KR101877402B1 - 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수분 또는 산소 등을 효과적으로 차단할 수 있는 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막; 및 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막을 포함하고, 상기 베리어막과 상기 버퍼막이 교번적층될 수 있다.

Description

유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법 {Passivation film for organic electronic devices and Method for depositing the same}
본 발명은 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수분 또는 산소 등을 효과적으로 차단할 수 있는 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드(OLED), 유기태양전지 및 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등의 유기전자소자는 수분 및 산소에 취약하여 소자 보호를 위한 봉지 공정이 필요하다. 여기서, 유기전자소자용 보호막은 소자 보호뿐만 아니라 유연 특성도 요구된다.
이러한 이유로 종래에는 투습방지를 위한 무기막과 유연성을 위한 유기막을 적층하여 사용하고 있는데, 무기막과 유기막의 다층구조막을 순차적으로 적층하기 위해서는 다수의 챔버에서 증착하여야 하기 때문에 장비가 대형화되고, 다수의 마스크가 필요하게 된다. 또한, 유기막은 투습이 잘 되기 때문에 유기막의 노출된 측단면으로 수분이 투습되고, 투습된 수분이 무기막에 생기는 핀홀을 통해 유기전자소자로 유입되는 문제점도 있었다. 그리고 무기막은 딱딱하기 때문에 쉽게 깨지거나 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 저하시키기도 하였다.
유기막에 수분이 투습되는 문제를 해결하고자, 한국공개특허 제10-2013-0040574호(2013.04.24) 등에서는 유기막 상에 증착되는 무기막의 면적을 유기막보다 넓게 하여 유기막을 완전히 덮는 방법이 제시되어 있으나, 여전히 다수의 챔버에서 증착이 이루어지므로 장비가 대형화되고, 다수의 마스크를 사용하여야 하는 문제점이 남아 있다. 그리고 유기전자소자용 보호막에서 유기막보다 무기막의 비율이 많아지기 때문에 유기전자소자용 보호막의 유연 특성이 저하되는 단점도 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0040574호
본 발명은 SiOxCy의 조성에서 x와 y만을 조절함으로써 베리어막과 버퍼막을 증착할 수 있어 다층구조의 베리어막과 버퍼막을 동일한 챔버에서 증착할 수 있으면서도 효과적으로 수분 또는 산소 등을 차단할 수 있는 유기전자소자용 보호막 및 그 증착 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막; 및 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막을 포함하고, 상기 베리어막과 상기 버퍼막이 교번적층될 수 있다.
상기 x1은 상기 x2보다 크고, 상기 y1은 상기 y2보다 작을 수 있다.
상기 베리어막은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%일 수 있다.
상기 버퍼막은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%일 수 있다.
상기 베리어막과 상기 버퍼막은 동일한 면적을 가질 수 있다.
상기 버퍼막은 두께가 200 내지 2000 Å일 수 있다.
상기 베리어막은 두께가 200 내지 5000 Å일 수 있다.
상기 버퍼막의 적어도 일면에 접하고, SiNz의 조성층을 갖는 보조 베리어막을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼막은 상기 베리어막과 상기 보조 베리어막 사이에 위치하여 적층될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법은 유기전자소자가 형성된 기판을 챔버 내부에 로딩하는 단계; 상기 기판 상에 SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막과 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막의 적층구조를 형성하는 단계; 및 상기 기판을 상기 챔버에서 언로딩하는 단계를 포함하고, 상기 적층구조를 형성하는 단계는 단일 챔버에서 수행할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계는 상기 베리어막과 상기 버퍼막을 복수회 교번적층하여 수행하고, 상기 베리어막과 상기 버퍼막의 증착을 위한 원료물질은 유기 규소 화합물일 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계는 산소 원자(O)를 포함하는 공정가스를 공급하면서 수행할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계에서는 상기 버퍼막을 증착하는 경우에 상기 원료물질의 공급량을 상기 베리어막을 증착할 때보다 많게 하는 제1 조건과 상기 공정가스의 공급량을 상기 베리어막을 증착할 때보다 적게 하는 제2 조건 중 적어도 하나를 적용하여 상기 버퍼막을 증착할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계는 상기 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 수행하고, 상기 버퍼막을 증착하는 경우에 상기 베리어막을 증착할 때보다 플라즈마의 세기를 약하게 하여 상기 버퍼막을 증착할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계에서는 단일 마스크로 상기 베리어막과 상기 버퍼막을 적층할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막; SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막; 및 실리콘(Si)과 질소(N)가 함유된 보조 베리어막을 포함하고, 상기 베리어막, 상기 버퍼막 및 상기 보조 베리어막이 복수회 교번적층될 수 있다.
상기 보조 베리어막은 산소(O)와 탄소(C)가 더 함유되어 SiONC의 조성을 가질 수 있다.
상기 보조 베리어막의 증착을 위한 원료물질은 HMDSO를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 SiOxCy의 조성에서 x와 y의 조절만으로 베리어막과 버퍼막이 교번적층될 수 있어 단일 챔버에서 쉽게 증착이 가능하다. 그리고 플라즈마를 활용하여 버퍼막의 두께를 얇게 할 수 있어 노출된 면적을 줄일 수 있기 때문에 일정한 크기와 형태로 베리어막과 버퍼막을 적층할 수 있고, 이로 인해 단일 마스크로 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 있게 된다. 이에 증착 장비가 간단해지고 소형화될 수 있으며, 생산 단가를 낮출 수 있다.
그리고 베리어막이 탄소를 함유하고 있어 베리어막의 탄성을 향상시킬 수 있기 때문에 유기전자소자의 유연성을 확보할 수 있고, 무기막으로 이루어진 베리어막이 가지는 딱딱하여 쉽게 깨지던 단점을 보완할 수 있다.
