KR101280969B1 - 보호 박막 증착 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이의 보호 박막 증착 처리 시, 챔버 내에 상호 수직 대향 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 인가할 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 설정하고, 플렉서블 디스플레이용 기판을 제 2 전극 상에 배치하고, 챔버 내에 전구체로서 OMCTS(Octamethylcyclotetrasiloxane) 유체를 공급하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 공급하고, 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 기설정된 반응 시간 동안 플렉서블 디스플레이용 기판에 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 한층 이상 증착한다.

Description

보호 박막 증착 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEPOSITION OF BARRIER THIN FILM}
본 발명은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방식을 이용하여 플렉서블 디스플레이(flexible display)용 기판에 보호 박막을 증착하는 보호 박막 증착 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, LCD 및 PDP 디스플레이 등의 평면 디스플레이 기술의 뒤를 있는 차세대 디스플레이 기술로서 플렉서블 디스플레이 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이러한, 플렉서블 디스플레이 장치로는 유기 발광 소자의 자체 발광 특성으로 인해 보조광원이 불필요하며, 구동 전력이 낮고, 시야각이 넓으며, 응답 속도가 빠르다는 장점이 있는 OLED(Organic Light Emitting Device) 디스플레이 장치가 각광받고 있다.
OLED 디스플레이 장치는 변형이 불가능한 유리 등의 소자보다 더 가볍고 깨지지 않으며 변형이 가능한 폴리머 기판 상에 OLED 물질을 결합하여 제작하게 된다. 일반적으로, 플렉서블 디스플레이용으로는 PC 및 PET 등의 폴리머 기판을 사용하는데, 이와 같은 폴리머 기판은 큰 투습율을 가지고 있어 대기중의 수분 및 산소와 기판 자체의 유기 솔벤트 성분이 OLED 물질 및 소자 내로 확산될 수 있다는 문제점이 있었다. 이처럼, 폴리머 기판을 통해 수분, 산소, 유기 솔벤트 성분이 OLED 층으로 확산될 경우 OLED 물질의 특성이 급격히 저하될 뿐만 아니라, 금속을 산화시키거나 소자 내에 불순물로 작용하여 기포 또는 흑점과 같은 비발광 영역을 형성하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, PECVD 방식을 적용하여 플렉서블 디스플레이용 기판 상에 보호 박막을 증착하는 보호 박막 증착 처리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로써, 본 발명의 일 측면에 따른 플렉서블 디스플레이의 보호 박막 증착 처리 장치는, 플라즈마 생성을 위한 유체가 주입되고, 플렉서블 디스플레이용 기판의 수납이 가능한 챔버; 상기 챔버 내에 상호 수직 대향 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극; 상기 제 1 전극에 기설정된 제 1 적정 전력을 인가하는 제 1 전력 공급부; 상기 제 2 전극에 기설정된 제 2 적정 전력을 인가하는 제 2 전력 공급부; 및 상기 챔버 내에 전구체로서 OMCTS(Octamethylcyclotetrasiloxane) 유체를 공급하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하되, 상기 플렉서블 디스플레이용 기판은 상기 제 2 전극 상에 배치된다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 플렉서블 디스플레이의 보호 박막 증착 처리 방법은, 챔버 내에 상호 수직 대향 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 인가할 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 설정하는 단계; 플렉서블 디스플레이용 기판을 상기 제 2 전극 상에 배치하는 단계; 상기 챔버 내에 전구체로서 OMCTS(Octamethylcyclotetrasiloxane) 유체를 공급하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 공급하는 단계; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 상기 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 기설정된 반응 시간 동안 상기 플렉서블 디스플레이용 기판에 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 한층 이상 증착하는 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 플렉서블 디스플레이용 폴리머 기판 상에 SiOx 박막 및 SiON 박막 중 적어도 한 종류의 보호 박막을 한층 이상 증착함으로써, 폴리머 기판을 통한 투습율을 감소시킬 수 있다. 즉, 플렉서블 디스플레이용 발광물질, 회로 및 소자에 대해 산소, 수분, 기판의 유기 솔벤트 물질 등을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, PECVD 방식을 이용하여 폴리머 기판 상에 SiOx 및/또는 SiON 박막 증착 시 전구체로서 OMCTS 가스를 사용하고 기설정된 적정 전력을 인가함으로써, 챔버 내 발생되는 플라즈마 밀도를 효율적으로 높여 보호 박막의 증착 속도 및 품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SiOx 박막 증착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치 내 플라즈마 방전 시 증착 조건에 따른 원자 여기화 및 이온화 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치 내 플라즈마 방전 시 증착 조건에 따른 이온화 밀도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 시 증착 조건에 따른 SiOx의 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SiOx 박막 증착 시 증착 조건에 따른 투습율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 SiON 박막 증착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 증착 조건에 따른 SiON의 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 SiON 박막 증착 시 증착 조건에 따른 투습율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 한층 박막 증착 및 다층 박막 증착의 투습율을 비교하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 폴리머 기판에 대한 한면 보호 박막 증착 및 양면 보호 박막 증착의 투습율을 비교하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호로 표기한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방식으로 플렉서블 디스플레이용 폴리머 기판 상에 SiOx 및 SiON 중 적어도 하나의 박막을 증착한다.
