KR101994896B1 - 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치 - Google Patents

복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복합막을 단일 챔버에서 증착할 수 있는 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치는 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및 상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈과 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈을 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고, 상기 선형 원자층 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제1 소스물질을 분사하는 제1 소스물질 노즐과 제1 반응물질을 분사하는 제1 반응물질 노즐을 포함하며, 상기 선형 화학기상 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제2 소스물질을 분사하는 제2 소스물질 노즐과 제2 반응물질을 분사하는 제2 반응물질 노즐을 포함할 수 있다.

Description

복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치 {Apparatus for depositing composite layer, method for depositing the same and apparatus for depositing hybrid passivation film}
본 발명은 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복합막을 단일 챔버에서 증착할 수 있는 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치에 관한 것이다.
유기발광다이오드(OLED), 유기태양전지 및 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등의 유기전자소자는 수분 및 산소에 취약하여 소자 보호를 위한 봉지막 형성 공정이 필요하다.
봉지막은 투습방지를 위한 베리어막과 유연성을 위한 버퍼막을 적층하여 형성하는데, 종래에는 베리어막과 버퍼막의 다층구조막을 교번하여 적층하기 위해 다수의 챔버에서 다수의 마스크로 증착하여야 했으며, 이에 봉지막의 증착 공정이 번거롭고 증착 장비가 대형화되는 문제점이 있었다.
한편, 베리어막과 버퍼막을 증착하기 위해 선형 증착원을 사용할 수도 있는데, 종래의 선형 증착원은 주로 원자층 증착원으로 구성되며, 이러한 선형 증착원은 무기막 증착원으로써 유기막 증착을 위해서는 추가의 유기막 증착 장치가 필요하게 되고, 이 경우에도 다층구조막을 증착하기 위해서 다수의 증착 챔버 및 장치에서 다수의 마스크를 이용하는 공정이 필요한 문제점이 있다. 그리고 종래에는 화학기상 증착 방식으로 유기막을 증착할 경우, 동일한 노즐에서 소스물질과 반응물질을 함께 분사하기 때문에 치밀한 막 구조를 얻을 수 없고, 막의 투습방지 특성이 좋지 않은 문제도 있다.
한국등록특허공보 제10-0467535호
본 발명은 단일 챔버에서 원자층 증착(ALD)에 의해 증착되는 제1 물질층과 화학기상 증착(CVD)에 의해 증착되는 제2 물질층의 복합막을 단일 챔버에서 증착할 수 있는 복합막 증착장치, 복합막 증착방법 및 하이브리드 봉지막 증착장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치는 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및 상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈과 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈을 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고, 상기 선형 원자층 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제1 소스물질을 분사하는 제1 소스물질 노즐과 제1 반응물질을 분사하는 제1 반응물질 노즐을 포함하며, 상기 선형 화학기상 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제2 소스물질을 분사하는 제2 소스물질 노즐과 제2 반응물질을 분사하는 제2 반응물질 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 소스물질 노즐은 상기 제1 반응물질 노즐의 사이에 위치할 수 있다.
상기 선형 화학기상 증착원은 상기 제2 반응물질 노즐이 상기 선형 화학기상 증착원의 중앙부에 위치하고, 상기 제2 소스물질 노즐이 상기 제2 반응물질 노즐의 양측에 배치될 수 있다.
상기 제1 소스물질은 유기 규소 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제2 반응물질 노즐은 상기 제2 반응물질과 첨가물질을 함께 분사할 수 있다.
상기 첨가물질은 상기 제2 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 증착모듈은 상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원이 교번되어 배치될 수 있다.
상기 선형 원자층 증착원은 복수가 연속적으로 배치되어 원자층 증착 서브모듈을 이루고, 상기 원자층 증착 서브모듈은 상기 증착모듈에서 상기 선형 화학기상 증착원의 양측에 대칭적으로 각각 위치할 수 있다.
상기 원자층 증착 서브모듈은 연속적으로 배치된 복수의 상기 선형 원자층 증착원 중 하나가 상기 제1 소스물질 노즐과 상기 제1 반응물질 노즐이 하나씩 배치된 나머지 상기 선형 원자층 증착원보다 상기 제1 반응물질 노즐의 수가 하나 더 많을 수 있다.
상기 제2 소스물질 및 상기 제2 반응물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사될 수 있다.
상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원은 제1 물질층과 제2 물질층을 각각 증착하고, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층은 베리어층과 버퍼층이며, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층의 적층구조는 유기전자소자 상에 형성되는 보호막일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법은 (a) 기판 상에 선형 원자층 증착원으로 제1 반응물질을 분사하여 제1 반응물질층을 형성하는 단계; (b) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질과 반응하는 제1 소스물질을 상기 제1 반응물질층 상에 분사하여 제1 소스물질층을 형성하는 단계; (c) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질을 상기 제1 소스물질층 상에 분사하여 상기 제1 반응물질층을 형성하는 단계; (d) 상기 기판 상에 상기 선형 원자층 증착원과 나란히 배치되는 선형 화학기상 증착원으로 제2 소스물질을 분사하여 제2 소스물질층을 형성하는 단계; (e) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질과 반응하는 제2 반응물질을 상기 제2 소스물질층 상에 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질을 상기 제2 반응물질층 상에 분사하여 상기 제2 소스물질층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 소스물질과 상기 제1 반응물질이 반응하여 제1 물질층이 증착되며, 상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질이 반응하여 제2 물질층이 증착될 수 있다.
상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 소스물질은 유기 규소 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제2 반응물질을 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계에서는 상기 제2 반응물질과 첨가물질을 함께 분사할 수 있다.
상기 첨가물질은 상기 제2 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 소스물질 및 상기 제2 반응물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사할 수 있다.
상기 제1 물질층은 베리어층이며, 상기 제2 물질층은 버퍼층이고, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층은 적층되어 유기전자소자용 보호막을 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 봉지막 증착장치는 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및 상기 기판 지지대와 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대를 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고, 상기 선형 원자층 증착원은 중앙부에 위치하는 베리어층 소스물질 노즐과, 상기 베리어층 소스물질 노즐의 양측에 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 베리어층 반응물질 노즐을 포함하며, 상기 선형 화학기상 증착원은 상기 베리어층 반응물질 노즐과 인접하게 나란히 배치되는 버퍼층 소스물질 노즐과, 상기 제1 축 방향으로 상기 버퍼층 소스물질 노즐과 나란히 배치되는 버퍼층 반응물질 노즐을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층 반응물질 노즐은 버퍼층 반응물질과 함께 버퍼층 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 동시에 분사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원이 서로 나란히 배치된 증착모듈을 이용해 제1 물질층과 제2 물질층의 복합막을 단일 챔버에서 간단하게 증착할 수 있고, 치밀하면서도 안정적인 복합막을 증착할 수 있다.
또한, 복수의 소스물질과 복수의 반응물질을 각각의 노즐로 분사하여 각 소스물질과 반응물질이 기판 상에 소스물질층과 반응물질층을 각각 형성한 후에 반응하므로 기판 상에 치밀한 구조의 막을 증착할 수 있고, 막의 투습방지 특성을 개선시킬 수 있다. 그리고 제1 반응물질을 제1 소스물질의 양측에서 공급하여 안정적으로 막을 증착할 수 있으며, 제1 소스물질 노즐이 증착모듈의 최외곽에 위치하는 것을 방지하여 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 제1 소스물질의 일부로 인해 증착 챔버가 오염되는 것을 방지할 수도 있다.
한편, 제1 반응물질이 분사된 기판 상에 제2 소스물질이 분사되도록 하여 제1 반응물질과 제2 반응물질이 흡착되지 않음으로써 제1 반응물질층 상에 제2 반응물질층이 완전히 형성되지 않고, 그 이후의 증착 반응에도 영향을 주는 문제를 해결할 수 있다. 그리고 기판을 왕복 이동시켜 간단하게 베리어층과 버퍼층의 다층막을 증착할 수 있고, 제2 반응물질과 함께 첨가물질을 분사하여 버퍼층의 두께를 증가시키거나 버퍼층의 유연성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증착모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치에 의한 증착을 설명하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BDEAS의 반응을 설명하는 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 증착모듈의 변형예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법을 나타낸 순서도.
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 증착모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치에 의한 증착을 설명하는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치는 기판(10)을 지지하는 기판 지지대(100); 상기 기판(10)을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)을 포함하며, 상기 기판(10)에 대응되어 위치하는 증착모듈(200); 및 상기 기판 지지대(100) 또는 상기 증착모듈(200)과 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대(100) 또는 상기 증착모듈(200)을 왕복 운동시키는 구동부(300)를 포함할 수 있다.
기판 지지대(100)는 기판(10)이 지지될 수 있고, 구동부(300)의 구동에 의해 왕복 운동할 수도 있는데, 이러한 경우 제1 소스물질(11), 제1 반응물질(12), 제2 소스물질(21) 및 제2 반응물질(22)이 각각 기판(10)의 전체 영역에 분사되게 한다.