또한, 보조 베리어막을 더 포함하면 투습방지효과가 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법은 원료물질로 HMDSO를 사용하여 단일 챔버에서 간단하게 SiOxCy 조성의 x와 y를 조절할 수 있고, 이에 쉽게 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 있다. 그리고 아산화질소(N2O)를 포함하는 공정가스를 사용하여 탄소를 산화시킴으로 SiOxCy 조성에서 탄소의 비율을 더욱 효과적으로 조절할 수 있다. 한편, PECVD 장비에서 플라즈마의 세기와 아산화질소 가스 유량을 변화시켜 간단하게 SiOxCy 조성의 x와 y를 조절할 수도 있다. 플라즈마의 출력을 높일 경우, HMDSO의 실리콘(Si)과 C-H기 본딩을 더 분해할 수 있으므로 탄소(C)의 비율을 감소시킬 수 있고, 여기에 아산화질소 가스 유량을 높일 경우, 산소(O)의 비율을 증가시킬 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 HMDSO의 분자구조를 나타낸 그림.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막의 변형예를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버퍼막의 파티클 피복 특성을 설명하기 위해 단면으로 나타낸 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막(110); 및 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막(120)을 포함하고, 상기 베리어막(110)과 상기 버퍼막(120)이 교번적층될 수 있다.
베리어막(110)은 산소나 수분의 침투를 막아주는 역할을 하며, SiOx1Cy1(x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 가질 수 있다. 베리어막(110)은 투습방지 특성을 높이기 위해 산소와 탄소의 함량을 조절하여 투습방지 특성이 우수한 무기막과 유사하게 형성할 수도 있다.
종래에 베리어막으로 사용되던 SiO2 등의 무기막은 투습방지 특성이 우수하지만, 딱딱하고 유연성이 없어 깨지기 쉽기 때문에 플렉시블 디스플레이 등에 적용하기 어렵고, 롤투롤 공정에 적합하지 못하였다. 그러나, 본 발명에서와 같이 SiOx1Cy1의 조성에서 y1이 0보다 커서 베리어막(110)에 탄소가 함유되면 탄소 성분이 탄성을 제공하기 때문에 베리어막(110)의 유연성이 향상된다. 이에 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 확보할 수 있고, 플렉시블 디스플레이 등에 적용하기 용이하며, 롤투롤 공정에 적합하다. 그리고 유연성이 없어 깨지기 쉬운 무기막에서 생기던 핀홀 성장도 억제할 수 있다. 하지만, 탄소가 너무 많아지면 베리어막(110)의 투습방지 특성이 저하되기 때문에 탄소의 함량(또는 y1)을 적절히 조절할 필요가 있다.
한편, 베리어막(110)은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%의 범위에서 선택할 수 있다. 베리어막(110)의 탄소 함량이 1 at%보다 작아지게 되면, 베리어막(110)이 무기막과 같이 딱딱하고 잘 부서지기 쉬운 특성을 갖게 되어 크랙이 발생하기 쉬워진다. 반면에, 베리어막(110)의 탄소 함량이 5 at%보다 커지게 되면, 베리어막(110)에 유기막과 같이 수분이 투습될 수 있기 때문에 유기전자소자에 악영향을 미치게 된다. 이처럼, 베리어막(110)에 1 내지 5 at%의 탄소가 함유되어 있으면 투습을 효과적으로 방지하면서도 베리어막(110)의 크랙을 방지하고 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 확보할 수 있다.
버퍼막(120)은 베리어막(110)의 스트레스를 완화시키며, 유기전자소자용 보호막에 연성을 부여하고 유기전자소자용 보호막을 평탄화할 뿐만 아니라 유기전자소자용 보호막의 핀홀 성장도 억제하는 역할을 한다. 버퍼막(120)은 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 가질 수 있고, y2를 변화시켜 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 조절할 수 있다. 버퍼막(120)에 탄소의 함량이 많아지면 유연 특성은 향상될 수 있지만, 다른 원소들의 비율이 적어지므로 다른 특성들이 저하되기 때문에 탄소의 함량(또는 y2)을 적절하게 조절할 필요가 있다.
한편, 버퍼막(120)은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%의 범위에서 선택할 수 있다. 버퍼막(120)의 탄소 함량이 5 at%보다 작아지게 되면, 버퍼막(120)의 연성이 미미하여 베리어막(110)의 스트레스를 완화시키지 못하고, 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 충분히 제공하지 못한다. 반면에, 버퍼막(120)의 탄소 함량이 50 at%보다 커지게 되면, 버퍼막(120)에서 실리콘(Si)의 함량이 적어지게 되어 SiOx2Cy2 박막 형성에 어려움이 생기게 되고, 이에 베리어막(110)의 스트레스를 완화시키는 버퍼 특성이 저하된다. 이처럼, 버퍼막(120)에 5 내지 50 at%의 탄소가 함유되어 있으면 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 효과적으로 제공하면서도 버퍼막(120)의 형성이 잘 될 수 있다.
상기 x1은 상기 x2보다 크고, 상기 y1은 상기 y2보다 작을 수 있다. 즉, 버퍼막(120)의 탄소 함량이 베리어막(110)의 탄소 함량보다 많을 수 있고, 베리어막(110)의 산소 함량이 버퍼막(120)의 산소 함량보다 많을 수 있다. 베리어막(110)의 탄소 함량이 많으면 외부 습기가 내부로 침투되는 것을 방지할 수 없기 때문에 베리어막(110)의 탄소 함량은 5 at% 이하로 적어야하고, 버퍼막(120)은 연성이 우수하여 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 효과적으로 제공해야 하므로 베리어막(110)보다 탄소 함량이 많은 5 at% 이상이어야 한다. 이때, 베리어막(110)의 탄소 함량과 버퍼막(120)의 탄소 함량이 5 at%로 동일하면 베리어막(110)과 버퍼막(120)이 유사하게 되어 핀홀 성장을 억제하지 못하고, 외부 습기가 내부로 침투되는 것을 막을 수 없다. 따라서, 상기 y1은 상기 y2보다 작을 수 있다. 그리고 SiOxCy의 조성에서 산소의 함량이 많아지면 SiOxCy막이 치밀하여 질 수 있기 때문에 투습방지 특성이 주로 요구되는 베리어막(110)의 산소 함량이 버퍼막(120)의 산소 함량보다 많을 수 있다. 즉, 상기 x1이 상기 x2보다 클 수 있다. 한편, 상기의 조건을 만족하면서 상기 x1은 1.5 내지 2, 상기 y1은 0 내지 0.5, 상기 x2는 1.0 내지 1.5, 상기 y2는 0.5 내지 1.0의 범위에서 조절될 수도 있다.