구체적으로, 도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 챔버(110), 제 1 전극(120), 제 1 전력 공급부(130), 제 2 전극(140), 제 2 전력 공급부(150), 유체 공급부(160)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 챔버(110) 내부의 진공 형성이 가능한 진공배기계(미도시)를 포함할 수 있다.
챔버(110)는 플렉서블 디스플레이용 폴리머 기판 상에 보호 박막을 증착 처리하는 공정이 진행되는 공간으로서, 내부가 진공 상태로 배기 및 유지 가능하도록 구성된다. 이때, 챔버(110)는 일측에 제 1 전극(120)이 마련되고, 제 1 전극(120)의 수직 타측에 제 2 전극(140)이 마련된다. 이때, 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)은 수직 방향으로 일정 거리 이격된 상태에서 상호 평행하게 배치되거나, 상호 소정의 각도를 이루도록 배치될 수도 있다.
이때, 제 1 전극(120)을 향하는 제 2 전극(140)의 면에는 박막이 증착될 기판(W)이 배치되며, 제 2 전극(140)에는 기판(W)을 고정시키는 별도의 고정 수단이 마련될 수 있다. 또한, 챔버(110)는 유체가 반입 또는 반출되는 출입구(미도시 됨)를 포함할 수 있다.
제 1 전극(120)과 제 2 전극(140)은 플라즈마 발생을 위한 기전력을 발생시키는 전극으로서, 챔버(110) 내에 상호 수직 대향 구비되며 전력이 인가됨에 따라 전기장을 형성시킨다. 여기서, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140)은 각각 복수의 전극으로 구성될 수 있다.
제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)는 각각 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 RF(Radio Frequency) 전력을 공급한다. 이때, 제 1 전력 공급부(130)가 공급하는 RF 전력이 제 1 전극(120)에 공급되고 제 2 전력 공급부(150)가 공급하는 RF 전력이 제 2 전극(140)에 공급되면, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140) 간에 전기장이 형성된다. 이와 같은 전기장 형성으로 인해 하전 입자들이 ±z 방향으로 교번 가속되어 챔버(110) 내 플라즈마 방전이 발생한다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)는 각각 30 KHz ~ 13.56 MHz의 주파수를 갖는 RF 전력을 공급한다. 이때, 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)는 임피던스 매칭을 수행하여 RF 전력을 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 인가한다. 참고로, 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)는 RF 전력 이외에도 DC, AC, unipolar pulse 방식, bipolar pulse 방식 등 다양한 전력을 공급하는 것도 가능하다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)는 기설정된 적정 전력을 인가하여 챔버(110) 내 플라즈마 밀도를 높인다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 전력 공급부(130)는 제 1 전극(120)에 적정 전력으로서 120W를 인가한다. 이때, 제 1 전력 공급부(130)는 제 1 전극(120)의 단위 면적 당 적정 전력으로서 0.1 W/cm2 를 인가한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 전력 공급부(150)는 제 2 전극(140)에 적정 전력으로서 10 W 내지 80W(예를 들어, 10W, 30W, 50W 및 80W 중 어느 하나) 범위의 전력을 인가한다. 이때, 제 2 전력 공급부(150)는 제 2 전극(140)의 단위 면적 당 적정 전력으로서, 0.01 W/cm2 내지 0.06 W/cm2 (예를 들어, 0.01 W/cm2, 0.02 W/cm2, 0.04 W/cm2, 0.06 W/cm2 중 어느 하나)를 인가 한다.