증착모듈(200)은 기판(10) 상에 제1 소스물질(11), 제1 반응물질(12), 제2 소스물질(21) 및 제2 반응물질(22)을 분사하며, 기판(10)의 증착면에 대응되어 위치할 수 있다. 증착모듈(200)은 기판(10)의 상부에 위치할 수도 있고, 기판(10)의 하부에 위치할 수도 있는데, 그 위치는 여기에 한정되지 않으며, 기판(10)과 대향하여 제1 소스물질(11), 제1 반응물질(12), 제2 소스물질(21) 및 제2 반응물질(22)을 분사할 수 있으면 족하다. 그리고 증착모듈(200)은 선형 원자층 증착원(ALD, 210)과 선형 화학기상 증착원(CVD, 220)을 포함할 수 있다. 선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)은 기판(10)을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치될 수 있는데, 복수의 선형 원자층 증착원(210)과 적어도 하나의 선형 화학기상 증착원(220)이 연장되어 나란히 배치될 수도 있다. 선형 원자층 증착원(ALD, 210)은 원자층 단위로 물질층을 증착함으로써 치밀하며 뛰어난 균일도를 갖는 제1 물질층(15)을 증착할 수 있고, 선형 화학기상 증착원(CVD, 220)은 비교적 높은 증착률을 구현할 수 있다. 또한, 선형 화학기상 증착원(220)은 플라즈마를 이용하여 제2 물질층(25)이 더욱 우수한 특성을 갖게 할 수도 있다. 선형 원자층 증착원(210)은 선형 화학기상 증착원(220)보다 많은 수가 사용될 수 있는데, 선형 화학기상 증착원(220)은 비교적 높은 증착률의 구현이 가능하므로 적은 수로도 제2 물질층(25)의 효과적인 증착이 가능하지만, 선형 원자층 증착원(210)은 제1 물질층(15)을 원자층 단위로 증착하기 때문에 증착 속도가 낮으므로 높은 증착 속도의 구현을 위해 많은 수를 사용할 수 있다.
구동부(300)는 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)에 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)을 왕복 운동시킬 수 있으며, 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)의 왕복 운동에 의해 기판(10)의 전체 영역에 제1 물질층(15)과 제2 물질층(25)이 교번되어 적층될 수 있다. 구동부(300)는 동력을 제공하는 동력원(310), 동력원(310)에서 제공되는 동력을 전달하는 동력전달부(320) 및 기판 지지대(100)에 고정되어 동력전달부(320)와 연결해주는 연결부(330)를 포함할 수 있는데, 그 구성은 이에 한정되지 않고, 상기 제2 축 방향으로 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)을 왕복 운동시킬 수 있으면 족하다.
선형 원자층 증착원(210)은 박막 증착에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 기판 위에 한 원자층씩 흡착되도록 하는 원자층 증착(ALD) 방식으로 제1 물질층(15)을 증착할 수 있고, 선형 화학기상 증착원(220)은 화학작용을 일으켜 박막을 증착시키는 화학기상 증착(CVD) 방식으로 제2 물질층(25)을 증착할 수 있다. 여기서, 선형 화학기상 증착원(220)은 플라즈마를 이용하여 원료물질의 반응성을 높이는 플라즈마화학기상 증착(PECVD) 방식으로 낮은 기판 온도에서도 제2 물질층(25)을 증착할 수 있다. 제2 물질층(25)은 제1 물질층(15)과 같을 수도 있고, 상이할 수도 있다. 제1 물질층(예를 들어, SiOx층)과 제2 물질층(예를 들어, SiOx층)이 동일한 경우, 제1 물질층(15)은 원자층 증착 방식으로 증착되어 치밀하므로 베리어층으로 사용할 수 있고, 제2 물질층(25)은 화학기상 증착 방식으로 증착되어 빠른 속도로 증착이 가능하며, CH기(基)의 도핑이 용이하므로 버퍼층으로 사용할 수 있다. 한편, 제1 물질층(15)과 제2 물질층(25)이 서로 다른 경우, 제1 물질층(15)은 SiOx층일 수 있고, 제2 물질층(25)은 SiNx층, SiOxNy층, SiOxNyCz층 등일 수 있다.
선형 원자층 증착원(210)은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제1 소스물질(11)을 분사하는 제1 소스물질 노즐(211)과 제1 반응물질(12)을 분사하는 제1 반응물질 노즐(212)을 포함하며, 선형 화학기상 증착원(220)은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제2 소스물질(21)을 분사하는 제2 소스물질 노즐(221)과 제2 반응물질(22)을 분사하는 제2 반응물질 노즐(222)을 포함할 수 있다. 선형 원자층 증착원(210)은 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)을 분사하여 제1 물질층(15)을 증착하는데, 제1 물질층(15)은 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)이 반응하여 증착되게 된다. 이때, 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)은 기상 반응 없이 순차적으로 각각 기판(10) 상에 도달하여 기판(10) 상에서만 반응함으로써 제1 물질층(15)이 증착되게 한다. 선형 화학기상 증착원(220)은 제2 소스물질(21)과 제2 반응물질(22)을 분사하여 제2 물질층(25)을 증착하는데, 제2 물질층(25)은 제2 소스물질(21)과 제2 반응물질(22)이 반응하여 증착되게 된다. 이때, 제2 소스물질(21)과 제2 반응물질(22)은 제2 소스물질 노즐(221)과 제2 반응물질 노즐(222)을 통해 순차적으로 각각 기판(10) 상에 도달하여 기판(10) 상에서 반응함으로써 제2 물질층(15)이 증착될 수 있다.
한편, 서로 인접한 노즐(예를 들어, 제1 소스물질 노즐, 제1 반응물질 노즐, 제2 소스물질 노즐 및 제2 반응물질 노즐)들의 사이 공간마다 진공 배기구가 배치될 수 있으며, 상기 진공 배기구를 통해 증착에 기여되지 않은 잉여 가스물질들 및 증착부산물을 배기시킬 수 있다.
선형 원자층 증착원(210)은 원자층 증착 방식으로 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)을 제1 소스물질 노즐(211)과 제1 반응물질 노즐(212)을 통해 동시에 분사하고, 선형 원자층 증착원(210)에 대응되는 구간을 기판(10)이 이동하여 기판(10)의 모든 임의의 위치는 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)에 각각 노출되게 되는데, 이러한 경우 하나의 원자씩 원자층 단위로 증착될 수 있어 치밀한 막 구조와 뛰어난 균일도를 얻을 수 있다. 선형 화학기상 증착원(220)도 선형 원자층 증착원(210)처럼 제2 소스물질 노즐(221)과 제2 반응물질 노즐(222)을 통해 동시에 각각 분사하는데, 소스물질과 반응물질을 동일한 노즐에서 동시에 분사하는 통상적인 화학기상(또는 플라즈마화학기상) 증착원에 비하여 증착 속도는 조금 떨어지나 보다 치밀한 막 구조를 얻을 수 있다. 한편, 제2 물질층(25)을 유기전자소자용 보호막에 사용할 경우에는 투습방지 특성이 요구되는데, 치밀한 막 구조로 인해 투습방지 특성을 개선시킬 수 있어 종래에 화학기상 증착시 투습방지 특성이 부족하였던 문제를 해결할 수 있다.
제1 소스물질 노즐(211)은 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치할 수 있다. 소스물질 노즐이 증착모듈의 최외곽에 위치하게 되면, 기판의 외곽 부분에 분사되는 소스물질 중 일부가 막의 증착 반응에 참여하지 못하고 비산되어 증착 챔버를 오염시키는 문제점이 있었고, 특히 제1 소스물질(11)로 유기 규소 화합물(예를 들어, BDEAS)을 사용할 경우에는 유기 규소 화합물은 CH기(基)를 많이 함유하고 있기 때문에 더욱 많은 오염 물질이 발생하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 제1 소스물질 노즐(211)이 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치하여 제1 반응물질(12)이 제1 소스물질(11)의 양측에서 공급되어 제1 소스물질(11)과 제1 반응물질(12)이 잘 반응하고, 안정적으로 막을 증착할 수 있다. 또한, 제1 소스물질 노즐(211)이 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치하면, 제1 소스물질 노즐(211)이 증착모듈(200)의 최외곽에 위치하는 것을 방지할 수 있어 제1 소스물질(11) 중 일부가 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 것을 방지할 수도 있다. 이에 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 제1 소스물질(11) 중 일부가 증착 챔버를 오염시키던 문제를 해결할 수 있다.
한편, 증착 조건(예를 들어, 제1 소스물질이 잘 증착되는 기판 등)에 따라 제1 소스물질 노즐(211)이 증착모듈(200)의 최외곽에 위치할 수도 있다.
제1 소스물질(11)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있고, 제1 반응물질(12)은 산소(O)를 포함할 수 있는데, 산소 등의 제1 반응물질(12)은 반응성이 좋기 때문에 제1 반응물질(12)을 기판(10)에 먼저 분사한 후 실리콘 등의 제1 소스물질(11)을 분사하면, 기판(10)에 효과적으로 제1 물질층(15)을 증착할 수 있다. 또한, 제1 소스물질(11)을 분사한 후에도 반응성이 좋은 제1 반응물질(12)을 분사하면, 제1 소스물질(11)과 반응이 잘 될 뿐만 아니라 제1 물질층(15) 상에 제2 물질층(25)이 잘 증착될 수 있다. 이를 위해서 제1 소스물질 노즐(211)은 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치할 수 있다.
