KR100971503B1 - Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device - Google Patents

Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device Download PDF

Info

Publication number
KR100971503B1
KR100971503B1 KR1020080021863A KR20080021863A KR100971503B1 KR 100971503 B1 KR100971503 B1 KR 100971503B1 KR 1020080021863 A KR1020080021863 A KR 1020080021863A KR 20080021863 A KR20080021863 A KR 20080021863A KR 100971503 B1 KR100971503 B1 KR 100971503B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protective film
organic device
organic
organometallic
plasma
Prior art date
Application number
KR1020080021863A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090096815A (en
Inventor
박종완
김웅선
고명균
김태섭
강병우
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020080021863A priority Critical patent/KR100971503B1/en
Publication of KR20090096815A publication Critical patent/KR20090096815A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100971503B1 publication Critical patent/KR100971503B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/84Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844Encapsulations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/18Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass

Abstract

본 발명은 ECR 플라즈마를 이용한 유기 소자의 보호막 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 소자의 표면에 유기금속 소스를 흡착시키는 단계; 흡착되지 않은 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계; 산소를 포함하는 소스와 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마를 주입하여 상기 유기금속 소스 내 금속과 반응시켜 유기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성하는 단계, 이때 상기 ECR 플라즈마는 100 W에서 500 W에서 발생시키고; 및, 금속 산화물층을 형성하지 않은 잔류 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계를 포함하는 ECR 플라즈마를 이용한 유기 소자의 보호막을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a protective film of an organic device using an ECR plasma, and more particularly, adsorbing an organometallic source on the surface of the organic device; Injecting an inert gas to remove unsorbed organometallic sources; Injecting a source containing oxygen and an electron cyclotron resonance (ECR) plasma to react with a metal in the organometallic source to form a metal oxide layer on the surface of the organic device, wherein the ECR plasma is generated from 100 W to 500 W To; And injecting an inert gas to remove a residual organometallic source that does not form a metal oxide layer.

상기 제조방법은 ECR 플라즈마를 이용하여 수행하며, 유기 소자의 손상 없이 저온에서 증착이 가능하고, 이렇게 형성된 보호막은 우수한 막 밀도 및 소수성을 나타내 외부로부터 소자 내부로 침투하는 산소, 수분 또는 불순물의 투과를 억제하여 비휘발성 폴리머 메모리 소자(PoRAM) 및 유기전계발광소자(OLED)와 같은 유기 소자의 수명을 높일 뿐만 아니라, 단차가 큰 구조를 지닌 소자에도 바람직하게 적용된다.The manufacturing method is performed using an ECR plasma, and can be deposited at low temperature without damaging an organic device, and the protective film thus formed exhibits excellent film density and hydrophobicity to prevent permeation of oxygen, moisture, or impurities penetrating into the device from the outside. In addition to suppressing the lifespan of organic devices such as nonvolatile polymer memory devices (PoRAM) and organic light emitting devices (OLEDs), the present invention is preferably applied to devices having large structures.

PoRAM, OLED, 수분, 산소, 금속 산화물, 폴리머 메모리  PoRAM, OLED, Moisture, Oxygen, Metal Oxides, Polymer Memory

Description

ECR 플라즈마를 이용한 유기 소자의 보호막 제조방법{METHOD OF PREPARING PASSIVATION LAYER USING ELECTRON CYCLOTRON RESONANCE PLASMA IN ORGANIC DEVICE}METHODS OF PREPARING PASSIVATION LAYER USING ELECTRON CYCLOTRON RESONANCE PLASMA IN ORGANIC DEVICE}

본 발명은 ECR 플라즈마를 이용한 유기 소자의 보호막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ECR 플라즈마를 이용하여 형성함에 따라 유기 소자의 손상 없이 저온에서 증착이 가능하고, 이렇게 형성된 보호막은 막 밀도가 우수하고 소수성을 나타내 외부로부터 소자 내부로 침투하는 산소, 수분 또는 불순물의 투과를 억제하여 유기 소자의 수명을 높일 뿐만 아니라, 단차가 큰 구조를 지닌 소자에도 바람직하게 적용 가능한 유기 소자 보호막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a protective film of an organic device using an ECR plasma, and more particularly, by using an ECR plasma, it is possible to deposit at a low temperature without damaging the organic device, and thus the protective film has excellent film density. The present invention relates to a method for manufacturing an organic device protective film, which exhibits hydrophobicity and suppresses permeation of oxygen, moisture, or impurities that penetrate into the device from the outside to increase the life of the organic device, and is also suitably applicable to devices having a large step structure. will be.

폴리머는 가공 및 대량 생산이 용이하고 가벼울 뿐만 아니라 값이 저렴하여 다양한 응용성을 가지고 있다. Polymers are easy to process and mass-produce, lightweight, and inexpensive, making them versatile.

그 중 전도성 폴리머의 경우 플라스틱의 장점과 금속 또는 반도체로서의 특성이 있어 일상 용품에서부터 첨단 산업 제품에 이르기까지 다양한 분야에서 핵심 소재로 사용되고 있다.Among them, conductive polymers have the advantages of plastics and the characteristics of metals or semiconductors, and are used as core materials in various fields from daily necessities to high-tech industrial products.

이러한 전도성 폴리머는 각종 소자에 금속을 대신해서 사용하고 있으며, 대 표적으로 비휘발성 폴리머 메모리 소자(Polymer Random Access Memory, 이하 ‘PoRAM’라 한다)나 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes, 이하 ‘OLED’라 한다) 등에 적용되고 있다.Such conductive polymers are used instead of metals in various devices, and typically include non-volatile polymer memory devices (PoRAM) or organic light emitting diodes (OLEDs). And the like.

PoRAM은 기판상에 한 쌍의 전극 사이에 폴리머층이 삽입된 단순한 구조를 가지며, 한 개의 칩에 여러 층을 겹쳐 쌓을 수 있어 큰 용량의 메모리를 제조할 수 있다. 또한, 상기 PoRAM은 공정이 단순하고 동작 속도가 수십 나노 세컨드 수준으로 매우 빠를 뿐만 아니라 소비 전력이 적고 제조 단가 또한 매우 낮은 이점이 있다.PoRAM has a simple structure in which a polymer layer is inserted between a pair of electrodes on a substrate, and multiple layers can be stacked on a single chip, thereby making a large capacity memory. In addition, the PoRAM not only has a very simple process and an operation speed of several tens of nanoseconds, but also has low power consumption and low manufacturing cost.

OLED는 전류를 흘려주면 스스로 발광하는 유기 발광 소자를 이용해 문자와 영상을 표시하는 디스플레이로, 고휘도 및 고화질 특성이 있으며 시야각이 넓고 박막 구조로 형성이 가능하며 응답속도가 빠른 이점이 있다. 상기 OLED는 기판상에 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등과 같은 유기층이 순차적으로 적층된 매우 단순한 구조로, 상기 유기층으로 유기 화합물 또는 폴리머 등이 사용되고 있다.OLED is a display that displays characters and images by using an organic light emitting device that emits light when current flows. It has high brightness and high definition characteristics, has a wide viewing angle, can be formed into a thin film structure, and has a fast response speed. The OLED has a very simple structure in which organic layers such as an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, etc. are sequentially stacked between a pair of electrodes on a substrate, and an organic compound or a polymer is used as the organic layer.

