사를 줄이기 위한 반사방지 코팅(Anti-Reflection Coating)으로의 응용 가능성을 조사하였다. 스퍼터링 타겟으로 6 [inch] 직경의 Si 단결정을 사용하였고, 반응성 스퍼터링 가스는 $Si_xO_y$ 박막 증착에서 Ar과 $O_2$를, $Si_xN_y$ 박막 증착에서는 Ar과 $N_2$를 사용하였으며, 스퍼터링 파워로는 DC pulse를 사용하였다. 1,900 [W] DC pulse power에서 Ar:$O_2$=70:13 [sccm]의 반응성 스퍼터링으로 2.3 [nm/sec]의 증착률과 1.50의 굴절률을 보이는 $Si_xO_y$ 박막을 제작하였고, Ar:$N_2$=70:15 [sccm]의 반응성 스퍼터링으로 1.8 [nm/sec]의 증착률과 1.94의 굴절률을 보이는 $Si_xN_y$ 박막을 제작하였다. 이 두 종류의 박막을 이용해서 시뮬레이션을 통해 4층 구조의 반사방지 코팅 구조를 설계한 후, 설계결과에 따라 각 박막의 두께를 순차적으로 변화시켜 증착하였다. 4층 구조 $Si_xO_y-Si_xN_y$의 반사도 측정 결과 550 [nm] 대역에서 1.7 [%]의 반사와 400 [nm]와 650 [nm] 영역에서 1 [%]의 반사를 보였으며, 가시광 영역에서 성공적인 "W" 형태의 반사방지 코팅 특성을 보였다.