그리고 제1 소스물질(11)은 플라즈마를 사용하지 않고도 산소 원자에 흡착이 쉽게 일어나는 화학적인 물질(예를 들어, BDEAS)을 이용할 수 있다. 이러한 경우, 제1 소스물질(11)은 초기 증착시 기판(10) 상에 산소 원자가 없으면 기판(10)에 흡착이 잘 일어나지 않을 수 있다. 반면에, 제1 반응물질(12)로 사용할 수 있는 산소는 플라즈마를 이용하여 산소 래디칼(radical)로 공급하면, 산화가 잘 일어나지 않는 노블 메탈(예를 들어, 금, 백금 등)과 같은 성질의 물질 이외에는 기판(10)에 잘 흡착된다. 그러므로 산소 등의 제1 반응물질(12)을 먼저 기판(10)의 표면에 흡착시킨 후 제1 소스물질(11)을 분사하면, 제1 반응물질(12)이 이루는 제1 반응물질층(12)에 실리콘 등의 제1 소스물질(11)이 잘 흡착될 수 있다. 이에 따라 제1 소스물질(11)로 플라즈마를 사용하지 않고도 산소 원자에 흡착이 쉽게 일어나는 화학적인 물질을 사용할 수도 있다.
선형 화학기상 증착원(220)은 제2 반응물질 노즐(222)이 선형 화학기상 증착원(220)의 중앙부에 위치하고, 제2 소스물질 노즐(221)이 제2 반응물질 노즐(222)의 양측에 배치될 수 있다. 선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)이 모두 중앙에 소스물질 노즐이 배치되고, 소스물질 노즐의 양측에 반응물질 노즐이 배치되면, 선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)이 접하여 배치될 경우에 제1 반응물질 노즐(212)과 제2 반응물질 노즐(222)이 접하게 된다. 이러한 경우에 서로 흡착되지 않는 물질(예를 들어, 산소와 질소)을 제1 반응물질(12)과 제2 반응물질(22)로 사용하면, 제1 반응물질층(12)에 제2 반응물질(22)이 흡착되지 않고, 제2 반응물질층(22)에는 제1 반응물질(12)이 흡착되지 않아 제1 반응물질(12)과 제2 반응물질(22) 중 나중에 분사되는 물질은 증착에 참여하지 못하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 그 이후에도 제1 반응물질(12)과 제2 반응물질(22) 중 어느 한 물질이 증착에 참여하지 못하게 되는 문제가 발생하며, 제1 소스물질(11) 또는 제2 소스물질(21)이 제1 반응물질(12) 또는 제2 반응물질(22)에만 반응하는 물질일 경우, 제1 반응물질층(12)과 제2 반응물질층(22) 중 어느 한 물질층이 형성되지 않음에 따라 제1 소스물질층(11) 또는 제2 소스물질층(21)이 형성되지 않게 되는 더 큰 문제가 발생한다.
하지만, 본 발명에서는 제2 반응물질 노즐(222)을 중심으로 제2 반응물질 노즐(222)의 양측에 제2 소스물질 노즐(221)을 배치하여 제1 반응물질(12)이 분사된 후에 제2 소스물질(21)이 먼저 분사되고 제2 반응물질(22)이 분사되게 함으로써 제1 반응물질층(12) 상에 제2 소스물질층(21)과 제2 반응물질층(22)이 잘 형성되도록 할 수 있다. 그리고 제2 반응물질(22)이 분사된 이후에 제2 소스물질(21)이 다시 분사되면, 곧이어 분사되는 제1 반응물질(12)이 제2 물질층(25) 상에 제1 반응물질층(12)을 잘 형성하도록 할 수 있으며, 이에 모든 소스물질 노즐과 반응물질 노즐에서 분사되는 소스물질과 반응물질이 모두 각각의 소스물질층과 반응물질층을 형성할 수 있다. 여기서, 제2 소스물질(21)은 제1 반응물질(층)과도 반응(또는 흡착)하는 물질을 사용할 수 있다.
제1 소스물질(11)은 유기 규소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기 규소 화합물은 규소(Si)와 탄소(C)가 포함된 유기 화합물로, 비스디에틸아미노 실란(Bisdiethylamino silane; BDEAS), 디이소프로필아미노 실란(Diisoprophylamino silane; DIPAS) 및 비스터셜부틸아미노 실란(Bistertiarybutylamino silane; BTBAS)을 포함할 수 있다. 이러한 유기 규소 화합물의 특징은 기판(10) 또는 제2 물질층(25)을 손상시키는 과도한 반응성종 또는 이온들을 생성하지 않고도 제1 물질층(예를 들어, 실리콘 산화물층 또는 SiOx층)을 증착시킬 수 있다. 상기 유기 규소 화합물은 제1 물질층(15)의 증착 공정 동안 직접 또는 원격 플라즈마의 형성을 필요로 하지 않고, 원자층 증착(ALD)에서 상대적으로 낮은 온도에서도 산소(O)가 노출되어 있는 막 표면에 흡착 반응하여 제1 물질층(15)을 증착할 수 있다. BDEAS를 예로 들어 설명하면, 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BDEAS의 반응을 설명하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, BDEAS와 산소가 반응(또는 흡착 반응)하여 일산화규소(SiO) 또는 이산화규소(SiO2)가 생성될 수 있고, BDEAS는 플라즈마를 사용하여 활성화시키지 않아도 규소(Si)와 산소(O)가 잘 반응하는 것을 알 수 있다. 상온에서 액체로 존재하는 BDEAS는 다양한 방법들에 의해 제1 소스물질 노즐(211)에 공급될 수 있는데, 하나의 방법으로는 캐리어 가스를 이용하여 BDEAS를 증기 상태로 공급할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스 또는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 한편, 원자층 증착(ALD)에서 BDEAS를 플라즈마에 의해 활성화시키게 되면, 막을 원자층 단위로 얇게 형성하기 어렵다.
본 발명의 일실시예에서 BDEAS 소스를 이용한 제1 소스물질층(11)의 형성 과정을 살펴보면 다음과 같다.
제1 반응물질(12)이 증착된 막의 표면(즉, 막의 표면에 노출되어 있는 산소)에 BDEAS가 반응하여 BDEAS에서 일부의 규소(Si)와 결합되어 있는 본딩이 끊어지고, 그 자리가 산소 원자에 결합됨으로써 BDEAS가 흡착된다. 그 다음에 제1 반응물질(즉, 산소 래디칼)이 표면에 공급되면, BDEAS의 규소(Si)에 붙어 있는 나머지 본딩들이 끊어지면서 그 자리에 산소가 결합되어 제1 소스물질층(11)이 형성된다.
그리고 BDEAS는 산소 원자(O)와는 쉽게 반응하여 SiOx층을 형성하지만, 질소 원자와 결합하는 능력이 떨어진다. BDEAS는 규소(또는 실리콘)가 산소 원자와 결합해 Si-O 결합이 생성될 수 있기 때문에 산소 원자와는 쉽게 반응하게 되지만, 질소 원자의 경우에 BDEAS의 규소(Si)가 이미 질소 원자와 결합되어 있으므로 질소 원자와 결합하는 능력이 현저히 떨어진다. 이러한 특성으로 인해 막의 표면에 질소 원자층이 형성된 곳에는 BDEAS층이 형성되지 않게 된다.
제1 반응물질(12)과 제2 반응물질(22)로 산소 원자와 질소 원자가 포함된 가스를 사용할 경우에 제1 반응물질 노즐(212)과 제2 반응물질 노즐(222)이 접하게 되면, 산소로 덮어진 제1 반응물질층(12)에는 질소 원자가 흡착되지 않으며, 질소로 덮어진 제2 반응물질층(22)에는 산소 원자가 흡착되지 않는다. 여기에, 제1 소스물질(11)로 BDEAS를 사용하면, 제1 반응물질 노즐(212)과 제2 반응물질 노즐(222)이 접하게 되는 경우에 제1 반응물질층(12) 상에 제2 반응물질층(22)이 형성되지 않게 되고, 제2 반응물질층(22) 상에는 제1 소스물질층(11)과 제1 반응물질층(12)이 모두 형성될 수 없어 제2 물질층(25) 상에 제1 물질층(15)을 증착할 수 없게 될 수도 있다.
하지만, 본 발명에서는 선형 화학기상 증착원(220)에서 제2 반응물질 노즐(222)이 선형 화학기상 증착원(220)의 중앙부에 위치하고, 제2 소스물질 노즐(221)이 제2 반응물질 노즐(222)의 양측에 배치되기 때문에 플라즈마를 사용하여 활성화시킬 필요없는 BDEAS를 제1 소스물질(11)로 사용할 수 있고, SiOx층과 SiNx층의 다층막을 간단하게 증착할 수 있다.