이와 같은, 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)의 적정 전력 인가 효과에 대해서는 이하 도 2 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
유체 공급부(160)는 챔버(110) 내에 플라즈마 생성을 위한 유체를 공급한다. 구체적으로, 유체 공급부(160)는 전구체로서 옥타메틸사이클로테트라실록산(Octamethylcyclotetrasiloxane, C8H24Si4O4, 이하 'OMCTS'라고 함)을 공급하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 공급한다.
이때, 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내 전구체 OMCTS 및 반응 유체 O2를 공급한 상태에서 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 각각 설정된 적정 전력을 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 인가하면 플라즈마 방전에 의해 SiOx가 기판(W)에 증착된다. 그리고, 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내 전구체 OMCTS 및 반응 유체 O2 및 N2를 공급한 상태에서 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 각각 설정된 적정 전력을 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 인가하면 플라즈마 방전에 의해 SiON이 기판(W)에 증착된다.
이와 같은, 보호 박막(SiOx 및/또는 SiON)이 기판(즉, 플렉서블 디스플레이용 폴리머 기판)에 증착되는 과정에 대해서는 이하 도 2 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통해 플렉서블 디스플레이용 기판 상에 SiOx 박막을 증착하는 과정에 대해서 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SiOx 박막 증착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내에 전구체 OMCTS 및 반응 유체 O2를 공급한 상태에서, 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 각각 설정된 적정 전력을 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 인가하면 플라즈마 방전이 발생하여 챔버(110) 내 이온화 및 여기화가 발생한다. 이에 따라, 제 2 전극(140)의 일면에 위치한 폴리머 기판(W)에는 SiOx가 증착된다.
참고로, 하기 도 3 내지 도 5에 도시된 바에 따르면 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 시 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 인가하는 전력에 따라서 챔버(110) 내 플라즈마 밀도가 상이하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치 내 플라즈마 방전 시 증착 조건에 따른 원자 여기화 및 이온화 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
먼저, 도 3의 (a)에서 그래프의 좌측 데이터는, 제 1 전력 공급부(130)가 제 1 전극(120)에 인가할 전력을 80W, 100W, 120W로 각각 설정한 경우 챔버(110) 내 중성자의 여기화 정도를 의미한다. 이때, 제 2 전력 공급부(150)는 제 2 전극(140)를 접지시킨 상태이다.
그리고, 도 3의 (a)에서 그래프의 우측 데이터는, 제 1 전력 공급부(130)가 제 1 전극(120)의 전력을 인가한 상태에서 제 2 전력 공급부(150)가 제 2 전극(140)에 인가할 전력을 10W, 30W, 50W, 80W로 각각 설정한 경우 챔버(110)내 중성자의 여기화 정도를 의미한다.
다음으로, 도 3의 (b)에서 그래프의 좌측 데이터는, 제 1 전력 공급부(130)가 제 1 전극(120)에 인가할 전력을 80W, 100W, 120W로 각각 설정한 경우 챔버(110) 내 원자의 이온화 정도를 의미한다. 이때, 제 2 전력 공급부(150)는 제 2 전극(140)를 접지시킨 상태이다.
그리고, 도 3의 (b)에서 그래프의 우측 데이터는, 제 1 전력 공급부(130)가 제 1 전극(120)의 전력을 인가한 상태에서 제 2 전력 공급부(150)가 제 2 전극(140)에 인가할 전력을 10W, 30W, 50W, 80W로 각각 설정한 경우 챔버(110)내 원자의 이온화 정도를 의미한다.
이와 같은, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 각 그래프에 따르면, 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)가 증착 조건으로서 적정 전력 범위 내의 전력을 높게 설정할수록 중성자의 여기화 강도 및 원자의 이온화 강도가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 제 1 전력 공급부(130)가 설정된 적정 전력을 인가한 상태에서 제 2 전력 공급부(150)가 설정된 적정 전력을 인가할 때 중성자 여기화 강도 및 원자의 이온화 강도가 높은 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치 내 플라즈마 방전 시 증착 조건에 따른 이온 전류 밀도를 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 4에서 도시된 바와 같이, 제 1 전극(120)에 인가된 전력이 80W, 100W, 120W 일 때, 인가 전력이 높을수록 챔버(110) 내 이온 전류 밀도가 상승한다. 또한, 제 2 전극(130)에 인가된 전력이 10W, 30W, 50W, 80W일 때 인가 전력이 높을수록 챔버(110)내 이온 전류 밀도가 상승한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 시 증착 조건에 따른 SiOx의 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 5에서는 파상수(wave number)에 따른 SiOx의 흡광도(absorbance) 그래프를 나타내었다. 참고로, 흡광도는 시료물질에 대한 입사광 강도를 I0, 투과광의 강도를 I로 하여, log10(I0/I)로 표시되는 수치를 의미한다. 이는, 흡수물질의 흡광도가 그 광로의 길이와 농도의 면적에 비례한다는 램버트베르의 법칙(Lambert-Beer's law) 법칙에 근거하여 흡광도로부터 물질의 농도를 측정할 수 있다. 즉, 도 5에서는, 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 인가된 전력이 적정 전력 범위 내에서 높을수록 SiOx의 흡광도가 높아진 것을 알 수 있으며, 이는 SiOx의 농도가 높아진 것을 의미한다.