이러한 PoRAM나 OLED는 비교적 열에 약하며, 특히 외부의 수분, 산소, 자외선 및 소자의 제작 조건 등 외적 요인에 의해 쉽게 열화가 일어나는 단점이 있다. 상기 외부의 산소와 수분은 소자의 수명에 치명적인 영향을 주므로 소자의 패키징이 매우 중요하며, 상기 패키징을 위해 소자 표면에 보호막(passivation layer; 패시베이션층)을 형성한다.Such PoRAM or OLED is relatively weak in heat, and in particular, there is a disadvantage in that deterioration is easily caused by external factors such as external moisture, oxygen, ultraviolet rays, and device manufacturing conditions. The external oxygen and moisture have a critical effect on the life of the device, so the packaging of the device is very important, and a passivation layer (passivation layer) is formed on the surface of the device for the packaging.

폴리머를 이용한 비휘발성 메모리는 전도성 폴리머를 재료로 하여 동작하는 전기 소자로써 비교적 열에 약하며 특히 수분과 산소와의 결합을 통해 열화되는 특성이 있다. 이에 따라, 전자 흐름의 안정된 전류 전달을 위해 산소와 수분의 침투로 인한 폴리머 소자의 특성이 저하되는 현상을 방지하여야 하는 기술이 반드시 필요하다.Non-volatile memory using a polymer is an electrical device that operates using a conductive polymer as a material, and is relatively weak to heat, and is particularly deteriorated through a combination of moisture and oxygen. Accordingly, there is a need for a technology that must prevent the phenomenon of deterioration of the properties of the polymer device due to the penetration of oxygen and moisture for stable current transfer of the electron flow.

또한, 수 나노미터의 전극 배선의 상호 간섭 및 잡음(Cross Talking) 문제를 해결하기 위해 단위 소자의 격리를 시킬 수 있는 단차 피복율이 높은 보호막 층의 형성이 비휘발성 폴리머 메모리 소자의 구현을 위해 반드시 필요한 기술인 동시에 보호막은 금속 산화막으로써 수분이나 산소의 침투를 막아주는 물질이어야 하며 저온에서 증착이 가능하여야 한다.In addition, the formation of a high step coverage protective film layer that can isolate the unit device to solve the mutual interference and noise (Cross Talking) problem of the electrode wiring of several nanometers is essential for the implementation of the nonvolatile polymer memory device At the same time, the protective film is a metal oxide film and must be a material that prevents the penetration of moisture or oxygen and must be deposited at low temperatures.

그리고 폴리머를 재료로 한 PoPRAM 소자가 플래시 메모리를 대체할 수 있기 위해서는 안정된 전류 전달 특성을 보이는 신소재 물질의 개발과 신공정 및 새로운 개념의 소자 구조 개발이 필요하다. 또한, 테라 비트(Tera Bit)급 집적도를 갖는 회로에서의 전류 전달 특성이 나빠지는 기술적 난제와 이웃하는 단위 셀(Cell)간의 상호 간섭 및 잡음(Cross Talking) 문제 등의 여러 가지 문제를 해결해야 한다. In order for polymer-based PoPRAM devices to replace flash memory, it is necessary to develop new materials with stable current transfer characteristics, new processes, and new concept device structures. In addition, it is necessary to solve various problems such as technical difficulties in the current transfer characteristics of a circuit having a tera-bit density and mutual interference and noise (Cross Talking) problem between neighboring unit cells. .

무엇보다도 소자의 격리와 전도성 폴리머 자체의 특성 저하를 억제하기 위해 산소와 수분의 침투를 막는 격리막을 단차가 큰 구조에서 피복율이 높도록 증착하며, 하부 구조인 폴리머에 열을 가하지 않는 저온에서의 증착이 반드시 필요하다.Above all, in order to suppress the isolation of the device and the deterioration of the properties of the conductive polymer itself, the insulating film which prevents the penetration of oxygen and moisture is deposited to have a high coverage in the structure having a large step, and at low temperature without applying heat to the polymer, the underlying structure. Deposition is necessary.

종래에 실시하고 있는 폴리머를 포함하는 유기 소자의 열화 특성을 막기 위한 방안은 무기 절연 박막과 유기 또는 고분자 박막을 적층하여 유기 소자의 외부 산소 및 수분의 침투를 방지하거나 유기 소자를 캡슐로 기판에 봉지하는 형태로 외 부 수분과 산소를 차단하여 유기 소자의 열화 특성을 방지하였다. 그러나 수분과 산소의 침투에 대한 방지에 있어 그 효율성에 한계가 있기 때문에 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 항상 있는 것이다.In order to prevent deterioration characteristics of organic devices including polymers, the organic insulating polymer and organic or polymer thin films are laminated to prevent penetration of external oxygen and moisture of the organic devices or to encapsulate the organic devices in a substrate. External moisture and oxygen were blocked to prevent deterioration of the organic device. However, there is always a problem that the reliability and satisfaction of practical use is minimized because the efficiency is limited in preventing the penetration of water and oxygen.

PoRAM나 OLED의 경우 보호막으로 CaO2나 BaO2 같은 흡습성이 강한 물질을 캡슐에 넣어 소자를 밀봉하는 방법이 사용되고 있다. 이러한 기술은 캡슐을 사용하기 때문에 유연성이 없고 캡슐의 부피만큼 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라 비용이 많이 든다는 단점이 있다.In the case of PoRAM or OLED, a method of sealing a device by encapsulating a strong hygroscopic material such as CaO 2 or BaO 2 as a protective film is used. This technique is disadvantageous because it uses a capsule, which is inflexible, takes up as much space as the volume of the capsule and is expensive.

이외 PoRAM나 OLED의 기판 전체를 덮도록 무기 또는 유기 절연막을 덮어 소자를 수분과 차단하는 방법이 제안되었다. 상기 무기 또는 유기 절연막의 경우 이온빔 증착법(Ion Beam Deposition), 전자빔 증착법(Electron Beam Deposition), 플라즈마 증착법(Plasma Beam Deposition) 또는 화학 기상증착법(Chemical Vapor Deposition) 등을 이용하여 실리콘 산화막(Silicon Oxide) 또는 실리콘 질화막(Silicon Nitride) 등의 무기 절연막을 형성하고 그 상에 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리 테트라플루에틸렌(Polytetrafluethtylene) 등의 친유기(Hydrophobidic) 폴리머를 형성하여 소자를 인캡슐레이션(Encaplsulation) 시키는 방법이다.In addition, a method of blocking an element from moisture by covering an inorganic or organic insulating layer to cover the entire substrate of PoRAM or OLED has been proposed. In the case of the inorganic or organic insulating layer, a silicon oxide film or a silicon oxide film may be formed using ion beam deposition, electron beam deposition, plasma beam deposition, chemical vapor deposition, or the like. A method of encapsulating an element by forming an inorganic insulating film such as silicon nitride and forming a lipophilic polymer such as polysiloxane and polytetrafluethtylene thereon.

D.S. Wuu 등은 PVD 방법의 일종인 PECVD(Plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하여 플라스틱 기판 위에 SiN 박막을 증착하여 산소 및 수분을 방지할 수 있다고 제안하였다(D.S. Wuu, W.C. Lo, C.C. Chiang, H.B. Lin, L.S. Chang, R.H. Horng, C.L. Huanc, Y.J. Gao, Water and oxygen permeation of silicon nitride films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition, Surface & Coatings Technology 198 (2005) 114∼117).DS Wuu et al. Proposed that SiN thin films can be deposited on plastic substrates to prevent oxygen and moisture by using Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), a PVD method (DS Wuu, WC Lo, CC Chiang, HB). Lin, LS Chang, RH Horng, CL Huanc, YJ Gao, Water and oxygen permeation of silicon nitride films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition, Surface & Coatings Technology 198 (2005) 114-117).