제2 반응물질 노즐(222)은 제2 반응물질(22)과 첨가물질을 함께 분사할 수 있다. 제2 반응물질(22)과 첨가물질을 함께 분사하게 되면, 제2 물질층(25)의 두께를 두껍게 하거나 제2 물질층(25)을 포함하는 다층막의 유연성을 증대할 수 있고, 제2 물질층(25)의 두께와 상기 다층막의 유연성을 모두 증가시킬 수도 있다.
상기 첨가물질은 제2 소스물질(21) 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제2 소스물질(21)은 모노실란(SiH4)을 포함할 수 있다. 모노실란은 실리콘을 함유하며, 질소와 반응하여 SiNx층을 형성하고, 산소와 반응하여 SiOx층을 형성한다. 따라서, 제2 소스물질(21)로 모노실란을 사용하면, 산소를 포함하는 제1 반응물질층(12) 상에 제2 소스물질층(21)이 형성될 수 있고, 제2 소스물질층(21) 상에 질소를 포함하는 제2 반응물질층(22)이 형성될 수 있다. 한편, 선형 화학기상 증착원(220)의 분사시 제2 소스물질(21)과 제2 반응물질(22)을 혼합하지 않고 제2 소스물질 노즐(221)과 제2 반응물질 노즐(222)을 통해 각각 분사하게 되면, 치밀한 막 구조를 얻을 수는 있지만, 제2 소스물질층(21)의 두께가 얇게 형성되고, 이에 따라 제2 물질층(25)의 두께가 얇아지게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 제2 반응물질 노즐(222)에서 제2 소스물질(21)과 제2 반응물질(22)을 혼합하여 분사하게 되면, 증착이 안정적이면서도 제2 물질층(25)을 두껍게 할 수 있고, 제1 반응물질층(12) 상에 먼저 형성되는 제2 소스물질층(21)에 의해 제2 물질층(25)이 잘 증착될 수 있다. 한편, 제2 반응물질 노즐(222)에 제2 반응물질(22)과 첨가물질을 함께 사용할 경우, 제2 소스물질 노즐(221)은 사용하지 않고 제2 반응물질 노즐(222)만 사용할 수도 있다.
상기 유기화합물은 탄소(C)를 포함하는 화합물로, BDEAS, 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane; HMDSO), 헥사메틸디실라젠(Hexamethyldisilazane; HMDS), 에탄(C2H6)을 포함할 수 있다. 제2 반응물질 노즐(222)에서 제2 반응물질(22)과 첨가물질로 BDEAS, HMDSO, HMDS, 에탄 등의 유기화합물을 함께 분사하면, 제2 물질층(25)에 CH기가 첨가되어 제2 물질층(25)의 유연성이 향상되고, 제2 물질층(25)을 포함하는 다층막은 폴더블(Foldable) 수준의 극유연성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 첨가물질로 제2 소스물질(21)과 상기 유기화합물을 함께 사용하게 되면, 제2 물질층(25)을 두껍게 증착할 수 있으면서 제2 물질층(25)의 유연성도 향상시킬 수 있다. 그리고 제2 물질층(25)을 포함하는 다층막은 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 증착모듈의 변형예를 나타낸 단면도로, 도 4(a)는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원이 교번되어 배치된 그림이고, 도 4(b)는 선형 화학기상 증착원을 중심으로 복수의 선형 원자층 증착원이 양측에 대칭적으로 배치된 그림이다.
도 4를 참조하면, 증착모듈(200)은 도 4(a)와 같이 선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)이 교번되어 배치될 수 있다. 이러한 경우, 기판(10)의 소정 영역(예를 들어, 선형 화학기상 증착원의 증착 면적만큼의 영역)이 하나의 선형 화학기상 증착원(220)으로만 제2 물질층(25)이 증착되도록 할 수 있어 기판(10)의 이동 거리를 줄일 수 있고, 이에 따라 증착 챔버의 길이를 줄일 수 있으며, 증착 챔버의 길이가 줄어듦에 따라 증착 장비의 풋프린트(Foot-print)를 줄일 수 있다. 이에 장비 제작 비용을 절감할 수 있으며, 크린룸(Clean room)의 공간 확보도 용이해질 수 있다.
한편, 도 4(b)와 같이 선형 원자층 증착원(210)은 복수가 연속적으로 배치되어 원자층 증착 서브모듈(215)을 이루고, 원자층 증착 서브모듈(215)은 증착모듈(200)에서 선형 화학기상 증착원(220)의 양측에 대칭적으로 각각 위치할 수 있다. 복수의 원자층 증착 서브모듈(215)이 선형 화학기상 증착원(220)을 중심으로 양측에 대칭되어 각각 위치하게 되면, 선형 화학기상 증착원(220)의 양측에서 보다 두꺼운 제1 물질층(15)을 균일하게 증착할 수 있고, 기판(10)이 중앙의 선형 화학기상 증착원(220)에 대응되는 구간을 통과하여 기판(10)의 전체 영역에 제2 물질층(25)이 균일하게 증착될 수 있다. 이때, 기판(10)의 전체 영역이 선형 화학기상 증착원(220)에 대응되는 구간을 통과하도록 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)을 왕복 운동시킬 수 있다. 기판 지지대(100) 또는 증착모듈(200)의 왕복 운동에 의해 기판(10)의 전체 영역이 선형 화학기상 증착원(220)에 대응되는 구간을 통과하면서 왕복 이동하게 되면, 기판(10)의 전체 영역에 제2 물질층(25)이 균일하게 증착될 수 있다. 이에 간단하게 제2 물질층(25)이 기판(10)의 전체 영역에 균일하게 증착되도록 할 수 있고, 적은 수의 선형 화학기상 증착원(220)으로도 기판(10)의 전체 영역에 제2 물질층(25)을 증착할 수 있다. 한편, 원자층 증착 서브모듈(215)의 상기 제2 축 방향의 길이가 기판(10)의 상기 제2 축 방향 길이보다 크거나 같으면, 증착 챔버의 길이가 줄어들게 되고 증착 장비의 풋프린트를 줄일 수 있으며, 이에 장비 제작 비용을 절감할 수 있고, 크린룸의 공간 확보가 용이할 수 있다.
원자층 증착 서브모듈(215)은 연속적으로 배치된 복수의 선형 원자층 증착원(210) 중 하나(210a)가 제1 소스물질 노즐(211)과 제1 반응물질 노즐(212)이 하나씩 배치된 나머지 선형 원자층 증착원(210b)보다 제1 반응물질 노즐(212)의 수가 하나 더 많을 수 있다. 이때, 제1 소스물질 노즐(211)이 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치하도록 복수의 선형 원자층 증착원(210)이 배치될 수 있고, 제1 반응물질 노즐(212)의 수가 하나 더 많은 선형 원자층 증착원(210a)은 제1 반응물질 노즐(212)이 제1 소스물질 노즐(211)을 중심으로 양측에 대칭되어 배치될 수 있으며, 원자층 증착 서브모듈(215)의 양측 최외곽에는 제1 반응물질 노즐(212)이 위치할 수 있다. 원자층 증착 서브모듈(215)은 선형 원자층 증착원(210)이 연속적으로 배치되므로, 중앙부에 위치한 제1 소스물질 노즐(211) 및 제1 소스물질 노즐(211)의 양측에 위치하는 복수의 제1 반응물질 노즐(212)로 구성된 선형 원자층 증착원(210a)이 연속적으로 배치되게 되면, 제1 반응물질 노즐(212)이 인접한 선형 원자층 증착원(210a)의 제1 반응물질 노즐(212)과 겹치게 되어 증착이 비효율적이게 된다. 이에 증착모듈(200)의 복수의 선형 원자층 증착원(210) 중 하나(210a)를 제외한 나머지 선형 원자층 증착원(210b)에서 제1 반응물질 노즐(211)을 하나씩 줄일 수 있다. 이러한 경우, 제1 소스물질 노즐(211)이 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치할 수 있으면서도 원자층 증착 서브모듈(215)에 의한 증착이 효율적이게 되고, 제1 반응물질 노즐(211)들이 줄어든 만큼 증착모듈(200)의 길이를 줄일 수 있어 증착 챔버의 길이를 더욱 줄일 수 있다. 또한, 증착 챔버의 길이가 줄어듦에 따라 증착 장비의 풋프린트를 줄일 수 있고, 장비 제작 비용을 절감할 수 있으며, 크린룸의 공간 확보가 용이해질 수 있다.
한편, 원자층 증착 서브모듈(215)은 제1 소스물질 노즐(211)이 제1 반응물질 노즐(212)의 사이에 위치하도록 선형 원자층 증착원(210a 또는 210b)이 자유롭게 연속되어 배치될 수 있다.