결과적으로, 도 3 내지 도 5에서 설명한 바에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 전력 공급부(130)는 120W(단위 면적 당 0.1 W/cm2)를 적정 전력으로 설정하고, 제 2 전력 공급부(150)는 적정 전력으로서 80W(단위 면적 당 0.06 W/cm2)를 적정 전력으로 설정할 때 챔버(110) 내 플라즈마 밀도가 가장 높게 되며 이에 따라 폴리머 기판(W) 상에 SiOx 박막 증착 효율이 가장 높은 것을 알 수 있다.
이처럼, 제 1 전력 공급부(130)가 120W(단위 면적 당 0.1 W/cm2)를 적정 전력으로 설정하고 제 2 전력 공급부(150)는 적정 전력으로서 80W(단위 면적 당 0.06 W/cm2)를 적정 전력으로 설정하여 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 전력을 인가된 상태에서 폴리머 기판(W)에 SiOx 박막이 증착되면 폴리머 기판의 투습율(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)이 낮아지게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SiOx 박막 증착 시 증착 조건에 따른 투습율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6의 (a)에 도시된 그래프에서와 같이, 플렉서블 디스플레이용 기판 상에 증착된 보호 박막의 두께(Film thickness)가 두꺼울수록 폴리머 기판에 대한 투습율(WVTR)은 낮아지게 된다. 그리고, 도 6의 (b)에 도시된 그래프에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착 처리 장치(100)의 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)의 인가 전력이 적정 전력 범위 내에서 높게 설정될수록 폴리머 기판에 대한 투습율(WVTR)은 낮아지게 된다. 즉, 플렉서블 디스플레이용 기판 상에 OLED 물질 등의 발광층을 결합하여 플렉서블 디스플레이를 구현한 경우, 플렉서블 디스플레이 회로 및 소자들의 수분, 산소, 유기 솔벤트 물질 등에 의한 손상도가 낮아지게 된다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통해 플렉서블 디스플레이용 기판 상에 SiON 박막을 증착하는 과정에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 SiON 박막 증착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내에 전구체 OMCTS 및 반응 유체 O2 및 N2를 공급한 상태에서, 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 각각 설정된 적정 전력을 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 인가하면 플라즈마 방전이 발생하여 챔버(110) 내 이온화 및 여기화가 발생한다. 이에 따라, 제 2 전극(140)의 일면에 위치한 폴리머 기판(W)에는 SiON이 증착된다.
참고로, 하기 도 8 및 도 9에 도시된 바에 따르면 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 시 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내에 공급하는 반응 유체의 농도 및 제 1 및 제 2 전력 공급부(130, 150)가 인가하는 전력에 따라서 챔버(110) 내 플라즈마 밀도가 상이하게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 증착 조건에 따른 SiON의 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 8의 (a)에서는 증착 조건으로서 설정된 반응 유체 N2의 농도 변화에 따른 SiON의 흡광도(absorbance) 그래프를 나타내었다. 그리고, 도 8의 (b)에서는 증착 조건으로서 제 1 전극(120)에 적정 전력이 인가된 상태에서 제 2 전극(140)에 인가되는 적정 전력 변화에 따른 SiON의 흡광도(absorbance) 그래프를 나타내었다.