일반적으로 유기막과 무기막을 교번적층하게 되면, 유기막과 무기막을 이종의 챔버에서 증착해야 하기 때문에 다수의 챔버를 필요로 하게 되는데, 본 발명의 베리어막(110)과 버퍼막(120)은 기본적으로 모두 다 실리콘, 산소 및 탄소를 포함하는 박막이기 때문에 다수의 챔버가 필요없이 단일 챔버에서 교번적층할 수 있고, SiOxCy 조성에서 x와 y만을 조절하여 교번적층할 수 있으므로 쉽게 베리어막(110)과 버퍼막(120)의 적층구조를 형성할 수 있다. 이에 다수의 챔버에서 증착하지 않아도 되기 때문에 장비가 대형화되지 않을 수 있고, 생산성이 증대되며 생산 원가를 절감할 수 있다. 한편, 베리어막(110)과 버퍼막(120)은 베리어막(110)이 유기전자소자에 접하도록 베리어막(110)이 가장 먼저 증착될 수도 있고, 버퍼막(120)이 유기전자소자에 접하도록 버퍼막(120)이 가장 먼저 증착될 수도 있는데, 투습 방지 특성이 우수한 베리어막(110)이 유기전자소자에 접하도록 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자를 완전히 피복하도록 기판(10) 상에 형성된다.
종래의 버퍼막은 용액법을 사용하여 증착하기 때문에 유기전자소자용 보호막의 평탄화를 위해 0.5 내지 1 ㎛의 두께가 필요하였다. 이에 종래의 버퍼막은 측단면의 면적이 넓어질 수 밖에 없으므로 노출된 넓은 면적의 측단면으로 수분이 침투하는 문제가 있었다. 이러한 이유로 종래에는 유기전자소자용 보호막을 형성시 단일 마스크로 베리어막과 버퍼막을 교번적층하지 못하고 베리어막이 버퍼막 영역을 완전히 덮을 수 있게 다수의 마스크로 교체해가면서 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 밖에 없었다. 하지만, 본 발명에서는 버퍼막(120)을 진공 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 증착하므로(예를 들어, PECVD), 우수한 버퍼링 특성을 가지면서도 버퍼막(120)의 두께를 줄일 수 있다. 그리고 단일 마스크로 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 교번적층할 수도 있다.
버퍼막(120)은 두께가 200 내지 2000 Å일 수 있다. 본 발명에서는 플라즈마를 이용하여 SiOx2Cy2 박막을 증착할 수 있기 때문에 얇은 두께의 버퍼막(120)도 가능하다. 하지만, 버퍼막(120)의 두께가 200 Å보다 얇아지게 되면, 베리어막(110)의 스트레스를 충분히 완화시키지 못하며, 유기전자소자용 보호막에 연성을 부여하는 정도가 미미하고 유기전자소자용 보호막을 평탄화하지 못할 뿐만 아니라 유기전자소자용 보호막의 핀홀 성장도 억제하지 못하게 된다. 반면에, 버퍼막(120)의 두께가 2000 Å보다 두꺼워지게 되면, 유기전자소자용 보호막에 연성을 충분히 부여하고 유기전자소자용 보호막을 평탄화할 수는 있지만, 유기전자소자용 보호막의 전체적인 두께가 두꺼워지고, 버퍼막(120)의 측단면 면적이 넓어져서 노출된 측단면으로 수분이 투습되어 유기전자소자에 악영향을 미칠 수 있으며, 특히 버퍼막(120)의 측단면이 노출되도록 버퍼막(120)을 적층할 때 이러한 문제가 발생하게 된다. 한편, 버퍼막(120)의 두께가 500 Å 이하에서 측단면으로 투습되는 수분을 더욱 효과적으로 차단할 수 있기 때문에 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 확보하면서 유기전자소자용 보호막의 전체적인 두께도 줄이고 측단면으로 투습되는 수분도 효과적으로 차단하기 위해 버퍼막(120)의 두께는 200 내지 500 Å의 범위에서 선택될 수 있다.
그리고 베리어막(110)은 두께가 200 내지 5000 Å일 수 있다. 베리어막(110)의 두께가 200 Å보다 얇아지게 되면, 가스 베리어성, 수분 베리어성 등의 베리어성이 떨어지는 경향이 있으며, 베리어막(110)의 두께가 5000 Å보다 두꺼워지게 되면, 유연성이 저하되어 휘어지게 되었을 때 베리어막(110)에 크랙이 발생하게 되고 이러한 크랙에 의해 가스 또는 수분이 침투하여 유기전자소자에 악영향을 미치게 된다. 한편, 플렉시블 디스플레이 등에 응용하기 위해서 유기전자소자의 유연성을 더욱 필요로 하거나, 유기전자소자 보호막의 전체적인 두께를 제한하여야 할 필요가 있는 경우에는 베리어막(110)의 두께를 200 내지 2000 Å의 범위에서 선택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 HMDSO의 분자구조를 나타낸 그림이다.
본 발명의 일실시예에서는 SiOxCy막(즉, 베리어막과 버퍼막)의 증착을 위한 원료물질로 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)를 사용할 수 있는데, 도 2를 참조하면 HMDSO는 본 발명에 따른 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 구성하는 성분인 규소(Si), 산소(O), 탄소(C)를 모두 포함하고 있기 때문에 단일 원료를 사용하여 안정적으로 SiOxCy막을 형성할 수 있고, 다수의 C-H 기를 포함하여 SiOxCy막을 연하게 한다. 한편, 아산화질소(N2O)를 사용하여 산소와 탄소를 더욱 효과적으로 조절할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막의 변형예를 나타낸 단면도로, 도 3(a)는 단일 마스크로 형성된 유기전자소자용 보호막을 나타내고, 도 3(b)는 보조 베리어막을 더 포함하는 유기전자소자용 보호막을 나타낸다.