제2 소스물질(21) 및 제2 반응물질(22)은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사될 수 있다. 이러한 경우, 제2 소스물질층(21) 및 제2 반응물질층(22)이 안정적으로 고르게 상기 기판 전체 면에 형성될 수 있고, 제2 소스물질(층)과 제2 반응물질(층)이 효과적으로 반응하여 제2 물질층(25)이 잘 증착되며, 우수한 특성을 가질 수 있다. 그리고 제2 소스물질(21)의 경우에 플라즈마에 의해서 소스로 사용되는 원소(예를 들어, 실리콘)를 활성화시킬 수 있고, 이에 따라 소스로 사용되는 원소가 반응물질과 잘 반응할 수 있으므로 소스로 사용되는 원소를 포함하는 모든 물질을 제2 소스물질(21)로 사용할 수 있다. 이로부터 소스물질의 종류에 상관없이 제2 물질층(25)의 증착이 가능하다.
한편, 제1 반응물질(12)도 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사될 수 있다. 이 경우에도 제1 반응물질(12)이 안정적으로 고르게 상기 기판 전체 면에 형성될 수 있고, 제1 소스물질(11)과 효과적으로 반응하여 제1 물질층(15)이 우수한 특성을 가질 수 있다. 그리고 제1 소스물질(11)도 플라즈마에 의해서 활성화시켜 분사할 수 있는데, 유기 규소 화합물을 제1 소스물질(11)로 사용할 경우에는 플라즈마에 의해 제1 소스물질(11)을 활성화시키면, 기판(10)에 도달하기 전에 제1 소스물질(11)이 반응하여 덩어리 상태로 기판(10)에 형성되게 되므로 막이 안정적이지 않게 되고, 막을 원자층 단위로 얇게 형성할 수도 없기 때문에 플라즈마를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
선형 원자층 증착원(210)과 선형 화학기상 증착원(220)은 제1 물질층(15)과 제2 물질층(25)을 각각 증착하고, 제1 물질층(15)과 제2 물질층(25)은 베리어층과 버퍼층이며, 제1 물질층(15)과 제2 물질층(25)의 적층구조는 유기전자소자 상에 형성되는 보호막일 수 있다. 제1 물질층(15)은 SiOx층일 수 있는데, 제1 소스물질(11)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있고, 제1 반응물질(12)은 산소를 포함할 수 있다. 그리고 제1 소스물질(11)로는 비스(디에틸아미노)실란(Bis(diethylamino)silane; BDEAS), DIPAS, BTBAS 등을 사용할 수 있고, 제1 반응물질(12)로는 아산화질소(N2O), 산소(O2), 일산화질소(NO), 오존(O3) 등을 사용할 수 있다. 제1 물질층(15)이 베리어층이면, 선형 원자층 증착원(210)에 의해 치밀하고 뛰어난 균일도를 갖는 베리어층을 증착할 수 있고, 복수의 선형 원자층 증착원(210)으로 베리어층의 두께를 증가시켜 투습방지효율을 높일 수 있다. 또한, 제1 물질층(15)이 SiOx층일 경우, 투습방지효율이 뛰어나다.
제2 물질층(25)은 SiNx층일 수 있는데, 제2 소스물질(21)은 실리콘을 포함할 수 있고, 제2 반응물질(22)은 질소(N2)를 포함할 수 있다. 그리고 제2 소스물질(21)로는 모노실란, BDEAS, DIPAS, BTBAS 등을 사용할 수 있고, 제2 반응물질(22)로는 질소(N2), 암모니아(NH3) 등을 사용할 수 있다. 상기 SiNx층에 CH기를 첨가할 경우, 버퍼층의 유연성을 조절하여 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수 있는데, CH기의 첨가를 위해 CH기가 포함되어 있는 가스를 사용할 수 있다. 상기 CH기가 포함되어 있는 가스로는 BDEAS, HMDSO, HMDS, 에탄 등이 있다.
제2 물질층(25)은 제1 물질층(15)과 같은 SiOx층일 수도 있다. 이때, 제2 소스물질(21) 및 제2 반응물질(22)은 제1 소스물질(11) 및 제1 반응물질(12)과 동일할 수 있는데, 제2 물질층(25)은 선형 화학기상 증착원(220)을 이용해 화학기상(CVD) 방식으로 증착할 수 있다. 상기 SiOx층에 CH기를 첨가할 경우, 버퍼층의 유연성을 조절하여 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수 있는데, CH기의 첨가를 위해 CH기가 포함되어 있는 가스를 사용할 수 있다. 상기 CH기가 포함되어 있는 가스로는 BDEAS, HMDSO, HMDS, 에탄 등이 있다.
한편, 제2 물질층(25)의 두께는 3 내지 200 Å 정도일 수 있는데, 상기 보호막의 베리어층과 버퍼층으로서 SiOx층과 SiNx층을 약 수 Å과 약 수십 Å 두께를 갖는 초박막의 다층막으로 증착할 경우, 우수한 투습방지효율을 갖는 동시에 유연특성을 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원이 서로 나란히 배치된 증착모듈을 이용해 제1 물질층과 제2 물질층의 복합막을 단일 챔버에서 간단하게 증착할 수 있고, 치밀하면서도 안정적인 복합막을 증착할 수 있다. 또한, 복수의 소스물질과 복수의 반응물질을 각각 분사하여 각 소스물질과 반응물질이 기판에 도달한 후 반응하므로 기판 상에 치밀한 구조의 막을 증착할 수 있고, 막의 투습방지 특성을 개선시킬 수 있다. 그리고 제1 반응물질을 제1 소스물질의 양측에서 공급하여 안정적으로 막을 증착할 수 있으며, 제1 소스물질 노즐이 증착모듈의 최외곽에 위치하는 것을 방지하여 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 제1 소스물질의 일부로 인해 증착 챔버가 오염되는 것을 방지할 수도 있다. 한편, 제1 반응물질이 분사된 기판 상에 제2 소스물질이 분사되도록 하여 제1 반응물질과 제2 반응물질이 흡착되지 않음으로써 증착에 참여하지 못하게 되는 증착물질(즉, 복수의 소스물질과 복수의 반응물질 중 적어도 하나)이 발생하였던 문제를 해결할 수 있다. 그리고 기판 또는 증착모듈을 왕복 이동시켜 간단하게 베리어층과 버퍼층의 다층막을 증착할 수 있고, 제2 반응물질과 함께 첨가물질을 분사하여 버퍼층의 두께를 증가시키거나 버퍼층의 유연성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 복합막 증착장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법은 (a) 기판 상에 선형 원자층 증착원으로 제1 반응물질을 분사하여 제1 반응물질층을 형성하는 단계(S100); (b) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질과 반응하는 제1 소스물질을 상기 제1 반응물질층 상에 분사하여 제1 소스물질층을 형성하는 단계(S200); (c) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질을 상기 제1 소스물질층 상에 분사하여 상기 제1 반응물질층을 형성하는 단계(S300); (d) 상기 기판 상에 상기 선형 원자층 증착원과 나란히 배치되는 선형 화학기상 증착원으로 제2 소스물질을 분사하여 제2 소스물질층을 형성하는 단계(S400); (e) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질과 반응하는 제2 반응물질을 상기 제2 소스물질층 상에 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계(S500); 및 (f) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질을 상기 제2 반응물질층 상에 분사하여 상기 제2 소스물질층을 형성하는 단계(S600)를 포함하고, 상기 제1 소스물질과 상기 제1 반응물질이 반응하여 제1 물질층이 증착되며, 상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질이 반응하여 제2 물질층이 증착될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 단일 챔버에서 단일 마스크로 상기의 단계들을 수행할 수 있는데, 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원으로 제1 소스물질, 제1 반응물질, 제2 소스물질 및 제2 반응물질 모두를 각각의 노즐을 통해 동시에 분사하고 기판의 임의의 영역이 각 물질이 분사되는 각각의 노즐에 스캔되도록 상기 기판을 이동(또는 왕복 이동)시킴으로써, 각각의 제1 소스물질층, 제1 반응물질층, 제2 소스물질층 및 제2 반응물질층을 기판의 전체 영역에 형성할 수 있다.
상기 (a) 단계 내지 상기 (f) 단계는 순서적으로 한정하는 의미가 아니며, 각 단계를 지칭하기 위해 사용하였다. 그리고 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 내지 상기 (f) 단계의 순서가 조정되어 상기 (d) 단계 내지 상기 (f) 단계가 먼저 수행되고, 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계가 수행될 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판의 이동으로 각 단계를 수행시, 상기 기판의 이동방향에 따라 상기와 같이 순서가 바뀔 수도 있다.
일실시예로, 먼저 기판 상에 선형 원자층 증착원으로 제1 반응물질을 분사하여 제1 반응물질층을 형성한다(S100). 상기 제1 반응물질은 산소(O)를 포함할 수 있는데, 산소 등의 상기 제1 반응물질은 반응성이 좋기 때문에 상기 제1 반응물질을 상기 기판에 먼저 분사한 후 실리콘 등의 제1 소스물질을 분사하면, 상기 기판에 효과적으로 제1 물질층을 증착할 수 있다. 그리고 상기 제1 반응물질을 먼저 분사하기 위해서는 제1 반응물질 노즐이 제1 소스물질 노즐보다 외곽에 위치해야 하기 때문에 제1 소스물질 노즐이 상기 선형 원자층 증착원의 외곽에 위치하는 것을 방지할 수 있어 상기 제1 소스물질 중 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 상기 제1 소스물질의 일부가 증착 챔버를 오염시키는 것을 방지할 수도 있다.