그러나 이러한 증착 방법은 PVD나 PECVD의 경우 단차 피복율이 낮아 높은 종횡비를 가지는 소자에 적용하기 어렵다. 또한, CVD의 경우 소자를 높은 온도로 가열하여 증착하므로 폴리머와 같은 유기 물질을 포함하는 소자 특성상 폴리머의 열화가 발생하여 적합하지 않다.However, this deposition method is difficult to apply to devices having a high aspect ratio because of low step coverage in the case of PVD or PECVD. In addition, in the case of CVD, since the device is deposited by heating to a high temperature, deterioration of the polymer occurs due to device properties including organic materials such as polymers, which is not suitable.

따라서 단차가 큰 구조에서 단차 피복률이 높도록 증착되고, 하부 구조인 폴리머에 열을 가하지 않는 저온에서의 새로운 증착 방법이 필요하다. Therefore, there is a need for a new deposition method at a low temperature that is deposited to have a high step coverage in a large stepped structure and does not apply heat to the underlying polymer.

이에 보호막의 새로운 형성 방법으로 원자층 증착법(Atomic layer deposition method, 이하 ‘ALD’라 한다)이 제안되었다. 상기 ALD는 종래의 PVD나 CVD 증착방법으로 해결할 수 없는 난제를 해결할 수 있으며 이에 더하여 양면 증착이 가능하기 때문에 투명한 보호막을 증착할 경우 양면 디스플레이가 가능하다는 장점도 더할 수 있다. 그리고 기존의 증착 방법들이 다층막을 사용하는 것에 반해 ALD의 경우 단일막으로 밀도와 불순물이 적은 막을 증착할 수 있어 제조 공정상의 효율을 높일 수 있다.As a new method of forming a protective film, an atomic layer deposition method (hereinafter referred to as ALD) has been proposed. The ALD can solve the difficulties that cannot be solved by the conventional PVD or CVD deposition method, and in addition, since both sides can be deposited, it is also possible to add an advantage that double-sided display is possible when the transparent protective film is deposited. And while conventional deposition methods use a multilayer film, ALD can deposit a film having a low density and impurities with a single film, thereby improving efficiency in the manufacturing process.

미합중국특허 제5,496,597호는 ALD를 이용하여 보호막으로 무기 절연 박막을 형성함을 제안하고 있다. 또한, 미합중국 특허 제2001/0052752호 및 제2002/0003403호는 저온에서 소자를 산소 혹은 수분으로부터 보호할 수 있도록 ALD를 이용하여 보호막을 제조하고 있다.U.S. Patent No. 5,496,597 proposes to form an inorganic insulating thin film as a protective film using ALD. In addition, US Patent Nos. 2001/0052752 and 2002/0003403 manufacture protective films using ALD to protect devices from oxygen or moisture at low temperatures.

그러나 수분과 산소의 침투에 대한 방지에 있어 그 효율성에 한계가 있기 때문에 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 항상 있다. However, there is always a problem that the reliability and satisfaction of practical use is minimized because the efficiency is limited in preventing the penetration of water and oxygen.

대한민국특허 공개 제2003-64599호는 보호막을 구성하는 전구체를 포함하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 전구체 간의 표면 화학 반응을 통하여 플라즈마 강화 원자층 증착법(Plasma enhanced atomic layer deposition, 이하 ‘PEALD’라 한다)으로 OLED의 보호막을 제조하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-64599 discloses a plasma including a precursor constituting a protective film, and performs plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) through a surface chemical reaction between the precursors. The protective film of OLED is manufactured.

또한, 윤 등은 PEALD 공정시 N2 가스를 흘려 넣어서 미량의 질소가 보호막 막 내에 함유되도록 하여 보호막을 제조하고 있다(Sun Jin Yun, Young-Wook Ko, Jung Wook Lim, passivation of organic light-emitting diodes with aluminum oxide thin films grown by plasma-enhanced atomic layer deposition, Applied Physics Letters Vol. 85 No. 21 pp. 4896~4898 (2004)).In addition, Yun et al. Manufactures a protective film by flowing N 2 gas in the PEALD process so that a small amount of nitrogen is contained in the protective film (Sun Jin Yun, Young-Wook Ko, Jung Wook Lim, passivation of organic light-emitting diodes). with aluminum oxide thin films grown by plasma-enhanced atomic layer deposition, Applied Physics Letters Vol. 85 No. 21 pp. 4896-4898 (2004)).

이외에도 보호막의 재질을 변경시키거나 보호막을 다층 박막 형태로 형성하는 방법이 제안되고 있다.In addition, a method of changing the material of the protective film or forming the protective film in the form of a multilayer thin film has been proposed.

대한민국특허 등록 제10-0540179호는 유기 소자에 적용하기 위한 수분 및 산소 침투 방지 특성이 우수한 무기 박막으로 두 가지 이상의 무기물이 혼합된 혼합 무기물 박막을 제안하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0540179 proposes a mixed inorganic thin film in which two or more inorganic materials are mixed as an inorganic thin film having excellent moisture and oxygen penetration prevention properties for application to an organic device.

이와 같이 보호막 제조를 위해 다양한 시도가 있었으나 아직까지 수분과 산소의 침투에 대한 방지에 있어 그 효율성에 한계가 있기 때문에 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 그리 높지 않다. 더욱이 보호막으로 금속 산화물을 포함하는 경우 산화물의 특성상 수분과 쉽게 접촉하는 문제가 있다.As described above, various attempts have been made to manufacture the protective film, but the reliability and satisfaction in practical use are not so high because the efficiency is limited in preventing the penetration of water and oxygen. Moreover, when the metal oxide is included in the protective film, there is a problem in that the oxide easily contacts with moisture.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 저온에서 증착이 가능하고, 막 밀도가 우수하고 소수성을 나타내 외부로부터 소자 내부로 침투하는 산소, 수분 또는 불순물의 투과를 억제하여 상기 유기 소자의 수명을 높일 뿐만 아니라, 단차가 큰 구조를 지닌 소자에도 적용 가능한 유기 소자 보호막의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to be deposited at a low temperature, excellent film density and hydrophobicity to suppress the permeation of oxygen, moisture or impurities penetrating into the device from the outside to extend the life of the organic device The present invention provides a method of manufacturing an organic device protective film that can be applied to a device having a large step structure as well as to increase.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 The present invention to achieve the above object

a) 유기 소자의 표면에 유기금속 소스를 흡착시키는 단계;a) adsorbing an organometallic source on the surface of the organic device;

b) 흡착되지 않은 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계;b) injecting an inert gas to remove unsorbed organometallic sources;

c) 산소를 포함하는 소스와 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마를 주입하여 상기 유기금속 소스 내 금속과 반응시켜 유기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성하는 단계, 이때 상기 ECR 플라즈마는 100 W에서 500 W에서 발생시키고; 및,c) injecting an oxygen-containing source and an electron cyclotron resonance (ECR) plasma to react with a metal in the organometallic source to form a metal oxide layer on the surface of the organic device, wherein the ECR plasma is 100 W to 500 W Occurs in; And,

d) 금속 산화물층을 형성하지 않은 잔류 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계;d) injecting an inert gas to remove residual organometallic sources that do not form a metal oxide layer;

를 포함하는 유기 소자의 보호막을 제조하는 방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a protective film of an organic device comprising a.

바람직하기로 상기 유기 소자로는 적어도 하나의 폴리머층을 포함하는 비휘 발성 폴리머 메모리 소자(PoRAM) 및 유기전계발광소자(OLED)가 가능하다.Preferably, the organic device may include a nonvolatile polymer memory device (PoRAM) and an organic light emitting device (OLED) including at least one polymer layer.