이때, 도 8에서 도시된 그래프들에 따르면, 반응 유체 N2의 농도가 높을수록, 제 2 전극(140)에 인가되는 적정 전력 범위 내의 인가 전력이 클수록 챔버(110) 내 SiON 농도가 높아진 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 SiON 박막 증착 시 증착 조건에 따른 투습율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9에 도시된 그래프에 따르면, 제 1 전극(120)에 적정 전력(도 9에서는 120W인 것을 나타냄)이 인가된 상태에서 제 2 전극(140)에 인가되는 전력이 적정 전력 범위 내에서 클수록 폴리머 기판에 대한 투습율(WVTR)이 낮아지는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 기판(W) 상에 한층 또는 다층 보호 박막을 증착하여 투습율을 낮출 수 있다.
구체적으로, 유체 공급부(160)가 챔버(110) 내 전구체 OMCTS 및 반응 유체 O2 및 N2 중 적어도 하나를 공급한 상태에서, 제 1 전력 공급부(130) 및 제 2 전력 공급부(150)가 기설정된 적정 전력을 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 각각 인가하면 챔버(110) 내 플라즈마가 발생하여 SiOx 또는 SiON 박막이 폴리머 기판(W)에 증착된다.
이때, 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통해 폴리머 기판(W) 상에 SiOx 또는 SiON 박막을 한층만 증착하는 방법은 상기 도 1 내지 도 9를 통해 설명한 증착 방식과 동일하다. 그리고, 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통해 폴리머 기판(W) 상에 다층의 보호 박막을 증착하는 방법은 상기 도 1 내지 도 9를 통해 설명한 증착 방식을 수행하되, 유체 공급부(160)가 반응 유체 N2를 기설정된 반응 시간 주기마다 교번적으로 공급한다. 즉, 유체 공급부(160)는 폴리머 기판(W) 상에 기설정된 반응 시간(SiOx 또는 SiON 박막이 증착되는데 소요되는 시간)이 경과한 후 반응 유체 N2의 공급 및 미공급을 설정하여 동작한다. 예를 들어, 유체 공급부(160)는 첫 번째 증착 공정에서 반응 유체 N2를 공급하여 폴리머 기판(W) 상에 SiON 박막이 증착되도록 한 후, 두 번째 증착 공정에서 반응 유체 N2를 미공급하여 폴리머 기판(W) 상에 SiOx 박막이 증착되도록 한다. 이때, 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 증착 공정 시마다 전구체 및 반응 유체를 정화 시키는 정화부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 한층 박막 증착 및 다층 박막 증착의 투습율을 비교하기 위한 그래프이다.
도 10에 도시된 그래프에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통한 보호 박막 증착 시 폴리머 기판(W) 상에 한층의 보호 박막을 증착하는 경우 보호 박막의 두께가 두꺼울수록 투습율이 낮아지는 것을 알 수 있다. 또한, 폴리머 기판(W) 상에 다층의 보호 박막을 증착하는 경우 보호 박막의 층 개수가 많을수록 투습율이 낮아지는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)는 기판(W)의 한면 또는 양면에 한층 또는 다층 보호 박막을 증착하여 투습율을 낮출 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 시 폴리머 기판에 대한 한면 보호 박막 증착 및 양면 보호 박막 증착의 투습율을 비교하기 위한 그래프이다.
도 11에 도시된 그래프에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 장치(100)를 통한 보호 박막 증착 시 폴리머 기판(W)의 한면에 보호 박막을 증착하는 경우 보호 박막의 두께가 두꺼울수록 투습율이 낮아지는 것을 알 수 있다. 또한, 폴리머 기판(W)의 양면에 보호 박막을 증착할 때의 투습율이 한면에 보호 박막을 증착할 때의 투습율보다 낮아지는 것을 알 수 있다.
이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
먼저, 보호 박막 증착 처리 장치(100) 내에 구성된 수직 대향 전극(즉, 제 1 및 제 2 전극)에 인가할 공급 전원(즉, 적정 전력)을 설정한다(S121).
본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 방법에서는, 폴리머 기판(W)이 배치되는 제 2 전극(140)에는 단위 면적 당 적정 전력으로서, 0.01 W/cm2 내지 0.06 W/cm2 (예를 들어, 0.01 W/cm2, 0.02 W/cm2, 0.04 W/cm2, 0.06 W/cm2 중 어느 하나)가 설정되며, 제 2 전극(140)과 수직 대향하는 제 1 전극(120)에는 단위 면적 당 적정 전력으로서 0.1 W/cm2이 설정된다.
그런 다음, 챔버(110) 내에 전구체로서 OMCTS 가스를 주입하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 주입한다(S122).