도 3를 참조하면, 베리어막(110)과 버퍼막(120)은 도 3(a)와 같이 동일한 면적을 가질 수 있다. 동일한 면적의 의미는 동일한 모양과 넓이로 증착되어 각 층의 측단면들이 단일 평면을 이루는 것을 말하며, 단일 마스크로 적층하여 베리어막(110)과 버퍼막(120)이 동일한 면적을 갖도록 할 수 있다. 종래에는 0.5 내지 1 ㎛의 두꺼운 버퍼막의 두께 때문에 버퍼막의 측단면을 통한 수분의 침투로 인해 버퍼막의 측단면을 노출시킬 수 없었지만, 본 발명의 버퍼막(120)은 그 두께를 200 내지 500 Å으로 얇게 할 수 있으므로 측단면으로 수분이 침투하지 못하기 때문에 동일한 면적으로(즉, 동일한 모양과 넓이로) 적층하여 버퍼막(120)의 측단면을 노출할 수 있다. 이에 단일 마스크를 사용하여 마스크의 교체없이 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 교번적층할 수 있다. 따라서, 단일 마스크로 간단하게 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 교번적층할 수 있기 때문에 우수한 양산성을 확보할 수 있고, 생산 단가를 낮출 수 있다. 한편, 서로 다른 다수의 마스크를 사용하여 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 적층할 수도 있는데, 버퍼막(120)의 측단면을 통한 수분의 침투를 막기 위해 베리어막(110)이 버퍼막(120)을 완전히 덮도록 할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에서는 PECVD 샤워헤드의 면적이 375 ㎜ × 375 ㎜이고, 기판 온도는 60 내지 80 ℃, 챔버 진공도는 0.5 Torr, RF Frequency는 13.56 혹은 27.12 MHz의 조건에서 RF power가 300 내지 1000W, 캐리어 가스(예를 들어, 아르곤)로 버블링(Bubbling)한 HMDSO의 공급량이 50 내지 100 sccm, 아산화질소(N2O)의 공급량이 100 내지 1000 sccm으로 버퍼막(120)을 증착하여 두께가 200 내지 500 Å으로 얇은 버퍼막(120)을 형성할 수 있었다. 또한, 같은 조건에서 RF power가 500 내지 1500W, 캐리어 가스로 버블링한 HMDSO의 공급량이 10 내지 50 sccm, 아산화질소의 공급량이 1000 내지 3000 sccm으로 베리어막(110)을 증착하여 두께가 200 내지 2000 Å인 베리어막(110)을 형성할 수 있었다. 여기서, 단일 마스크를 이용해 일정한 크기와 형태로 베리어막(110)과 버퍼막(120)을 각각 500 Å의 두께를 갖도록 적층하여 투습도를 측정한 결과, 투습도가 0.008 g/㎡·day 이하로 낮게 측정되었다. 이와 같이 본 발명에서는 투습도가 0.008 g/㎡·day 이하로 낮은 유기전자소자용 보호막을 형성할 수 있다.
도 3(b)와 같이 유기전자소자용 보호막은 버퍼막(120)의 적어도 일면에 접하고, SiNz의 조성층을 갖는 보조 베리어막(130)을 더 포함할 수 있다. 보조 베리어막(130)은 버퍼막(120)의 적어도 일면에 접하게 되고, SiNz의 조성층을 가질 수 있는데, 보조 베리어막(130)을 더 포함하면 투습 방지 효과를 극대화할 수 있다. SiNz의 조성층을 갖는 막은 무기막이기 때문에 SiNz의 조성층을 갖는 보조 베리어막(130)은 베리어막(110)보다 투습 방지 특성이 우수하며, 보조 베리어막(130)을 유기전자소자(20)에 접하도록 하면 투습 방지 효과가 극대화된다. SiNz의 조성층을 갖는 보조 베리어막(130)은 모노실란(SiH4)과 암모니아(NH3)를 원료가스로 사용하여 증착할 수 있는데, 모노실란과 암모니아를 원료가스로 사용하면 모노실란과 암모니아의 성분이 HMDSO와 아산화질소의 성분과 유사하여 베리어막(110)과 버퍼막(120)이 증착되는 챔버와 동일한 챔버에서 플라즈마를 활용하여 증착할 수 있다. 필요에 따라서는 SiNz의 조성층과 SiOxCy의 조성층을 형성하는 사이에 챔버 내에 존재하는 공정가스와 원료물질 등을 퍼지할 수도 있다. 한편, 보조 베리어막(130)을 증착하면서 원료물질로 모노실란(SiH4) 및 암모니아(NH3)와 함께 HMDSO와 아산화질소, 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2) 등의 산질화 가스를 사용함으로써 SiONC 조성층을 만들 수도 있다. 그리고 모노실란(SiH4)은 베리어막(110)과 버퍼막(120)의 증착시에도 사용할 수 있는데, HMDSO 이외에 실리콘(Si)을 보충해주는 실리콘의 보조 가스로 사용할 수 있다.
버퍼막(120)은 베리어막(110)과 보조 베리어막(130) 사이에 위치하여 적층될 수 있다. 이러한 경우 버퍼막(120)이 베리어막(110)의 스트레스와 보조 베리어막(120)의 스트레스 모두를 흡수하여 완화시킬 수 있기 때문에 투습 방지 효과를 극대화시키면서도 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 베리어막(110)이 서로 다른 막질 간의 접합 특성을 향상시킬 수도 있는데, 이러한 경우 베리어막(110)은 보조 베리어막(130)과 버퍼막(120)의 사이마다 형성된다. 베리어막(110), 버퍼막(120) 및 보조 베리어막(130)의 적층 순서는 상기의 순서에 특별히 한정되지 않으며, 유기전자소자용 보호막의 효율적인 운용을 위해 적층 순서를 조정할 수도 있다.