본 발명에 따른 제조방법은 ECR 플라즈마를 이용하여 형성함에 따라 유기 소자의 손상 없이 저온에서 증착이 가능하고, 이렇게 형성된 보호막은 막 밀도가 우수하고 소수성을 나타내 외부로부터 소자 내부로 침투하는 산소, 수분 또는 불순물의 투과를 억제하여 유기 소자의 수명을 높일 뿐만 아니라, 단차가 큰 구조를 지닌 소자에도 바람직하게 적용된다.In the manufacturing method according to the present invention, it is possible to deposit at low temperature without damaging the organic device by using ECR plasma, and the protective film thus formed exhibits excellent film density and hydrophobicity to penetrate oxygen, moisture or In addition to suppressing the permeation of impurities to increase the life of the organic device, the present invention is preferably applied to devices having a large step structure.

본 발명에서 적용되는 유기 소자로는 적어도 하나의 폴리머층을 포함하는 비휘발성 폴리머 메모리 소자(PoRAM) 및 유기전계발광소자(OLED)가 가능하다.The organic device to be applied in the present invention may be a nonvolatile polymer memory device (PoRAM) and an organic light emitting device (OLED) including at least one polymer layer.

상기 비휘발성 폴리머 메모리 소자와 유기전계발광소자는 기판상에 한 쌍의 전극이 형성되고, 상기 전극 사이에 유기층으로 폴리머층이 존재하는 비교적 간단한 구조를 갖는다.The nonvolatile polymer memory device and the organic light emitting device have a relatively simple structure in which a pair of electrodes are formed on a substrate, and a polymer layer is present as an organic layer between the electrodes.

이러한 구조를 가지는 소자는 외부로부터 소자 내부로 침투하는 산소, 수분 또는 불순물의 투과를 억제하기 위해 보호막(패시배이션층)을 형성한다. 상기 보호막으로는 종래 화학적 기상 증착법이나 물리적 기상 증착법을 이용하여 보호층을 형성하였으나, 이러한 방법들은 높은 온도나 플라즈마에 의한 손상 등을 수반하기 때문에 보호해야할 소자가 오히려 열화되거나 파괴되는 문제가 있었다.An element having such a structure forms a protective film (passivation layer) to suppress the permeation of oxygen, moisture, or impurities that penetrate into the element from the outside. Although the protective layer is formed using a conventional chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method as the protective film, since these methods are accompanied by damage due to high temperature or plasma, there is a problem in that the device to be protected is rather deteriorated or destroyed.

이에 본 발명은 원자층 증착 방법을 이용한 보호막 형성을 제시하고 특히 증착 온도를 낮추기 위하여 증착과정 중 ECR 플라즈마에 노출시켜 증착 온도를 현저 히 낮추면서도 균일한 막을 증착할 수 있게 하였다. 이는 기존의 플라즈마 원자층 증착 방법에서 야기될 수 있는 폴리머 기판의 손상을 방지할 수 있는 대책으로 예상된다. Accordingly, the present invention suggests forming a protective film using an atomic layer deposition method, and in particular, in order to lower the deposition temperature, it is possible to deposit a uniform film while significantly lowering the deposition temperature by exposing to an ECR plasma during the deposition process. This is expected as a measure to prevent damage to the polymer substrate which may be caused by the conventional plasma atomic layer deposition method.

ECR 플라즈마는 RF 플라즈마나 DC 플라즈마와 비교하여 하기의 장점들을 가진다. ECR plasma has the following advantages over RF plasma or DC plasma.

첫째로, 낮은 압력에서도 플라즈마의 발생이 가능하고 넓은 범위의 압력에서 작동이 가능하다. 이는 원자층 증착 방법이 자기 제한적 메카니즘(self limited mechanism)에 의해 증착되므로 높은 진공도를 필요로 하지 않고, 이에 따라 고진공에 필요한 진공장비의 간소화를 이룰 수 있기에 ECR 플라즈마의 적용이 더욱 긍정적이다.First, it is possible to generate plasma at low pressures and to operate at a wide range of pressures. This is because the atomic layer deposition method is deposited by a self limited mechanism (membrane limited mechanism) does not require a high degree of vacuum, and thus the application of ECR plasma is more positive because it can simplify the vacuum equipment required for high vacuum.

둘째로, 높은 이온화율을 가지고 폭넓은 이온 에너지를 갖는다. 이는 원자층 증착시 유입되는 반응성 가스의 분해를 효율적으로 돕고 이를 바탕으로 불순물이 적고 밀도가 높은 박막의 형성을 가능케 한다.Secondly, it has a high ionization rate and a wide range of ion energy. This facilitates the decomposition of reactive gases introduced during atomic layer deposition and enables the formation of thin films with few impurities and high density.

셋째로, 높은 이온 에너지를 통해 저온 증착을 가능케 하고 ECR 플라즈마의 발생영역을 기판과 거리를 두어 원격(remote) 방식으로 설계함으로써 플라즈마에 의한 유기 소자(폴리머 재질)의 손상을 최소화한다.Third, the low-temperature deposition is possible through high ion energy, and the generation area of the ECR plasma is designed to be remote from the substrate, thereby minimizing damage to the organic device (polymer material) by the plasma.

상기 비휘발성 폴리머 메모리(PoRAM) 소자의 보호막은 The protective layer of the nonvolatile polymer memory (PoRAM) device

a) 유기 소자의 표면에 유기금속 소스를 흡착시키는 단계;a) adsorbing an organometallic source on the surface of the organic device;

b) 흡착되지 않은 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계;b) injecting an inert gas to remove unsorbed organometallic sources;

c) 산소를 포함하는 소스와 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마를 주입하여 상기 유기금속 소스 내 금속과 반응시켜 유기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성하는 단계, 이때 상기 ECR 플라즈마는 100 W에서 500 W에서 발생시키고; 및,c) injecting an oxygen-containing source and an electron cyclotron resonance (ECR) plasma to react with a metal in the organometallic source to form a metal oxide layer on the surface of the organic device, wherein the ECR plasma is 100 W to 500 W Occurs in; And,

d) 금속 산화물층을 형성하지 않은 잔류 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계를 거쳐 제조된다.d) injecting an inert gas to remove residual organometallic sources that do not form a metal oxide layer.

이하 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.Each step will be described in more detail below.

a) 유기금속 소스의 흡착 단계a) adsorption of organometallic sources

단계 a)에서는 먼저, 챔버에 보호막을 형성하고자 하는 유기 소자를 로딩시킨 후, 챔버를 60∼250℃의 공정 온도로 유지한다. 이어서 소자가 로딩된 챔버에 보호막을 형성하기 위한 가열된 유기금속 소스를 주입하여 상기 소자의 표면에 유기금속 소스를 흡착시킨다.In step a), first, the organic device for forming a protective film is loaded in the chamber, and then the chamber is maintained at a process temperature of 60 to 250 ° C. Subsequently, a heated organometallic source for forming a protective film is injected into the chamber loaded with the device to adsorb the organometallic source on the surface of the device.

이때 유기 소자로는 적어도 하나의 폴리머층을 포함하는 비휘발성 폴리머 메모리 소자 및 유기전계발광소자가 가능하다.The organic device may be a nonvolatile polymer memory device and an organic light emitting device including at least one polymer layer.

상기 유기금속 소스는 Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중에서 선택된 1종의 유기금속 전구체(precursor)로, 금속과 배위 결합을 하고 있는 리간드로 이루어진다. 바람직하기로, 상기 유기금속 소스는 금속을 포함하는 염화물, 수산화물, 옥시수산화물, 질산염, 탄산염, 초산염, 옥살산 염, 시트르산염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The organometallic source is one organometallic precursor selected from a metal consisting of Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg, and a combination thereof, and is composed of a ligand having a coordination bond with the metal. . Preferably, the organometallic source may be one selected from the group consisting of chlorides, hydroxides, oxyhydroxides, nitrates, carbonates, acetates, oxalates, citrates, and combinations thereof including metals, but is not limited thereto. It doesn't happen.