이때, 도 12에서는 공급 전원을 설정한 후 전구체 및 반응 유체를 주입하는 것을 설명하였으나, 공급 전원은 보호 박막 증착 공정 이전에 기설정되어 자동으로 인가되거나 전구체 및 반응 유체 주입 전/후에 설정되는 것도 가능하다.
그런 후, 수직 대향 전극들에 각각 설정된 공급 전원을 인가한다(S123).
이처럼, 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 기설정된 적정 전력이 인가됨에 따라 챔버(110) 내에는 전구체 OMCTS와 반응 유체 O2 및 N2 중 적어도 하나가 반응한 플라즈마가 발생된다.
다음으로, 상기 발생된 플라즈마에 의해 플렉서블 디스플레이용 기판(즉, 폴리머 기판) 상에 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 적어도 한층 이상 증착한다(S124).
이때, 보호 박막 증착 공정 시 기설정된 반응 시간 동안 하나의 보호 박막 층을 증착하고, 기설정된 증착 층 개수에 따라 상기 S121 이후의 단계를 반복한다.
구체적으로, 한층의 보호 박막을 증착하는 경우 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 기설정된 반응 시간 동안 증착한다. 그리고, 다층의 보호 박막을 증착하는 경우, 이전 박막 증착 공정 시 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 증착한 후 다음 박막 증착 공정 시 상기 이전 공정에서 증착한 보호 박막의 종류와는 상이한 종류의 보호 박막을 증착한다. 이때, SiOx 및 SiON 별로 증착 공정을 수행하는 반응 시간이 기설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 보호 박막 증착 처리 방법에서는, 플렉서블 디스플레이용 기판(즉, 폴리머 기판)의 양면에 보호 박막을 증착 처리할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 단계 S121 이전에 폴리머 기판 중 보호 박막이 증착 처리 되지 않은 일면이 플라즈마 발생 공간에 노출되도록 제 2 전극(140)에 배치하는 단계('양면 배치 단계'라고 함)를 먼저 수행한 후 상기 단계 S121 내지 단계 S124를 수행한다. 이때, 상기 양면 배치 단계는 상기 단계 S121 이전에 폴리머 기판에 보호 박막이 증착되지 않은 일면을 제 2 전극(140) 상에 배치하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 폴리머 기판의 양면을 번갈아 플라즈마 발생 공간에 노출되도록 제 2 전극 (140) 상에 배치하는 것을 의미한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 챔버 120: 제 1 전극
130: 제 1 전력 공급부 140: 제 2 전극
150: 제 2 전력 공급부 160: 유체 공급부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 플렉서블 디스플레이(flexible display)의 보호 박막 증착 처리 방법에 있어서,
    (a)챔버 내에 상호 수직 대향 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 인가할 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 설정하는 단계;
    (b)플렉서블 디스플레이용 기판의 일면이 노출되도록 상기 제 2 전극 상에 배치하는 단계;
    (c)상기 챔버 내에 전구체로서 OMCTS(Octamethylcyclotetrasiloxane) 유체를 공급하고, 반응 유체로서 O2 및 N2 중 적어도 하나의 반응 유체를 공급하는 단계;
    (d)상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 각각 상기 제 1 적정 전력 및 제 2 적정 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    (e)기설정된 반응 시간 동안 상기 플렉서블 디스플레이용 기판에 SiOx 및 SiON 중 어느 하나의 보호 박막을 한층 이상 증착하는 단계를 포함하되,
    상기 (e) 단계 수행 후,
    상기 제 2 전극 상에 상기 플렉서블 디스플레이용 기판을 배치시키되, 상기 플렉서블 디스플레이용 기판의 타면이 노출되도록 배치시키는 단계; 및
    상기 (c) 내지 (e) 단계를 수행하는 단계를 포함하는 보호 박막 증착 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 제 1 전극의 단위 면적 당 0.1 W/cm2을 상기 제 1 적정 전력으로 설정하는 보호 박막 증착 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 제 2 전극의 단위 면적 당 0.01 W/cm2 내지 0.06 W/cm2 범위의 전력을 상기 제 2 적정 전력으로 설정하는 보호 박막 증착 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    상기 플렉서블 디스플레이용 기판에 SiOx 및 SiON 중 어느 한 종류의 보호 박막을 증착한 후, 상기 증착된 보호 박막과 상이한 종류의 보호 박막을 증착하는 보호 박막 증착 처리 방법.
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