그리고 보조 베리어막(130)은 본 발명의 일실시예에 따라 PECVD 샤워헤드의 면적이 375 ㎜ × 375 ㎜이고, 기판 온도는 60 내지 80 ℃, 챔버 진공도는 0.5 Torr, RF Frequency는 13.56 혹은 27.12 MHz의 조건에서 RF power가 200 내지 600 W, 모노실란의 공급량이 50 내지 100 sccm, 암모니아의 공급량이 25 내지 50 sccm으로 증착되어 두께가 200 내지 2000 Å가 될 수 있었다. 여기서, 단일 마스크를 이용해 일정한 크기와 형태로 베리어막(110)은 300 Å, 버퍼막(120)과 보조 베리어막(130)을 각각 500 Å의 두께를 갖도록 적층하여 투습도를 측정한 결과, 투습도가 0.002 g/㎡·day 이하로 낮게 측정되었다. 이때, 500 Å 두께의 보조 베리어막(130)이 유기전자소자를 에워싸도록 제일 먼저 적층하고 버퍼막(120), 베리어막(110)의 순서로 적층하였는데, 보조 베리어막(130)과 함께 베리어막(110)을 사용할 경우 베리어 역할을 하는 막(즉, 베리어막과 보조 베리어막)의 두께가 두꺼워지기 때문에 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 위해 보조 베리어막(130)의 두께(예를 들어, 500 Å)에 따라 베리어막(110)의 두께를 300 Å 이하로 할 수도 있다. 이처럼, 본 발명에서는 베리어 역할을 하는 막으로 베리어막(110)과 보조 베리어막(130)을 함께 적층하여 투습도가 0.002 g/㎡·day 이하로 낮은 유기전자소자용 보호막을 형성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 유기전자소자용 보호막은 단일 챔버에서 단일 마스크로 증착할 수 있으므로 장비가 소형화되고 공정이 단순화될 수 있어서 생산성이 증대되고 생산 원가를 절감할 수 있으며, 유기전자소자용 보호막의 증착 공정 후 챔버 및 마스크의 인시튜(in-situ) 세정도 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법은 유기전자소자가 형성된 기판을 챔버 내부에 로딩하는 단계(S100); 상기 기판 상에 SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막과 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막의 적층구조를 형성하는 단계(S200); 및 상기 기판을 상기 챔버에서 언로딩하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
먼저 유기전자소자가 형성된 기판을 챔버 내부에 로딩한다(S100). 챔버 내부에 로딩된 기판 상에 유기전자소자가 완전히 피복되도록 유기전자소자용 보호막이 증착된다. 이때, 유기전자소자용 보호막을 일정한 영역에 증착시키기 위해 마스크(예를 들어, 셰도우마스크)를 사용할 수 있는데, 셰도우마스크를 사용할 경우 기판을 로딩한 후에 기판과 셰도우마스크를 정렬시켜 기판과 합착시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 그 이후 증착이 이루어지게 된다.
그 다음 기판 상에 SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막과 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막의 적층구조를 형성한다(S200). 상기 적층구조를 형성하는 단계(S200)는 베리어막과 버퍼막을 복수회 교번적층하여 수행할 수 있다. 이때, 베리어막과 버퍼막이 20층 이상 되도록 20회 이상 교번적층할 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 공정을 단일 챔버에서 단일 마스크로 수행할 수 있다. 종래에는 폴더블(Foldable) OLED 구현을 위해서 베리어막의 두께를 얇게 하고 베리어막 및 버퍼막을 5층 (베리어막 3층, 버퍼막 2층) 혹은 7층 (베리어막 4층, 버퍼막 3층)으로 적층하였는데, 이때 5가지 혹은 7가지 챔버 및 셰도우마스크를 운영하여야 하므로 장비가 커지고 생산성이 떨어지는 단점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 종래보다 많은 층을 단일 챔버에서 단일 마스크로 적층할 수 있기 때문에 장비의 크기를 줄일 수 있고, 생산성을 증대시킬 수 있다. 베리어막은 산소나 수분의 침투를 막아주는 역할을 하며, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 가질 수 있다. 베리어막은 투습방지 특성을 높이기 위해 산소와 탄소를 조절하여 투습방지 특성이 우수한 무기막과 유사하게 형성할 수도 있다. 여기서, 베리어막은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%일 수 있는데, 베리어막의 탄소 함량이 1 at%보다 작아지게 되면, 베리어막이 무기막과 같이 딱딱하고 잘 부서지기 쉬운 특성을 갖게 되어 크랙이 발생하기 쉬워지고, 반대로 베리어막의 탄소 함량이 5 at%보다 커지게 되면, 베리어막에 유기막과 같이 수분이 투습될 수 있기 때문에 유기전자소자에 악영향을 미치게 된다. 따라서, 베리어막에 1 내지 5 at%의 탄소가 함유되어 있으면 투습을 효과적으로 방지하면서도 베리어막의 크랙을 방지하고 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 확보할 수 있다.
그리고 버퍼막은 베리어막의 스트레스를 완화시키며, 유기전자소자용 보호막에 연성을 부여하고 유기전자소자용 보호막을 평탄화할 뿐만 아니라 유기전자소자용 보호막의 핀홀 성장도 억제하는 역할을 한다. 버퍼막은 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 가질 수 있고, y2를 변화시켜 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 조절할 수 있다. 여기서, 버퍼막은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%일 수 있는데, 버퍼막의 탄소 함량이 5 at%보다 작아지게 되면, 버퍼막의 연성이 미미하여 베리어막의 스트레스를 완화시키지 못할 뿐만 아니라 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 충분히 제공하지 못하고, 반대로 버퍼막의 탄소 함량이 50 at%보다 커지게 되면, 버퍼막에서 실리콘(Si)의 함량이 적어지게 되어 박막 형성에 어려움이 생긴다. 따라서, 버퍼막에 5 내지 50 at%의 탄소가 함유되어 있으면 유기전자소자용 보호막의 유연 특성을 효과적으로 제공하면서도 버퍼막의 형성이 잘 될 수 있다.
한편, 베리어막과 버퍼막의 적층 순서는 특별히 한정되지 않고, 유기전자소자용 보호막의 효과적인 운용을 위해 적층 순서가 결정될 수 있다.
상기 베리어막과 상기 버퍼막의 증착을 위한 원료물질은 유기 규소 화합물일 수 있다. 유기 규소 화합물은 규소를 함유하는 유기물로서, HMDSO, HMDS, DMADMS, BDMAMS 등이 있다. 유기 규소 화합물은 규소(Si)와 탄소(C)를 포함하기 때문에 다수의 원료물질을 필요로 하지 않고, 특히 HMDSO는 규소(Si), 산소(O), 탄소(C)를 모두 포함하고 있기 때문에 HMDSO를 사용하면 하나의 원료물질로 공급량만을 조절하여 SiOxCy의 조성을 갖는 베리어막과 버퍼막을 증착할 수 있고, 이에 따라 단일 챔버에서 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 있게 된다. 따라서, 상기 적층구조를 형성하는 단계는 단일 챔버에서 수행할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계(S200)는 산소 원자(O)를 포함하는 공정가스를 공급하면서 수행할 수 있다. 상기 공정가스는 산소(O2) 또는 아산화질소(N2O), 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2) 등의 산질화 가스 중 적어도 하나를 사용할 수 있으며, 공정가스를 사용하게 되면 탄소를 산화시킴으로 SiOxCy 조성에서 탄소의 비율을 더욱 효과적으로 조절할 수 있고, 산화에 의해 수소 원자(H)를 제거할 수도 있다.