바람직하기로, 상기 금속을 포함하는 유기금속 전구체는 M(OH)x, MClx, M(OC2H5)x, M(i-OC4H9)x, M(n-butoxide)x, M(t-OC4H9)x, M(OCH3)x, M(n-OC3H7)x-5, M(O-iPr)x (이때 M= Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg 또는 이들의 조합, 3≤x≤5) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.Preferably, the organometallic precursor including the metal may be M (OH) x, MClx, M (OC 2 H 5 ) x, M (i-OC 4 H 9 ) x, M (n-butoxide) x, M (t-OC 4 H 9 ) x, M (OCH 3 ) x, M (n-OC 3 H 7 ) x -5 , M (O-iPr) x (where M = Al, Ti, Si, Zr, Hf , La, Ta, Mg or a combination thereof, 3 ≦ x ≦ 5) and a combination thereof may be used.

대표적으로, Al을 포함하는 유기금속 전구체는 Al(OH)2, Al(i-OPr)3 등이 가능하고, Ti를 포함하는 유기금속 전구체는 Ti(MPD)(TMHD)2, Ti(i-OPr)2(TMHD)2, Ti(DMAE)4, Ti(i-OPr)4, Ti(O)(TMHD)2, Ti(i-OPr)2(AcAc)2, Ti(DEPD)(TMHD)2, Ti(DMPD)(TMHD)2, 등이 가능하다(이때 MPD=methylpentanediol, TMHD=tetramethylheptanedionate, DMAE=dimethylaminoethoxide, DEPD=diethylpentanediol, DMPD=dimethylpentanediol). 또한 Si를 포함하는 유기금속 전구체는 TEOS(Silicon tetraethoxide)가 가장 널리 사용된다. 그리고 Zr을 포함하는 유기금속 전구체는 Zr(i-OPr)4, Zr(TMHD)(i-OPr)3, Zr(TMHD)2(i-OPr)2, Zr(TMHD)4, Zr(DMAE)4, Zr(METHD)4 등이 가능하다(이때 METHD=methoxyethoxytetramethylheptanedionate). 또한 Hf를 포함하는 유기금속 전구체는 Hf([N(CH3)(C2H5)]3[OC(CH3)3]) 등이 가능하고, La를 포함하는 유기금속 전구체는 La(TMHD)3, La(TMHD)3-Lewis base 등이 가능하다. 또한 Ta를 포함하는 유기금속 전구체는 Ta(i-OPr)5, Ta(i-OPr)4(TMHD), Ta(i-OPr)4(DMAE), Ta(DMAE)5 등이 가능하며, Mg를 포함하는 유기금속 전구체는 Mg(OH)2가 가능하다.Typically, the organometallic precursor containing Al may be Al (OH) 2 , Al (i-OPr) 3 and the like, the organometallic precursor containing Ti is Ti (MPD) (TMHD) 2 , Ti (i- OPr) 2 (TMHD) 2 , Ti (DMAE) 4 , Ti (i-OPr) 4 , Ti (O) (TMHD) 2 , Ti (i-OPr) 2 (AcAc) 2 , Ti (DEPD) (TMHD) 2 , Ti (DMPD) (TMHD) 2 , and the like (MPD = methylpentanediol, TMHD = tetramethylheptanedionate, DMAE = dimethylaminoethoxide, DEPD = diethylpentanediol, DMPD = dimethylpentanediol). In addition, as the organometallic precursor containing Si, silicon tetraethoxide (TEOS) is most widely used. And organometallic precursors comprising Zr include Zr (i-OPr) 4 , Zr (TMHD) (i-OPr) 3 , Zr (TMHD) 2 (i-OPr) 2 , Zr (TMHD) 4 , Zr (DMAE) 4 , Zr (METHD) 4, etc. (where METHD = methoxyethoxytetramethylheptanedionate). In addition, the organometallic precursor containing Hf may be Hf ([N (CH 3 ) (C 2 H5)] 3 [OC (CH 3 ) 3 ]), and the like. The organometallic precursor including La may be La (TMHD). 3 , La (TMHD) 3 -Lewis base is possible. In addition, the organometallic precursor including Ta may be Ta (i-OPr) 5 , Ta (i-OPr) 4 (TMHD), Ta (i-OPr) 4 (DMAE), Ta (DMAE) 5, and the like. The organometallic precursor including Mg (OH) 2 is possible.

상기 챔버의 온도는 유기 소자 내 존재하는 전도성 폴리머에 영향을 미치지 않도록 증착시키기 위해 250 ℃ 이하, 바람직하기로 60 내지 250 ℃의 온도에서 수행한다. 만약 챔버 내 온도가 상기 범위를 초과하면 유기 소자 내 존재하는 전도성 폴리머의 열화가 발생하여 소자로서의 구동이 불가능해지는 문제가 발생한다.The temperature of the chamber is carried out at a temperature of 250 ° C. or less, preferably 60 to 250 ° C. in order to deposit so as not to affect the conductive polymer present in the organic device. If the temperature in the chamber exceeds the above range, deterioration of the conductive polymer present in the organic device occurs, which makes it impossible to drive the device.

또한, 이때 챔버 내 압력은 1 mTorr 내지 10,000 mTorr의 공정 압력으로 유지한다.In addition, the pressure in the chamber is maintained at a process pressure of 1 mTorr to 10,000 mTorr.

이러한 공정 온도와 공정 압력은 후속의 공정에서 계속 유지되는 공정 온도와 공정 압력이나, 필요에 따라서는 상기 공정 온도와 공정 압력을 변경시킬 수도 있다.The process temperature and the process pressure may be the process temperature and the process pressure maintained in subsequent processes, but the process temperature and the process pressure may be changed as necessary.

b) 불활성 가스 퍼지 단계b) inert gas purge step

단계 b)에서는 상기 단계 a)에서 흡착되지 않은 유기금속 소스를 제거하기 위해 챔버 내로 불활성 가스를 퍼지(purge)한다.In step b), an inert gas is purged into the chamber to remove the organometallic source that has not been adsorbed in step a).

상기 불활성 가스는 Ar, N2, 및 이들의 혼합 기체로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 이들 불활성 가스의 퍼징을 통해 유기 소자의 표면에 물리적 흡착만 하고 있는 전구체나 기타 챔버 내에 불순물들을 챔버 밖으로 배출한다.The inert gas may be one selected from the group consisting of Ar, N 2 , and mixtures thereof, and the purge of these inert gases may cause impurities in the precursor or other chambers that are only physically adsorbed to the surface of the organic device to be removed from the chamber. Discharge.

이때 챔버 내에서 퍼징이 많이 되는 부분은 흡착된 유기금속 전구체가 제거되어 보호막의 균일도가 떨어지고, 반대로 퍼징이 제대로 되지 않는 부분은 불순물 등이 남아 있어 보호막의 조성이 불균일해지므로, 퍼징을 충분히 수행한다.At this time, in the part where the purging is large in the chamber, the adsorbed organometallic precursor is removed to reduce the uniformity of the protective film. On the contrary, the part that is not properly purged has impurities and the composition of the protective film becomes uneven, so the purging is sufficiently performed. .

c) ECR 플라즈마를 이용한 금속 산화물층 형성 단계c) metal oxide layer formation step using ECR plasma

단계 c)에서는 반응기 내로 산소를 포함하는 소스와 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마를 주입하여 상기 유기금속 소스 내 금속과 반응시켜 유기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성한다.In step c), a source containing oxygen and an electron cyclotron resonance (ECR) plasma are injected into the reactor and reacted with the metal in the organometallic source to form a metal oxide layer on the surface of the organic device.