다음으로, 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질과 반응하는 제1 소스물질을 상기 제1 반응물질층 상에 분사하여 제1 소스물질층을 형성한다(S200). 여기서, 상기 제1 소스물질과 상기 제1 반응물질이 반응하여 상기 제1 물질층이 증착된다. 상기 제1 반응물질이 분사된 상기 기판 상에 상기 제1 소스물질을 분사하면, 상기 제1 소스물질층이 상기 기판 상에 형성이 잘 되고, 상기 제1 물질층이 잘 증착될 수 있다.
상기 제1 소스물질은 유기 규소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기 규소 화합물은 규소(Si)와 탄소(C)가 포함된 유기 화합물로, 비스디에틸아미노 실란(Bisdiethylamino silane; BDEAS), 디이소프로필아미노 실란(Diisoprophylamino silane; DIPAS) 및 비스터셜부틸아미노 실란(Bistertiarybutylamino silane; BTBAS)을 포함할 수 있다. 이러한 유기 규소 화합물의 특징은 상기 기판 또는 제2 물질층을 손상시키는 과도한 반응성종 또는 이온들을 생성하지 않고도 상기 제1 물질층(실리콘 산화물층 또는 SiOx층)을 증착시킬 수 있다. 상기 유기 규소 화합물은 상기 제1 물질층의 증착 공정 동안 직접 또는 원격 플라즈마의 형성을 필요로 하지 않고, 상대적으로 낮은 온도에서도 산소 래디칼 또는 오존(O3)에 의해 반응하여 상기 제1 물질층을 증착할 수 있다. 여기서, 상기 제1 소스물질은 상기 제1 반응물질에만 반응하는 물질일 수 있다.
그 다음 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질을 상기 제1 소스물질층 상에 분사하여 상기 제1 반응물질층을 형성한다(S300). 상기 제1 소스물질을 분사한 후에도 반응성이 좋은 상기 제1 반응물질을 분사하면, 상기 제1 소스물질과 반응이 잘 될 뿐만 아니라 상기 제1 물질층 상에 상기 제2 물질층이 잘 증착될 수 있다. 이를 위해서 상기 제1 소스물질 노즐의 양측에 상기 제1 반응물질 노즐이 위치하도록 복수의 상기 선형 원자층 증착원을 배치할 수 있다. 그리고 상기 제1 소스물질 노즐의 양측에 상기 제1 반응물질 노즐이 위치하면, 상기 제1 소스물질과 상기 제1 반응물질의 반응이 안정적으로 일어나 치밀하게 막 증착이 잘 될 수 있다.
그리고 상기 기판 상에 상기 선형 원자층 증착원과 나란히 배치되는 선형 화학기상 증착원으로 제2 소스물질을 분사하여 제2 소스물질층을 형성한다(S400). 여기서, 상기 제2 소스물질은 상기 제1 반응물질(층)과도 반응(또는 흡착)하는 물질일 수 있는데, 예를 들어 모노실란, BDEAS, DIPAS, BTBAS 등일 수 있다. 상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원이 모두 먼저 반응물질을 분사한 후 소스물질을 분사하고, 다시 반응물질을 분사하면, 상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원이 접하여 배치될 경우에 상기 제1 반응물질과 제2 반응물질이 접하게 된다. 이러한 경우에 서로 흡착되지 않는 물질(예를 들어, 산소와 질소)을 상기 제1 반응물질과 상기 제2 반응물질로 사용하면, 상기 제1 반응물질층에 상기 제2 반응물질이 흡착되지 않고, 상기 제2 반응물질층에 상기 제1 반응물질이 흡착되지 않아 상기 제1 반응물질과 상기 제2 반응물질 중 나중에 분사되는 물질은 증착에 참여하지 못하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 그 이후에도 상기 제1 반응물질과 상기 제2 반응물질 중 어느 한 물질이 증착에 참여하지 못하게 되는 문제가 발생하며, 상기 제1 소스물질 또는 상기 제2 소스물질이 상기 제1 반응물질 또는 상기 제2 반응물질에만 반응하는 물질일 경우, 상기 제1 반응물질층과 상기 제2 반응물질층 중 어느 한 물질층이 형성되지 않음에 따라 상기 제1 소스물질층 또는 상기 제2 소스물질층이 형성되지 않게 되는 더 큰 문제가 발생한다. 하지만, 본 발명에서는 상기 제1 반응물질이 분사된 이후에 상기 제2 반응물질 대신에 상기 제2 소스물질을 분사하여 제1 반응물질층 상에 상기 제2 소스물질층이 형성되게 함으로써 증착에 참여하지 못하는 상기 제2 반응물질이 생기지 않도록 할 수 있다. 그리고 상기 제2 소스물질층이 형성된 이후에 상기 제2 반응물질을 분사하면, 상기 제2 반응물질이 상기 제2 소스물질과 반응하게 되고, 이러한 반응에 의해 상기 제2 물질층이 상기 기판 전체에 고르게 증착되게 된다.
상기 제2 소스물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 소스물질층이 안정적으로 고르게 상기 기판 전체 면에 형성될 수 있고, 상기 제2 소스물질(층)과 상기 제2 반응물질(층)이 효과적으로 반응하여 상기 제2 물질층이 잘 증착되며, 우수한 특성을 가질 수 있다. 그리고 플라즈마에 의해서 소스로 사용되는 원소(예를 들어, 실리콘)를 활성화시킬 수 있고, 이에 따라 소스로 사용되는 원소가 반응물질과 잘 반응할 수 있으므로 소스로 사용되는 원소를 포함하는 모든 물질을 상기 제2 소스물질로 사용할 수 있다.
이후에, 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질과 반응하는 제2 반응물질을 상기 제2 소스물질층 상에 분사하여 제2 반응물질층을 형성한다(S500). 상기 제2 소스물질층 상에 상기 제2 반응물질을 분사하면, 상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질이 반응하여 상기 제2 물질층이 증착된다.
상기 제2 반응물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 반응물질층이 안정적으로 고르게 상기 기판 전체 면에 형성될 수 있고, 상기 제2 소스물질(층)과 상기 제2 반응물질(층)이 효과적으로 반응하여 상기 제2 물질층이 잘 증착되며, 우수한 특성을 가질 수 있다.
상기 제2 반응물질을 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계(S500)에서는 상기 제2 반응물질과 첨가물질을 함께 분사할 수 있다. 상기 제2 반응물질과 상기 첨가물질을 함께 분사하게 되면, 상기 제2 물질층의 두께를 두껍게 하거나 상기 제2 물질층을 포함하는 다층막의 유연성을 증대할 수 있고, 상기 제2 물질층의 두께와 상기 다층막의 유연성을 모두 증가시킬 수도 있다.
상기 첨가물질은 상기 제2 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 소스물질은 모노실란(SiH4)를 포함할 수 있다. 모노실란은 실리콘을 함유하며, 질소와 반응하여 SiNx층을 형성하고, 산소와 반응하여 SiOx층을 형성한다. 따라서, 상기 제2 소스물질로 모노실란을 사용하면, 산소를 포함하는 상기 제1 반응물질층 상에 제2 소스물질층이 형성될 수 있고, 상기 제2 소스물질층 상에 질소를 포함하는 제2 반응물질층이 형성될 수 있다. 한편, 상기 선형 화학기상 증착원의 분사시 상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질을 혼합하지 않고 제2 소스물질 노즐과 제2 반응물질 노즐을 통해 각각 분사하게 되면, 치밀한 막 구조를 얻을 수는 있지만, 상기 제2 소스물질층의 두께가 얇게 형성되고, 이에 따라 상기 제2 물질층의 두께가 얇아지게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 상기 제2 반응물질 노즐에서 상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질을 혼합하여 분사하게 되면, 증착이 안정적이면서도 상기 제2 물질층을 두껍게 할 수 있고, 상기 제1 반응물질층 상에 먼저 형성되는 상기 제2 소스물질층에 의해 상기 제2 물질층이 잘 증착될 수 있다.
상기 유기화합물은 탄소(C)를 포함하는 화합물로, 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane; HMDSO), 헥사메틸디실라젠(Hexamethyldisilazane; HMDS), 에탄(C2H6)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반응물질 노즐에서 상기 제2 반응물질과 HMDSO, HMDS, 에탄 등의 유기화합물을 함께 분사하면, 상기 제2 물질층에 CH기(基)가 첨가되어 상기 제2 물질층의 유연성이 향상되고, 상기 제2 물질층을 포함하는 다층막은 폴더블(Foldable) 수준의 극유연성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 첨가물질로 상기 제2 소스물질과 상기 유기화합물을 함께 사용하게 되면, 상기 제2 물질층을 두껍게 증착할 수 있으면서 상기 제2 물질층의 유연성도 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 제2 물질층을 포함하는 다층막은 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수도 있다.