이때, 발광된 빛이 OLED 소자의 상부 방향으로 발광되는 Top Emission 방식의 OLED 등과 같이 유기전자소자의 탑 캐소드(Top Cathode)가 상부를 향하여 탑 캐소드 상에 보호막을 형성하는 경우에는 산소(O2)를 직접 사용하게 되면 유기전자소자의 탑 캐소드(Top Cathode)가 산화되기 때문에 산소를 직접 사용하지 않고, 아산화질소, 일산화질소, 이산화질소 등의 산질화 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아산화질소를 사용하게 되면, 유기전자소자의 탑 캐소드를 산화시키지 않으면서 효과적으로 원료물질에 포함된 탄소를 산화시킬 수 있고, 수소 원자(H)를 제거할 수 있다.
한편, 발광된 빛이 OLED 소자의 하부 방향으로 발광되는 Bottom Emission 방식의 OLED 등과 같이 유기전자소자의 탑 캐소드 상에 보호막을 형성하는 경우가 아닌 경우에는 탑 캐소드 산화 등의 문제가 없기 때문에 산소를 사용할 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계(S200)에서는 버퍼막을 증착하는 경우에 원료물질의 공급량을 베리어막을 증착할 때보다 많게 하는 제1 조건과 공정가스의 공급량을 베리어막을 증착할 때보다 적게 하는 제2 조건 중 적어도 하나를 적용하여 버퍼막을 증착할 수 있다. 원료물질인 유기 규소 화합물은 탄소를 많이 함유하고 있기 때문에 원료물질의 공급량이 많아지면 증착되는 막(이하 증착막)의 탄소 함유량이 많아지게 된다. 이와 같이 증착막의 탄소 함유량이 높으면 유연 특성이 향상되기 때문에 탄소 함유량이 높은(즉, 원료물질의 공급량을 많게 한) 증착막은 버퍼막으로 사용하기에 적합하다. 반면에, 베리어막은 산소나 수분의 침투를 막아주는 역할을 해야 하기 때문에 탄소 함유량이 높으면 안 된다. 이에 원료물질의 공급량을 조절하여 베리어막과 버퍼막을 증착할 수 있다.
그리고 공정가스는 원료물질에 포함된 탄소를 산화시키는데, 공정가스의 공급량이 많아지면 많은 양의 공정가스가 원료물질에 포함된 탄소의 많은 양을 산화시켜 증착막의 탄소 함유량이 줄어들게 된다. 이와 같이 증착막의 탄소 함유량이 작아지면 유연 특성은 사라지고 딱딱해지며, 투습 방지 특성이 향상되기 때문에 탄소 함유량이 낮은(즉, 공정가스의 공급량을 많게 한) 증착막은 베리어막으로 사용하기에 적합하다. 반면에, 버퍼막은 유연 특성이 우수해야 하기 때문에 탄소 함유량이 높아야 한다. 이에 공정가스의 공급량을 조절하여 베리어막과 버퍼막을 증착할 수도 있다.
이와 같이 버퍼막은 베리어막을 증착할 때보다 원료물질의 공급량을 많게 하거나 공정가스의 공급량을 적게 하여 탄소 함유량을 높이고, 우수한 유연 특성을 가질 수 있다. 한편, 원료물질의 공급량을 많게 하는 제1 조건과 공정가스의 공급량을 적게 하는 제2 조건을 동시에 사용할 수도 있으며, 동시에 사용하면 더욱 효과적으로 증착막(즉, 베리어막 또는 버퍼막)의 탄소 함유량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 공정가스인 아산화질소의 가스 유량을 높일 경우, 탄소의 함량은 낮추면서 산소(O)의 비율을 증가시킬 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계(S200)는 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 수행할 수 있다. PECVD 증착에서는 플라즈마를 이용하여 증착막을 증착하게 되는데, 플라즈마의 세기를 조절하여 박막 내에 포함되는 탄소의 함량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마의 출력을 높일 경우, 원료물질인 HMDSO의 실리콘(Si)과 C-H기 본딩을 더 분해할 수 있으므로 탄소(C)의 비율을 감소시킬 수 있다.
버퍼막을 증착하는 경우에 베리어막을 증착할 때보다 플라즈마의 세기를 약하게 하여 버퍼막을 증착할 수 있다. 베리어막을 증착할 때에는 원료물질에 포함된 탄소가 거의 다 산화될 수 있도록 강한 플라즈마를 발생시키고, 버퍼막을 증착할 때에는 원료물질에 포함된 탄소가 남아있을 수 있도록 약한 플라즈마를 발생시킨다. 여기서, 버퍼막의 증착시 약한 플라즈마를 발생시키는 이유는 플라즈마를 발생시키지 않아 버퍼막의 탄소 함량이 50 at%보다 커지게 되면, 버퍼막에서 실리콘(Si)의 함량이 적어지게 되어 SiOxCy 박막 형성에 어려움이 생기기 때문이다. 따라서, 버퍼막의 증착시 베리어막의 증착시보다 약한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 한편, 플라즈마를 발생시킬 때, 샤워 헤드 면적 대비 RF 출력은 베리어막의 경우 0.4 내지 0.6 W/㎠이고, 버퍼막의 경우 0.2 내지 0.4 W/㎠일 수 있다.
상기 적층구조를 형성하는 단계(S200)에서는 단일 마스크로 베리어막과 버퍼막을 적층할 수 있다. 마스크는 베리어막 및 버퍼막이 일정한 패턴 또는 형태로 증착되게 하며, 셰도우마스크 및 포토레지스트(Photoresist) 마스크를 포함할 수 있다. 종래에는 용액법으로 버퍼막을 증착하기 때문에 유기전자소자용 보호막의 평탄화를 위해 버퍼막의 두께가 0.5 내지 1 ㎛로 두꺼웠는데, 본 발명에서는 플라즈마를 이용하여 유기전자소자용 보호막을 평탄화하면서도 버퍼막의 두께를 200 내지 500 Å으로 얇게 할 수 있으므로 노출된 넓은 면적의 측단면으로 수분이 침투하였던 문제를 해결할 수 있다. 이에 버퍼막의 측단면이 노출되어도 되기 때문에 베리어막과 버퍼막을 일정한 크기와 형태로 적층할 수 있고, 단일 마스크를 사용하여 베리어막과 버퍼막을 일정한 크기와 형태로 적층할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 단일 마스크로 베리어막과 버퍼막을 적층할 수 있다.