상기 산소를 포함하는 소스는 O2, O3, H2O, H2O2, N2O, NH3, CH3OH, C2H5OH, C3H7OH 또는 이들의 혼합 기체가 가능하며, 상기 산소는 유기 소자의 표면에 흡착된 유기금속 소스와 반응을 하여 상기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성한다.The source containing oxygen may be O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 O 2 , N 2 O, NH 3 , CH 3 OH, C 2 H 5 OH, C 3 H 7 OH or a mixture thereof. The oxygen may react with an organometallic source adsorbed on the surface of the organic device to form a metal oxide layer on the surface of the device.

이때 유기 소자와 소스 분사구의 거리는 최대한 가깝게 두어 유기금속 전구체의 흡착을 높이고 박막의 형성이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the distance between the organic device and the source injection port is preferably as close as possible to increase the adsorption of the organometallic precursor and to facilitate the formation of a thin film.

이때 형성되는 금속 산화물층은 원자층 단위의 단일층(monolayer)으로, Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중에서 선택된 1종을 포함하는 금속 산화물층이 형성된다.The metal oxide layer formed at this time is a monolayer of atomic layer units, and includes a metal oxide layer including one selected from metals consisting of Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg, and combinations thereof. Is formed.

이렇게 원자층 단위의 단일층으로 형성됨에 따라 보호막을 형성하고자 하는 유기 소자의 각 구성 요소에 의해 단차가 심하더라도 균일하게 보호막을 형성할 수 있다.As the single layer of atomic layer unit is formed as described above, even if the step is severe by each component of the organic device to form the protective film, the protective film can be uniformly formed.

상기 ECR 플라즈마는 유기금속 전구체와 산소를 포함하는 소스 간의 반응성을 높이고, 이로 인해 금속 산화물층의 증착 온도를 낮추기 위해 챔버 내에 형성한다. 또한, ECR 플라즈마로 형성된 이온들이 기판을 두들겨 막 밀도를 높일 수 있으며 증착율도 향상시키는 효과가 있다. 이렇게 원자층 증착 시 ECR 플라즈마를 인가함으로써 다른 화학기상 증착법이나 물리적 증착법에서 요구되는 높은 온도가 아닌 250 ℃ 이하, 바람직하기로 60 내지 250 ℃의 비교적 낮은 온도에서 보호막의 제조를 가능케 하여 고온에서 증착시 발생하는 보호막의 열화를 방지한다.The ECR plasma is formed in the chamber to increase the reactivity between the organometallic precursor and the source containing oxygen, thereby lowering the deposition temperature of the metal oxide layer. In addition, the ions formed by the ECR plasma can strike the substrate to increase the film density and improve the deposition rate. By applying ECR plasma during the atomic layer deposition, it is possible to manufacture the protective film at a relatively low temperature of 250 ° C. or lower, preferably 60 to 250 ° C., rather than the high temperature required by other chemical vapor deposition or physical vapor deposition. Prevents deterioration of the protective film that occurs.

이때 ECR 플라즈마는 100 W에서 500 W 사이로 조절하여 수행한다. 만약 상기 플라즈마 전력이 상기 범위 미만이면 충분한 플라즈마 발생이 어렵고, 상기 범위를 초과하더라도 효과상의 큰 이점이 없어 비경제적이므로 상기 범위 내에서 적절히 수행한다.At this time, the ECR plasma is controlled by 100 W to 500 W. If the plasma power is less than the above range, it is difficult to generate sufficient plasma, and even if it exceeds the above range, there is no great advantage in effect and thus it is uneconomical, so it is properly performed within the above range.

특히 단계 c)에서는 2.45 GHz의 마이크로를 인가하여 원운동과 마이크로파 사이에 공진(resonance)을 생기게 하여 석영 벨 자(Quartz bell jar)에서 전자 사이클로트론 공진(electron cyclotron resonance; ECR) 플라즈마를 형성하게 한다. 이러한 석영 벨 자에서 형성된 플라즈마는 20 내지 30cm 떨어진 기판상에 퍼지게 되고 이를 통해 플라즈마 손상 없이 이온 에너지만을 이용하게 한다.In particular, in step c), a 2.45 GHz micro is applied to generate a resonance between the circular motion and the microwave to form an electron cyclotron resonance (ECR) plasma in a quartz bell jar. Plasma formed in the quartz bell jar is spread on the substrate 20 to 30cm away through it to use only the ion energy without plasma damage.

이렇게 형성된 ECR 플라즈마는 전구체와 반응가스와의 반응성을 높이고 이로 인해 증착 온도를 낮추는 장점이 있다. 또한, 상기 ECR 플라즈마로 형성된 이온들이 기판을 두들겨 막 밀도를 높일 수 있으며 증착율도 향상시킬 수 있다.The ECR plasma thus formed has the advantage of increasing the reactivity of the precursor and the reaction gas, thereby lowering the deposition temperature. In addition, the ions formed by the ECR plasma may strike the substrate to increase the film density and improve the deposition rate.

d) 불활성 가스 퍼지 단계d) inert gas purge step

단계 d)에서는 상기 단계 c)에서 금속 산화물층을 형성하지 않은 잔류 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입한다.In step d), an inert gas is injected to remove residual organometallic sources that do not form a metal oxide layer in step c).

상기 불활성 가스는 Ar, N2 및 이들의 혼합 기체로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 이들 불활성 가스의 퍼징을 통해 유기 소자의 표면 또는 주위에 존재하는 유기금속 전구체나 기타 챔버 내에 존재하는 불순물들을 챔버 밖으로 배출한다.The inert gas may be one selected from the group consisting of Ar, N 2, and a mixture of these gases, and impurities in the organometallic precursor or other chambers present on or around the surface of the organic device may be purged through these inert gases. Drain out of the chamber.

이 단계에서도 퍼징이 제대로 되지 않는 부분은 불순물 등이 남아 있어 보호막의 조성이 불균일해지므로, 퍼징을 충분히 수행한다.In this step, since the impurity and the like remain in the part where the purging is not performed properly, the composition of the protective film becomes uneven, so that purging is sufficiently performed.

상기 a) 내지 d) 단계를 거쳐 형성된 금속 산화물층은 이미 언급한 바와 같이 원자층 단위의 단일층(monolayer)이므로, 보호막으로서의 역할을 수행할 수 있도록 최소한의 두께를 확보하기 위해, 상기 a) 내지 d) 단계를 1회 이상, 바람직하기로 100 내지 1000회 동안 수행한다. As mentioned above, since the metal oxide layer formed through the steps a) to d) is a monolayer of atomic layer units, in order to ensure a minimum thickness to serve as a protective film, d) the step is carried out at least once, preferably for 100 to 1000 times.

더욱 바람직하기로 상기 단계는 금속 산화물층이 1 내지 300 nm 두께를 가질 때까지 수행한다. 이는 본 발명에 따른 원자층 증착법은 사이클에 따라 선형적으로 두께가 증가하기 때문에 보호막의 두께 조절이 매우 용이한 이점이 있다.More preferably, the step is performed until the metal oxide layer has a thickness of 1 to 300 nm. This is because the atomic layer deposition method according to the present invention has an advantage that the thickness of the protective film is very easy because the thickness increases linearly with the cycle.