다음으로, 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질을 상기 제2 반응물질층 상에 분사하여 상기 제2 소스물질층을 형성한다(S600). 상기 제2 반응물질이 분사된 이후에 상기 제2 소스물질이 다시 분사되면, 곧이어 분사되는 상기 제1 반응물질이 상기 제1 반응물질층을 잘 형성하도록 할 수 있으며, 이에 모든 소스물질 노즐과 반응물질 노즐에서 분사되는 소스물질과 반응물질이 모두 각각의 소스물질층과 반응물질층을 형성할 수 있다.
상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층하여 다층의 복합막을 증착할 수 있으며, 상기 제1 물질층이 베리어층이고, 상기 제2 물질층이 버퍼층일 경우, 투습방지효율이 높은 다층막을 간단하게 증착할 수 있다. 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층하는 방법은 상기 기판을 왕복 이동시키거나 상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원을 왕복 이동시켜 증착함으로 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층할 수 있다.
상기 (a) 단계(S100)와 상기 (b) 단계(S200)를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 선형 원자층 증착원은 원자층 단위로 증착하기 때문에 일정 속도로 이동되는 상기 선형 원자층 증착원에 의해 증착되는 상기 제1 물질층의 두께가 얇게 된다. 이에 따라 막의 두께에 비례하는 투습방지효율을 높이기 위해 상기 제1 반응물질을 분사하는 단계와 상기 제1 소스물질을 분사하는 단계를 반복하여 상기 제1 물질층의 두께를 두껍게 할 수 있다. 이를 위해 장치적으로 많은 수의 상기 선형 원자층 증착원을 사용하여 높은 증착 속도를 구현할 수도 있다. 이렇게 되면, 상기 제2 물질층이 증착되기 전에 보다 두꺼운 상기 제1 물질층을 증착할 수 있고, 이로 인해 상기 제1 물질층의 두께에 비례하는 상기 제1 물질층의 투습방지효율이 높아질 수 있다.
상기 제1 물질층은 베리어층이며, 상기 제2 물질층은 버퍼층이고, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층은 적층되어 유기전자소자용 보호막을 형성할 수 있다. 상기 제1 물질층은 SiOx층일 수 있는데, 제1 소스물질은 실리콘을 포함할 수 있고, 제1 반응물질은 산소를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 소스물질로는 BDEAS, DIPAS, BTBAS 등을 사용할 수 있고, 상기 제1 반응물질로는 아산화질소(N2O), 산소(O2), 일산화질소(NO), 오존(O3) 등을 사용할 수 있다. 상기 제1 물질층이 베리어층이면, 상기 선형 원자층 증착원에 의해 치밀하고 뛰어난 균일도를 갖는 베리어층을 증착할 수 있고, 상기 복수의 선형 원자층 증착원으로 베리어층의 두께를 증가시켜 투습방지효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 제1 물질층이 SiOx층일 경우, 투습방지효율이 뛰어나다. 한편, 상기 제1 물질층이 베리어층이면, 상기 제1 물질층을 상기 기판에 먼저 증착할 경우 투습방지효과가 뛰어나고, 증착 초기에 상기 선형 원자층 증착원으로 먼저 상기 기판과 맞닿는 상기 제1 물질층을 충분히 증착한 후 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제1 물질층 상에 상기 제2 물질층을 증착할 경우에 투습방지효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제2 물질층은 SiNx층일 수 있는데, 제2 소스물질은 실리콘을 포함할 수 있고, 제2 반응물질은 질소를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2 소스물질로는 모노실란, BDEAS, DIPAS, BTBAS 등을 사용할 수 있고, 상기 제2 반응물질로는 질소(N2), 암모니아(NH3) 등을 사용할 수 있다. 상기 SiNx층에 CH기를 첨가할 경우, 버퍼층의 유연성을 조절하여 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수 있는데, CH기의 첨가를 위해 CH기가 포함되어 있는 가스를 사용할 수 있다. 상기 CH기가 포함되어 있는 가스로는 BDEAS, HMDSO, HMDS, 에탄 등이 있다.
상기 제2 물질층은 상기 제1 물질층과 같은 SiOx층일 수도 있다. 이때, 상기 제2 소스물질 및 상기 제2 반응물질은 상기 제1 소스물질 및 상기 제1 반응물질과 동일할 수 있는데, 상기 제2 물질층은 상기 선형 화학기상 증착원을 이용해 화학기상(CVD) 방식으로 증착할 수 있다. 상기 SiOx층에 CH기를 첨가할 경우, 버퍼층의 유연성을 조절하여 폴더블 수준의 극유연성을 확보할 수 있는데, CH기의 첨가를 위해 CH기가 포함되어 있는 가스를 사용할 수 있다. 상기 CH기가 포함되어 있는 가스로는 BDEAS, HMDSO, HMDS, 에탄 등이 있다.
한편, 상기 제2 물질층의 두께는 3 내지 200 Å 정도일 수 있는데, 유기전자소자 상에 적층되는 베리어층과 버퍼층으로서 SiOx층과 SiNx층을 약 수 Å과 약 수십 Å 두께를 갖는 초박막의 다층막으로 증착할 경우, 우수한 투습방지효율을 갖는 동시에 유연특성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합막 증착방법은 소스물질과 반응물질을 각각 분사하여 소스물질과 반응물질이 기판에 도달한 후 반응하므로 기판 상에 치밀한 구조의 막을 증착할 수 있고, 막의 투습방지 특성을 개선시킬 수도 있다. 그리고 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계로 상기 제1 물질층을 증착하고, 상기 (d) 단계 내지 상기 (f) 단계로 상기 제2 물질층을 증착하는데, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층의 적층순서는 필요에 따라 조정될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 봉지막 증착장치를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 실시예들에 따른 복합막 증착장치 및 복합막 증착방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 봉지막 증착장치는 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및 상기 기판 지지대와 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대를 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고, 상기 선형 원자층 증착원은 중앙부에 위치하는 베리어층 소스물질 노즐과, 상기 베리어층 소스물질 노즐의 양측에 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 베리어층 반응물질 노즐을 포함하며, 상기 선형 화학기상 증착원은 상기 베리어층 반응물질 노즐과 인접하게 나란히 배치되는 버퍼층 소스물질 노즐과, 상기 제1 축 방향으로 상기 버퍼층 소스물질 노즐과 나란히 배치되는 버퍼층 반응물질 노즐을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 선형 원자층 증착원은 베리어층 소스물질을 분사하는 베리어층 소스물질 노즐이 베리어층 반응물질을 분사하는 베리어층 반응물질 노즐의 사이에 위치하도록 상기 베리어층 소스물질 노즐과 상기 베리어층 반응물질 노즐이 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치되며, 상기 선형 화학기상 증착원은 버퍼층 반응물질을 분사하는 버퍼층 반응물질 노즐이 버퍼층 소스물질을 분사하는 버퍼층 소스물질 노즐의 사이에 위치하도록 상기 버퍼층 소스물질 노즐과 상기 버퍼층 반응물질 노즐이 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
본 발명에서는 버퍼층 반응물질 노즐을 중심으로 상기 버퍼층 반응물질 노즐의 양측에 버퍼층 소스물질 노즐을 배치하여 베리어층 반응물질이 분사된 후에 버퍼층 소스물질이 먼저 분사되고 버퍼층 반응물질이 분사되게 함으로써 베리어층 반응물질로 이루어진 반응물질층 상에 버퍼층 소스물질로 이루어진 소스물질층과 버퍼층 반응물질로 이루어진 반응물질층이 순차적으로 잘 형성되도록 할 수 있다. 그리고 상기 버퍼층 반응물질이 분사된 이후에 상기 버퍼층 소스물질이 다시 분사되면, 곧이어 분사되는 상기 베리어층 반응물질이 버퍼층 상에 상기 베리어층 반응물질로 이루어진 반응물질층을 잘 형성하도록 할 수 있으며, 이에 모든 소스물질 노즐과 반응물질 노즐에서 분사되는 소스물질과 반응물질이 모두 각각의 소스물질층과 반응물질층을 형성할 수 있다.
상기 버퍼층 반응물질 노즐은 버퍼층 반응물질과 함께 버퍼층 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 동시에 분사할 수 있다. 버퍼층 소스물질과 유기화합물은 첨가물질로서 사용될 수 있고, 상기 유기화합물은 CH기가 포함된 가스를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버퍼층 소스물질과 상기 유기화합물을 모두 버퍼층 반응물질과 함께 분사할 경우, 상기 버퍼층 소스물질과 상기 유기화합물은 각각 분사할 수도 있고, 동시에 분사할 수도 있다.
상기 버퍼층 반응물질과 함께 상기 버퍼층 소스물질 및 상기 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 동시에 분사하게 되면, 상기 버퍼층의 두께를 두껍게 하거나 상기 버퍼층을 포함하는 다층막의 유연성을 증대할 수 있고, 상기 버퍼층의 두께와 상기 다층막의 유연성을 모두 증가시킬 수도 있다.