마지막으로, 기판을 챔버에서 언로딩한다(S300). 본 발명에서는 단일 챔버에서 유기전자소자용 보호막이 모두 적층되기 때문에 베리어막과 버퍼막의 적층구조를 모두 형성한 후 기판을 챔버에서 언로딩한다. 여기서, 셰도우마스크를 사용할 경우, 기판을 챔버에서 언로딩하기 이전에 셰도우마스크를 기판에서 분리시키는 단계를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막의 파티클 피복 특성을 설명하기 위해 단면으로 나타낸 개념도로, 도 5(a)는 종래의 유기전자소자용 보호막을 나타내는 그림이고, 도 5(b)는 본 발명의 버퍼막을 먼저 증착한 그림이며, 도 5(c)는 본 발명의 버퍼막을 베리어막 이후에 증착한 그림이다.
도 5를 참조하면, 종래에는 베리어막(11) 및 버퍼막(12)을 형성하는 경우에 도 5(a)와 같이 기판(10)에 불순물인 파티클(30)이 있을 때, 파티클 피복 특성이 좋지 않아 파티클(30)에 가려진 기판(10) 상에는 베리어막(11) 또는 버퍼막(12)이 증착되지 않는 문제점이 있었고, 파티클을 완전히 덮기 위해서 용액 공정으로 버퍼막을 1 ㎛ 정도까지 도포하여야 했는데, 이로 인해 버퍼막이 두꺼워질 수 밖에 없었다. 하지만, 본 발명의 버퍼막(120)은 유기 규소 화합물을 원료물질로 하여 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성을 갖게 되어 파티클 피복 특성이 우수하기 때문에 도 5(b)와 같이 파티클(30)과 기판(10) 사이의 부분을 채울 수 있어 파티클(30)에 가려진 기판(10) 상에도 버퍼막(120)의 증착이 가능하고, 버퍼막(120)의 두께도 줄일 수 있다. 버퍼막(120)의 증착을 위한 원료물질로 유기 규소 화합물을 사용할 수 있는데, 예를 들어 HMDSO는 스티키(sticky)한 특성(또는 점성)을 가질 뿐만 아니라 젖음(wetting)성이 좋기 때문에 표면적이 많은 부분에 우선 점착될 수 있고, 또한 모세관 현상으로 파티클(30)에 가려진 파티클(30)과 기판(10) 사이의 부분을 채울 수 있어서 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성을 갖는 버퍼막이 컨퍼멀(conformal)하게 증착될 수 있다. 이때, 컨퍼멀 특성을 더욱 효과적으로 확보하기 위해서는 버퍼막(120)을 증착하기 전에 아산화질소를 사용하지 않고 HMDSO만을 챔버에 공급하면서 예비 버퍼막(미도시)을 형성할 수도 있다. 그리고 HMDSO에 포함된 다수의 C-H 기는 버퍼막 내에 잔류할 수 있어서 버퍼막을 더욱 연하게 하므로 유연 특성이 증가한다.
한편, 도 5(c)와 같이 베리어막(110)을 먼저 증착할 수 있는데, 이러한 경우에도 본 발명의 버퍼막(120)은 파티클 피복 특성이 우수하여 베리어막(110)이 증착되지 않은 파티클(30)에 가려진 파티클(30)과 기판(10) 사이의 부분을 채울 수 있다. 이때, 버퍼막(120)의 증착을 위한 원료물질로 유기 규소 화합물을 사용할 수 있고, 특히 HMDSO를 사용할 수 있다. 한편, HMDSO의 사용시에는 HMDSO가 액체이기 때문에 아르곤(Ar)과 같은 캐리어 가스로 버블링(Bubbling)하여 챔버 내로 공급하게 된다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 실시예들에 따른 유기전자소자용 보호막 및 유기전자소자용 보호막 증착 방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서, SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막; SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막; 및 실리콘(Si)과 질소(N)가 함유된 보조 베리어막을 포함하고, 상기 베리어막, 상기 버퍼막 및 상기 보조 베리어막이 복수회 교번적층될 수 있다.
본 발명에 따른 유기전자소자용 복합 보호막은 베리어막과 보조 베리어막을 함께 사용하여 투습 방지 효과를 극대화할 수 있다. 보조 베리어막은 탄소를 함유하지 않는 무기막일 수 있고, 보조 베리어막이 무기막일 경우 베리어막보다 투습 방지 특성이 우수하며, 보조 베리어막을 유기전자소자에 접하도록 하면 투습 방지 효과가 극대화된다. 보조 베리어막은 모노실란(SiH4)과 암모니아(NH3)를 원료가스로 사용하여 증착할 수 있는데, 모노실란과 암모니아를 원료가스로 사용하면 모노실란과 암모니아의 성분이 베리어막과 버퍼막의 원료물질인 HMDSO와 아산화질소의 성분과 유사하여 베리어막과 버퍼막이 증착되는 챔버와 동일한 챔버에서 플라즈마를 활용하여 증착할 수 있다. 필요에 따라서는 보조 베리어막과 SiOxCy의 조성층을 갖는 베리어막 또는 버퍼막을 형성하는 사이에 챔버 내에 존재하는 공정가스와 원료물질 등을 퍼지할 수도 있다.