이때 보호막을 이루는 금속 산화물층은 동일 재질을 사용하여 단일 재질의 금속 산화물층을 단일 박막으로 형성하거나, a) 내지 d) 단계의 반복 수행시 이전에 사용된 것과 다른 유기금속 전구체를 사용하여 이종 재질의 다층 박막 형태로 사용할 수 있다.In this case, the metal oxide layer constituting the protective film is a heterogeneous material by using the same material to form a metal oxide layer of a single material into a single thin film, or by using an organometallic precursor different from the one previously used when the steps a) to d) are repeated. It can be used in the form of a multilayer thin film.

이러한 다층 박막 형태의 금속 산화물층은 원자층 증착법 수행시 주입되는 유기금속 전구체만을 변경하여 쉽게 형성이 가능하다.The metal oxide layer of the multilayer thin film form can be easily formed by changing only the organometallic precursor injected during the atomic layer deposition method.

이러한 단계를 거쳐 유기 소자에 형성된 보호막은 원자층 증착법을 이용하여 제조되어 두께 조절이 용이하고, 단차 피복력이 향상될 뿐만 아니라 표면도 매끄럽게 형성된다.The passivation film formed on the organic device through these steps is manufactured using atomic layer deposition to facilitate thickness control, improve step coverage, and smoothly form a surface.

또한, 증착시 ECR 플라즈마에 노출시켜 증착 온도를 현저히 낮추면서도 균일한 막을 증착시킬 수 있고, 유기금속 전구체의 종류를 같거나 달리하여 단일 박막 또는 다층 박막 형태를 가진 보호막의 제조가 가능하다.In addition, it is possible to deposit a uniform film while significantly lowering the deposition temperature by exposure to ECR plasma during deposition, it is possible to manufacture a protective film having a single thin film or a multi-layered thin film by the same or different types of organometallic precursor.

더욱이 ECR 플라즈마 처리를 통해 가속된 이온들이 증착된 막에 깊숙이 침투하고, AFM(atomic force microscope)으로 측정한 표면 거칠기도(RMS)가 0.5 nm 미만을 가져 표면 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 소수성을 나타내 외부로부터의 산소, 수분 또는 불순물의 침입을 방지하여 유기 소자의 수명 특성을 향상시킨다.Furthermore, the accelerated ions through ECR plasma treatment penetrate deep into the deposited film, and the surface roughness (RMS) measured by atomic force microscope (AFM) is less than 0.5 nm, resulting in excellent surface properties as well as hydrophobicity. It prevents the invasion of oxygen, moisture or impurities from the outside to improve the life characteristics of the organic device.

이러한 방법은 적어도 하나의 폴리머층을 포함하는 비휘발성 폴리머 메모리 소자(PoRAM) 및 유기전계발광소자(OLED)와 같은 유기 소자에 바람직하게 적용된다. 또한, 본 발명에 따른 보호막의 제조는 폴리머 기판을 사용하는 플렉서블 디스플레이(Flexible display) 분야에도 용이하게 적용 가능하다. This method is preferably applied to organic devices such as nonvolatile polymer memory devices (PoRAM) and organic electroluminescent devices (OLEDs) comprising at least one polymer layer. In addition, the manufacturing of the protective film according to the present invention can be easily applied to the field of flexible display using a polymer substrate.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

(( 실시예Example 1) One)

60 ℃로 가열된 기판 위에 소자를 위치시키고 40 ℃로 가열된 Ti의 전구체, 즉 TDMAT를 20초 사이로 조정하여 챔버 내에 주입하여 소자 표면에 흡착시킨 후, 불활성 기체인 Ar 기체를 5초로 조정하여 챔버 내에 주입하여 퍼지하였다. 이때 상기 소자는 Si 기판상에 PVK(poly-vinylcarbazole)가 6 nm로 증착된 것을 사용하였다.The device was placed on a substrate heated to 60 ° C., and the precursor of Ti heated to 40 ° C., that is, TDMAT, was adjusted for 20 seconds and injected into the chamber to be adsorbed onto the surface of the device. Then, the Ar gas, which is an inert gas, was adjusted to 5 seconds. It was injected into and purged. At this time, the device was used to deposit PVN (poly-vinylcarbazole) at 6 nm on a Si substrate.

이어 반응가스인 O2 기체를 5초로 조정하여 챔버 내에 주입하면서 300 W에서 ECR 플라즈마를 형성시키고 챔버 내에 고루 퍼지게 하면서 먼저 주입된 TDMAT와 반응시켰다.Subsequently, the reaction gas O 2 gas was adjusted to 5 seconds to form an ECR plasma at 300 W while being injected into the chamber, and reacted with the first injected TDMAT while spreading evenly in the chamber.

그 후 불활성 기체인 Ar 기체를 역시 5초로 조정하여 챔버 내에 주입하여 퍼지하였다.Thereafter, Ar gas, which is an inert gas, was also adjusted to 5 seconds and injected into the chamber to purge.

위 사이클을 1 사이클로 하여 500 사이클 진행하여 유기 소자 표면에 TiO2 보호막을 형성하였다.500 cycles of the above cycle was carried out to form a TiO 2 protective film on the surface of the organic device.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, ECR 플라즈마 대신 RF 플라즈마를 발생시켜 유기 소자 표면에 TiO2 보호막을 형성하였다.In the same manner as in Example 1, an RF plasma was generated instead of the ECR plasma to form a TiO 2 protective film on the surface of the organic device.

(실험예 1)Experimental Example 1

도 1은 비교예 1에서 RF 방식의 플라즈마를 사용하여 TiO2 보호막을 증착하였을 때 PVK물질의 손상을 나타내는 단면 투과전자현미경 사진이다.FIG. 1 is a cross-sectional transmission electron micrograph showing damage of a PVK material when TiO 2 protective film is deposited using RF plasma in Comparative Example 1. FIG.

도 1에서 볼 수 있듯이, PVK와 TiO2의 계면이 매끄럽지 않으며 TiO2 공정 전 PVK를 20 nm 두께의 형성하였음에도 불구하고 RF플라즈마의 영향으로 6 nm로 식각된 것을 확인할 수 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 ECR 플라즈마를 도입하여야 하며 ECR 플라즈마에 의한 PVK의 식각은 관찰할 수 없었다. As can be seen in Figure 1, the interface between the PVK and TiO 2 is not smooth, and despite the formation of 20 nm thick PVK before the TiO 2 process it can be seen that the etching to 6 nm under the influence of RF plasma. In order to prevent this problem, ECR plasma should be introduced, and PVK etching by ECR plasma could not be observed.

(실험예 2)Experimental Example 2

도 2는 RF 플라즈마 방식과 ECR 플라즈마 방식, 그리고 플라즈마 없이 반응성 물질로만 처리한 PVK의 표면 거칠기를 보여주는 AFM(atomic force microscope ) 이미지이다.FIG. 2 is an atomic force microscope (AFM) image showing surface roughness of a PVK treated with a reactive material without RF and an ECR plasma method.

도 2를 참조하면, RF 방식의 플라즈마에 의한 PVK의 식각을 관찰하였듯이 표면 거칠기가 매우 높고 균일하지 못한 것을 관찰했으며 ECR 플라즈마의 경우는 플라즈마 없이 처리된 PVK의 거칠기와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, the surface roughness was observed to be very high and uneven as observed by etching the PVK by the RF plasma. In the case of the ECR plasma, there is no significant difference with the roughness of the PVK treated without the plasma. .

이러한 AFM 이미지를 통해서도 ECR 플라즈마의 경우 폴리머 물질에 손상을 입히지 않음을 확인할 수 있다. The AFM image also shows that the ECR plasma does not damage the polymer material.

도 1은 비교예 1에서 RF 방식의 플라즈마를 사용하여 TiO2 보호막을 증착하였을 때 PVK물질의 손상을 나타내는 단면 투과전자현미경 사진이다.FIG. 1 is a cross-sectional transmission electron micrograph showing damage of a PVK material when TiO 2 protective film is deposited using RF plasma in Comparative Example 1. FIG.