한편, 상기 선형 화학기상 증착원은 상기 버퍼층 반응물질과 함께 상기 버퍼층 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 동시에 분사하는 단일 노즐로도 구성될 수 있다.
상기 베리어층 소스물질과 상기 베리어층 반응물질이 반응하여 베리어층이 증착될 수 있고, 상기 버퍼층 소스물질과 상기 버퍼층 반응물질이 반응하여 버퍼층이 형성될 수 있으며, 상기 베리어층과 상기 버퍼층이 교번적층되어 유기전자소자용 봉지막을 형성할 수 있다. 한편, 상기 봉지막이 증착될 곳을 정의하기 위한 셰도우마스크를 사용할 수 있고, 상기 셰도우마스크와 상기 기판의 정렬을 위한 상기 기판 혹은 상기 셰도우마스크의 이동 스테이지, 상기 기판과 상기 셰도우마스크의 합착 및 분리를 위한 장치, 상기 셰도우마스크와 상기 기판의 정렬 상태를 확인하기 위한 카메라 장치 등이 사용될 수도 있다.
이처럼, 본 발명에서는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원이 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치된 증착모듈을 이용해 제1 물질층과 제2 물질층의 복합막을 단일 챔버에서 간단하게 증착할 수 있고, 치밀하면서도 안정적인 복합막을 증착할 수 있다. 또한, 복수의 소스물질과 복수의 반응물질을 각각 분사하여 각 소스물질과 반응물질이 기판에 도달한 후 반응하므로 기판 상에 치밀한 구조의 막을 증착할 수 있고, 막의 투습방지 특성을 개선시킬 수 있다. 그리고 제1 반응물질을 제1 소스물질의 양측에서 공급하여 안정적으로 막을 증착할 수 있으며, 제1 소스물질 노즐이 증착모듈의 최외곽에 위치하는 것을 방지하여 막 증착에 참여하지 못하고 비산되는 제1 소스물질의 일부로 인해 증착 챔버가 오염되는 것을 방지할 수도 있다. 한편, 제1 반응물질이 분사된 기판 상에 제2 소스물질이 분사되도록 하여 제1 반응물질과 제2 반응물질이 흡착되지 않음으로써 제1 반응물질층 상에 제2 반응물질층이 완전히 형성되지 않고, 그 이후의 증착 반응에도 영향을 주는 문제를 해결할 수 있다. 그리고 기판을 왕복 이동시켜 간단하게 베리어층과 버퍼층의 다층막을 증착할 수 있고, 제2 반응물질과 함께 첨가물질을 분사하여 버퍼층의 두께를 증가시키거나 버퍼층의 유연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원의 배치 구조에 따라 기판 또는 증착모듈의 이동 거리를 줄일 수 있고, 이에 증착 챔버의 길이와 증착 장비의 풋프린트(Foot-print)를 줄일 수도 있다. 이로 인해 장비 제작 비용을 절감할 수 있으며, 크린룸(Clean room)의 공간 확보가 용이해질 수 있다.
상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 따라서, “기판 상에”는 기판의 표면(상부면 또는 하부면)이 될 수도 있고, 기판의 표면에 증착된 막의 표면이 될 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 : 제1 소스물질(층)
12 : 제1 반응물질(층) 15 : 제1 물질층
21 : 제2 소스물질(층) 22 : 제2 반응물질(층)
25 : 제2 물질층 100 : 기판 지지대
200 : 증착모듈 210 : 선형 원자층 증착원
211 : 제1 소스물질 노즐 212 : 제1 반응물질 노즐
215 : 원자층 증착 서브모듈 220 : 선형 화학기상 증착원
221 : 제2 소스물질 노즐 222 : 제2 반응물질 노즐
300 : 구동부 310 : 동력원
320 : 동력전달부 330 : 연결부

Claims (21)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지대;
    상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및
    상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈과 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대 또는 상기 증착모듈을 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 선형 원자층 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제1 소스물질을 분사하는 제1 소스물질 노즐과 제1 반응물질을 분사하는 제1 반응물질 노즐을 포함하며,
    상기 선형 화학기상 증착원은 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치된 제2 소스물질을 분사하는 제2 소스물질 노즐과 제2 반응물질을 분사하는 제2 반응물질 노즐을 포함하고,
    상기 제2 반응물질 노즐은 상기 선형 화학기상 증착원의 중앙부에 위치하며,
    상기 제2 소스물질 노즐은 상기 제2 반응물질 노즐의 양측에 배치되는 복합막 증착장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 소스물질 노즐은 상기 제1 반응물질 노즐의 사이에 위치하는 복합막 증착장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 소스물질은 유기 규소 화합물을 포함하는 복합막 증착장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 반응물질 노즐은 상기 제2 반응물질과 첨가물질을 함께 분사하는 복합막 증착장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 첨가물질은 상기 제2 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 복합막 증착장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 증착모듈은 상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원이 교번되어 배치되는 복합막 증착장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 선형 원자층 증착원은 복수가 연속적으로 배치되어 원자층 증착 서브모듈을 이루고,
    상기 원자층 증착 서브모듈은 상기 증착모듈에서 상기 선형 화학기상 증착원의 양측에 대칭적으로 각각 위치하는 복합막 증착장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 원자층 증착 서브모듈은 연속적으로 배치된 복수의 상기 선형 원자층 증착원 중 하나가 상기 제1 소스물질 노즐과 상기 제1 반응물질 노즐이 하나씩 배치된 나머지 상기 선형 원자층 증착원보다 상기 제1 반응물질 노즐의 수가 하나 더 많은 복합막 증착장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 소스물질 및 상기 제2 반응물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사되는 복합막 증착장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 선형 원자층 증착원과 상기 선형 화학기상 증착원은 제1 물질층과 제2 물질층을 각각 증착하고,
    상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층은 베리어층과 버퍼층이며,
    상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층의 적층구조는 유기전자소자 상에 형성되는 보호막인 복합막 증착장치.
  12. (a) 기판 상에 선형 원자층 증착원으로 제1 반응물질을 분사하여 제1 반응물질층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질과 반응하는 제1 소스물질을 상기 제1 반응물질층 상에 분사하여 제1 소스물질층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 선형 원자층 증착원으로 상기 제1 반응물질을 상기 제1 소스물질층 상에 분사하여 상기 제1 반응물질층을 형성하는 단계;
    (d) 상기 기판 상에 상기 선형 원자층 증착원과 나란히 배치되는 선형 화학기상 증착원으로 제2 소스물질을 분사하여 제2 소스물질층을 형성하는 단계;
    (e) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질과 반응하는 제2 반응물질을 상기 제2 소스물질층 상에 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 선형 화학기상 증착원으로 상기 제2 소스물질을 상기 제2 반응물질층 상에 분사하여 상기 제2 소스물질층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 소스물질과 상기 제1 반응물질이 반응하여 제1 물질층이 증착되며,
    상기 제2 소스물질과 상기 제2 반응물질이 반응하여 제2 물질층이 증착되는 복합막 증착방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층을 교번 적층하는 단계를 더 포함하는 복합막 증착방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 복합막 증착방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 소스물질은 유기 규소 화합물을 포함하는 복합막 증착방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 반응물질을 분사하여 제2 반응물질층을 형성하는 단계에서는 상기 제2 반응물질과 첨가물질을 함께 분사하는 복합막 증착방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 첨가물질은 상기 제2 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 복합막 증착방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 소스물질 및 상기 제2 반응물질은 플라즈마에 의해서 활성화된 상태로 분사하는 복합막 증착방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 물질층은 베리어층이며,
    상기 제2 물질층은 버퍼층이고,
    상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층은 적층되어 유기전자소자용 보호막을 형성하는 복합막 증착방법.
  20. 기판을 지지하는 기판 지지대;
    상기 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 선형 원자층 증착원과 선형 화학기상 증착원을 포함하며, 상기 기판에 대응되어 위치하는 증착모듈; 및
    상기 기판 지지대와 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 상기 기판 지지대를 왕복 운동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 선형 원자층 증착원은 중앙부에 위치하는 베리어층 소스물질 노즐과, 상기 베리어층 소스물질 노즐의 양측에 상기 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 베리어층 반응물질 노즐을 포함하며,
    상기 선형 화학기상 증착원은 상기 베리어층 반응물질 노즐과 인접하게 나란히 배치되는 버퍼층 소스물질 노즐과, 상기 제1 축 방향으로 상기 버퍼층 소스물질 노즐과 나란히 배치되는 버퍼층 반응물질 노즐을 포함하고,
    상기 버퍼층 반응물질 노즐은 상기 선형 화학기상 증착원의 중앙부에 위치하며,
    상기 버퍼층 소스물질 노즐은 상기 버퍼층 반응물질 노즐의 양측에 배치되는 하이브리드 봉지막 증착장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 버퍼층 반응물질 노즐은 버퍼층 반응물질과 함께 버퍼층 소스물질 및 유기화합물 중 적어도 어느 하나를 동시에 분사하는 하이브리드 봉지막 증착장치.
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