보조 베리어막은 산소(O)와 탄소(C)가 더 함유되어 SiONC의 조성을 가질 수 있다. 보조 베리어막에 탄소가 함유되면, 베리어막과 버퍼막의 조성과 유사해질 수 있기 때문에 각 박막 사이에 재료 이질성이 감소될 뿐만 아니라 증착 특성이 높아지고, 유기전자소자용 복합 보호막의 유연 특성이 향상될 수 있다. 그리고 SiONC의 조성을 갖는 보조 베리어막은 주 원료가스로서 모노실란(SiH4)과 암모니아(NH3)를 사용하면서, 동시에 베리어막과 버퍼막의 원료물질과 같은 HMDSO와 아산화질소, 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2) 등의 산질화 가스를 추가하여 공급함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이, 보조 베리어막의 증착을 위한 원료물질은 HMDSO를 포함할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 유기전자소자용 보호막은 SiOxCy의 조성에서 x와 y의 조절만으로 베리어막과 버퍼막이 교번적층될 수 있어 단일 챔버에서 쉽게 증착이 가능하다. 그리고 플라즈마를 활용하여 버퍼막의 두께를 200 내지 500 Å으로 얇게 할 수 있어 노출된 면적을 줄일 수 있기 때문에 일정한 크기와 형태로 베리어막과 버퍼막을 적층할 수 있고, 이로 인해 단일 마스크로 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 있게 된다. 이에 증착 장비가 간단해지고 소형화될 수 있으며, 생산 단가를 낮출 수 있다. 그리고 베리어막이 탄소를 함유하고 있어 베리어막의 탄성을 향상시킬 수 있기 때문에 유기전자소자의 유연성을 확보할 수 있고, 무기막으로 이루어진 베리어막이 가지는 딱딱하여 쉽게 깨지던 단점을 보완할 수 있다. 또한, 보조 베리어막을 더 포함하면 투습방지효과가 더욱 향상될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전자소자용 보호막 증착 방법은 원료물질로 HMDSO를 사용하여 단일 챔버에서 간단하게 SiOxCy 조성의 x와 y를 조절할 수 있고, 이에 쉽게 베리어막과 버퍼막을 교번적층할 수 있다. 그리고 아산화질소(N2O)를 포함하는 공정가스를 사용하여 탄소를 산화시킴으로 SiOxCy 조성에서 탄소의 비율을 더욱 효과적으로 조절할 수 있다. 한편, PECVD 장비에서 플라즈마의 세기와 아산화질소 가스 유량을 변화시켜 간단하게 SiOxCy 조성의 x와 y를 조절할 수도 있다. 플라즈마의 출력을 높일 경우, HMDSO의 실리콘(Si)과 C-H기 본딩을 더 분해할 수 있으므로 탄소(C)의 비율을 감소시킬 수 있고, 여기에 아산화질소 가스 유량을 높일 경우, 산소(O)의 비율을 증가시킬 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 11, 110 : 베리어막
12, 120 : 버퍼막 20 : 유기전자소자
30 : 파티클 130 : 보조 베리어막

Claims (18)

  1. 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서,
    SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막; 및
    SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막을 포함하고,
    상기 베리어막과 상기 버퍼막은 단일 마스크로 상기 베리어막부터 교번적층되며,
    상기 x1은 상기 x2보다 크고, 상기 y1은 상기 y2보다 작으며,
    상기 베리어막은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%이고,
    상기 버퍼막은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%이며, 두께가 200 내지 500 Å인 유기전자소자용 보호막.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 베리어막과 상기 버퍼막은 동일한 면적을 갖는 유기전자소자용 보호막.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 베리어막은 두께가 200 내지 5000 Å인 유기전자소자용 보호막.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼막의 적어도 일면에 접하고, SiNz의 조성층을 갖는 보조 베리어막을 더 포함하는 유기전자소자용 보호막.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 버퍼막은 상기 베리어막과 상기 보조 베리어막 사이에 위치하여 적층되는 유기전자소자용 보호막.
  10. 유기전자소자가 형성된 기판을 챔버 내부에 로딩하는 단계;
    상기 유기전자소자 상에 SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막과 SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막의 적층구조를 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 챔버에서 언로딩하는 단계를 포함하고,
    상기 적층구조를 형성하는 단계는 단일 마스크로 상기 베리어막과 상기 버퍼막을 상기 베리어막부터 복수회 교번적층하여 수행하며,
    상기 x1은 상기 x2보다 크고, 상기 y1은 상기 y2보다 작으며,
    상기 베리어막은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%이고,
    상기 버퍼막은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%이며, 200 내지 500 Å의 두께로 증착하는 유기전자소자용 보호막 증착 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 베리어막과 상기 버퍼막의 증착을 위한 원료물질은 유기 규소 화합물인 유기전자소자용 보호막 증착 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 적층구조를 형성하는 단계는 산소 원자(O)를 포함하는 공정가스를 공급하면서 수행하는 유기전자소자용 보호막 증착 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 적층구조를 형성하는 단계에서는,
    상기 버퍼막을 증착하는 경우에 상기 원료물질의 공급량을 상기 베리어막을 증착할 때보다 많게 하는 제1 조건과 상기 공정가스의 공급량을 상기 베리어막을 증착할 때보다 적게 하는 제2 조건 중 적어도 하나를 적용하여 상기 버퍼막을 증착하는 유기전자소자용 보호막 증착 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 적층구조를 형성하는 단계는 상기 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 수행하고,
    상기 버퍼막을 증착하는 경우에 상기 베리어막을 증착할 때보다 플라즈마의 세기를 약하게 하여 상기 버퍼막을 증착하는 유기전자소자용 보호막 증착 방법.
  15. 삭제
  16. 유기전자소자 상에 형성되는 보호막으로서,
    SiOx1Cy1 (x1 > 0, y1 > 0)의 조성층을 갖는 베리어막;
    SiOx2Cy2 (x2 > 0, y2 > 0)의 조성층을 갖는 버퍼막; 및
    실리콘(Si)과 질소(N)가 함유된 보조 베리어막을 포함하고,
    상기 베리어막, 상기 버퍼막 및 상기 보조 베리어막이 복수회 교번적층되며,
    상기 베리어막과 상기 버퍼막은 단일 마스크로 상기 베리어막부터 적층되고,
    상기 x1은 상기 x2보다 크며, 상기 y1은 상기 y2보다 작고,
    상기 베리어막은 탄소의 함량이 1 내지 5 at%이며,
    상기 버퍼막은 탄소의 함량이 5 내지 50 at%이고, 두께가 200 내지 500 Å인 유기전자소자용 보호막.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 보조 베리어막은 산소(O)와 탄소(C)가 더 함유되어 SiONC의 조성을 갖는 유기전자소자용 보호막.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 보조 베리어막의 증착을 위한 원료물질은 HMDSO를 포함하는 유기전자소자용 보호막.
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