도 2는 RF 플라즈마 방식과 ECR 플라즈마 방식, 그리고 플라즈마 없이 반응성 물질로만 처리한 PVK의 표면 거칠기를 보여주는 AFM 이미지이다.FIG. 2 is an AFM image showing the surface roughness of PVK treated with only reactive materials without RF plasma and ECR plasma.

Claims (12)

a) 유기 소자의 표면에 금속 리간드를 포함하는 유기금속 소스를 흡착시키는 단계;a) adsorbing an organometallic source comprising a metal ligand on the surface of the organic device; b) 흡착되지 않은 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계;b) injecting an inert gas to remove unsorbed organometallic sources; c) 산소를 포함하는 소스와 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마를 주입하여 상기 유기금속 소스 내 금속과 반응시켜 유기 소자의 표면에 금속 산화물층을 형성하는 단계, 이때 상기 ECR 플라즈마는 100 W에서 500 W에서 발생시키고; 및,c) injecting an oxygen-containing source and an electron cyclotron resonance (ECR) plasma to react with a metal in the organometallic source to form a metal oxide layer on the surface of the organic device, wherein the ECR plasma is 100 W to 500 W Occurs in; And, d) 금속 산화물층을 형성하지 않은 잔류 유기금속 소스를 제거하기 위해 불활성 가스를 주입하는 단계를 포함하고, d) injecting an inert gas to remove residual organometallic sources that do not form a metal oxide layer, 상기 유기금속 소스는 Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중에서 선택된 1종의 유기금속 전구체(precursor)인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The organometallic source is a method of manufacturing a protective film of an organic device is an organometallic precursor (precursor) selected from a metal consisting of Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg and combinations thereof. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기금속 전구체는 Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 염화물, 수산화물, 옥시수산화물, 질산염, 탄산염, 초산염, 옥살산염, 시트르산염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The organometallic precursor is a chloride, hydroxide, oxyhydroxide, nitrate, carbonate, acetate, oxalic acid containing one metal selected from metals consisting of Al, Ti, Si, Zr, Hf, La, Ta, Mg and combinations thereof. A method for producing a protective film for an organic device, which is one selected from the group consisting of salts, citrate salts, and combinations thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 a)는 60 내지 250 ℃에서 수행하는 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.Step a) is carried out at 60 to 250 ° C protective film manufacturing method of an organic device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 b) 및 d)의 불활성 가스는 Ar, N2 및 이들의 혼합 기체로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The inert gas of the step b) and d) is a protective film manufacturing method of an organic device that is one selected from the group consisting of Ar, N 2 and their mixture gas. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 c)의 산소를 포함하는 소스는 O2, O3, H2O, H2O2, N2O, NH3, CH3OH, C2H5OH, C3H7OH 및 이들의 혼합 기체로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.Sources containing oxygen of step c) are O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 O 2 , N 2 O, NH 3 , CH 3 OH, C 2 H 5 OH, C 3 H 7 OH and these Method for producing a protective film of an organic device is one selected from the group consisting of a mixture of gas. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 a) 내지 d)를 100 내지 1000회 동안 수행하는 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.Method of manufacturing a protective film of an organic device to perform the steps a) to d) for 100 to 1000 times. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막은 1 내지 300 nm의 두께를 갖는 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The protective film is a protective film manufacturing method of an organic device having a thickness of 1 to 300 nm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막은 AFM으로 측정한 표면 거칠기도(RMS)가 0.5 nm 미만인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The protective film has a surface roughness (RMS) measured by AFM is less than 0.5 nm method of manufacturing a protective film of an organic device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막은 소수성인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The protective film is a protective film manufacturing method of an organic device that is hydrophobic. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막은 단일 박막 또는 다층 박막의 형태를 갖는 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The protective film is a protective film manufacturing method of an organic device having a form of a single thin film or a multilayer thin film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 소자는 적어도 하나의 폴리머층을 포함하는 비휘발성 폴리머 메모 리 소자(PoRAM) 또는 유기전계발광소자(OLED)인 것인 유기 소자의 보호막 제조방법.The organic device is a nonvolatile polymer memory device (PoRAM) or an organic light emitting device (OLED) comprising at least one polymer layer.
KR1020080021863A 2008-03-10 2008-03-10 Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device KR100971503B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080021863A KR100971503B1 (en) 2008-03-10 2008-03-10 Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080021863A KR100971503B1 (en) 2008-03-10 2008-03-10 Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090096815A KR20090096815A (en) 2009-09-15
KR100971503B1 true KR100971503B1 (en) 2010-07-21

Family

ID=41356358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080021863A KR100971503B1 (en) 2008-03-10 2008-03-10 Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100971503B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102334075B1 (en) * 2019-11-27 2021-12-01 전북대학교산학협력단 Dual atmospheric pressure low-temperature plasma device and method for manufacturing an OLED element-modified encapsulation film using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050021152A (en) * 2003-08-26 2005-03-07 한국전자통신연구원 Method for forming a passivation layer in organic emitting device
KR20060041963A (en) * 2004-02-17 2006-05-12 한국전자통신연구원 Method of fabricating passivation for organic devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050021152A (en) * 2003-08-26 2005-03-07 한국전자통신연구원 Method for forming a passivation layer in organic emitting device
KR20060041963A (en) * 2004-02-17 2006-05-12 한국전자통신연구원 Method of fabricating passivation for organic devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090096815A (en) 2009-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4556282B2 (en) Organic EL device and method for manufacturing the same
US7646144B2 (en) OLED with protective bi-layer electrode
US6723642B1 (en) Method for forming nitrogen-containing oxide thin film using plasma enhanced atomic layer deposition
US7476420B2 (en) Process for producing metal oxide films at low temperatures
JP4350318B2 (en) Method for forming aluminum oxide film of semiconductor element
TWI400353B (en) The formation of silicon - based thin films and silicon - based films
US20020106451A1 (en) Process for producing aluminum oxide films at low temperatures
US7750558B2 (en) OLED with protective electrode
JP2011503876A (en) Atomic layer deposition process
KR20020002579A (en) A method for forming zirconium oxide film using atomic layer deposition
JP2011205133A (en) Article having flexible polymer substrate and gas-permeable barrier made by atomic layer deposition
WO2004054325A1 (en) Light-emitting device, manufacturing apparatus, film-forming method, and cleaning method
Kim et al. Highly-impermeable Al2O3/HfO2 moisture barrier films grown by low-temperature plasma-enhanced atomic layer deposition
US20150292085A1 (en) Method for producing a layer on a surface area of an electronic component
KR20070076955A (en) Method of forming thin film
KR20160108665A (en) Display apparatus, manufacturing apparatus of the display apparatus and manufacturing method of the display apparatus
KR100840269B1 (en) Method of preparing passivation layer in organic device
US20020081394A1 (en) Process for forming aluminum or aluminum oxide thin film on substrates
KR100971503B1 (en) Method of preparing passivation layer using electron cyclotron resonance plasma in organic device
US8119514B2 (en) Cobalt-doped indium-tin oxide films and methods
KR100467369B1 (en) Hydrogen barrier and method for fabricating semiconductor device having the same
US20140319488A1 (en) Thin film formation for device sensitive to environment
KR100841679B1 (en) Method of preparing passivation layer in organic device
KR100996884B1 (en) Semiconductor device empolying an oxide layer prepared by ecr-ald, preparation method thereof and the uses therof
TWI761418B (en) Film for preventing humidity from percolation and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130628

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140528

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160705

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee