KR102139077B1 - Gas barrier film and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

기체 차단용 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
[식 1]
SixNyHz
[식 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4
A gas barrier film and a method for manufacturing the same, comprising: a substrate; And located on the substrate, including silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen represented by the following equation 1, satisfying the following equation 2 It may provide a gas barrier film comprising a silicon nitride film; and a method for manufacturing the same.
[Equation 1]
Si x N y H z
[Equation 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4

Description

기체 차단용 필름 및 이의 제조방법{GAS BARRIER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Gas barrier film and manufacturing method therefor{GAS BARRIER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 기체 차단용 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas barrier film and a method for manufacturing the same.

최근 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED) 등의 표시 장치, 반도체 장치, 및 태양전지 등의 각종 장치 분야에서, 종래 사용되던 판유리 대신 경량이며 유연한 플라스틱 필름을 기판으로 하는 플렉서블 디바이스의 개발이 활발히 이루어지고 있다.Recently, in the field of display devices such as organic light emitting diodes (OLEDs), semiconductor devices, and various devices such as solar cells, development of a flexible device using a lightweight and flexible plastic film as a substrate instead of a conventionally used plate glass has been actively developed. Is being made.

플라스틱 필름 기판은 유리 기판 등의 무기 기판에 비해 기체 차단(gas barrier) 성능이 떨어지기 때문에, 플라스틱 필름 기판상에 공기나 수증기의 혼입을 억제하기 위한 고성능 기체 차단막에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다.Since the plastic film substrate has a lower gas barrier performance than an inorganic substrate such as a glass substrate, research on a high performance gas barrier film for suppressing the incorporation of air or water vapor on the plastic film substrate has been actively conducted.

이러한 높은 성능을 충족시키기 위해 다양한 방법이 개발되고 있고, 그 중 기재필름 위에 유,무기 박막을 교차로 적층하는 방법이 가장 많이 응용되고 있다. Various methods have been developed to satisfy such high performance, and among them, a method of cross-laminating organic and inorganic thin films on a base film is most frequently applied.

산화알루미늄이나 산화실리콘, 질화실리콘 등 치밀한 구조의 무기 박막이 기체를 차단하는데 중요한 재료로 사용되고 있으며, 무기박막의 단면 또는 양면에 유기층을 형성시켜서 이런 무기박막을 보호하는 역할과 함께, 핀홀을 막아주거나 그 자체로서 기체 차단 성능을 일부 향상시키고 있다. Inorganic thin films, such as aluminum oxide, silicon oxide, and silicon nitride, are used as important materials to block the gas, and by forming organic layers on one or both sides of the inorganic thin film to protect these inorganic thin films and to prevent pinholes or As such, the gas barrier performance is partially improved.

이 중 실리콘질화막(silicon nitride film)을 포함하는 기체 차단막은, OLED 등의 제조 공정에서 유, 무기 재료들의 인-라인(In-line) 증착 방법을 통한 TFE(Thin Film Encapsulation) 공정에 의해 주로 성막되고 있으며, 실리콘질화막 성막시 배치형 스퍼터링(Sputtering) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 장비가 이용되고 있다. Among these, a gas barrier film including a silicon nitride film is mainly formed by a thin film encapsulation (TFE) process through an in-line deposition method of organic and inorganic materials in a manufacturing process such as OLED. When the silicon nitride film is formed, batch type sputtering or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) equipment is used.

그러나, 이러한 종래의 TFE 공정에 의한 봉지막 형성 방법은 유리 기판의 소자에는 적용이 가능하지만, 플라스틱 필름 기판 등의 유연한 기판을 활용한 롤투롤 연속 공정에는 적용이 불가하며, 저온 성막 시 박막의 물성이 크게 바뀔 뿐만 아니라, 유연성도 떨어지는 문제점이 있다.However, the conventional method of forming an encapsulation film by the TFE process is applicable to devices of a glass substrate, but is not applicable to a continuous roll-to-roll process using a flexible substrate such as a plastic film substrate, and physical properties of a thin film at low temperature film formation. Not only does this change significantly, but there is also a problem of reduced flexibility.

이에, 플라스틱 필름 기판에 무리를 주지 않는 저온 공정으로 성막이 가능하면서, 동시에 성막된 실리콘질화막이 우수한 기체 차단성을 갖는 기술의 개발이 필요하다.Accordingly, it is necessary to develop a technology capable of forming a film by a low-temperature process that does not overwhelm the plastic film substrate, and at the same time, the film-forming silicon nitride film has excellent gas barrier properties.

본 발명의 일 양태는, 기체 차단성이 우수할 뿐만 아니라 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a gas barrier film having excellent gas barrier properties as well as excellent optical properties such as flexibility and transparency.

본 발명의 일 양태는, 저온에서 실리콘질화막 및 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적인 성막이 가능하고, 플라스틱 필름 기판 상에 롤투롤 공정을 활용하여 대면적으로 상기와 같은 우수한 성능의 실리콘질화막을 성막할 수 있는 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention, it is possible to form a stable film without changing the physical properties of the silicon nitride film and the plastic substrate at a low temperature, by using a roll-to-roll process on the plastic film substrate to form a silicon nitride film of excellent performance as described above in large area It is intended to provide a method for manufacturing a gas barrier film.

본 발명의 일 양태는, 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the invention, the substrate; And located on the substrate, and includes silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen represented by the following equation 1, satisfying the following equation 2 It provides a gas barrier film comprising a; silicon nitride film.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z/y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Formula 1 and Formula 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x+y+z=1.

상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate may be a plastic substrate.

상기 실리콘질화막은 하기 식 3을 더 만족하는 것일 수 있다.The silicon nitride film may further satisfy Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 62 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6

상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.In the formula 3, [Si-H] is a peak area due to the Si-H bond has a peak between 2100cm -1 and 2200cm -1 of the spectrum of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectroscopy, [NH] is Refers to the peak area due to NH bonding having the highest point between 3250 cm -1 and 3500 cm -1 .

상기 식 1에서, 0.3≤z≤0.4일 수 있다.In Equation 1, 0.3≤z≤0.4.

상기 실리콘질화막의 두께가 30 내지 300nm일 수 있다.The silicon nitride film may have a thickness of 30 to 300 nm.

본 발명의 일 양태는, 실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율이 2.0 내지 5.0인, 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.An aspect of the present invention, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwaves as an energy source. Using a silicon nitride film to form a film on the substrate; In the step of forming the silicon nitride film, the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas is 2.0 to 5.0, a method for manufacturing a gas barrier film. to provide.

상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate may be a plastic substrate.

상기 원료에 수소 가스(H2)가 포함되지 않는 것일 수 있다.Hydrogen gas (H 2 ) may not be included in the raw material.

상기 실리콘질화막을 성막하는 단계는, 상기 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 수행되는 것일 수 있다.The step of forming the silicon nitride film may be performed while transferring the substrate in a roll-to-roll manner.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법에서, 제조되는 기체 차단용 필름은 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름일 수 있다.In the gas barrier film manufacturing method of one aspect of the present invention, the gas barrier film produced is a substrate; And located on the substrate, and includes silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen represented by the following equation 1, satisfying the following equation 2 It may be a gas barrier film containing a silicon nitride film;.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z/y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Formula 1 and Formula 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x+y+z=1.

본 발명의 일 양태는, 상기 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블 디바이스를 제공한다.An aspect of the present invention provides a flexible device including the gas barrier film of the above aspect of the present invention.

본 발명의 일 양태는, 기체 차단성이 우수할 뿐만 아니라 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the present invention provides a gas barrier film having excellent gas barrier properties as well as excellent optical properties such as flexibility and transparency.

본 발명의 일 양태는, 저온에서 실리콘질화막 및 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적인 성막이 가능하고, 플라스틱 필름 기판 상에 대면적 롤투롤 공정을 활용하여 상기와 같은 우수한 성능의 실리콘질화막을 성막할 수 있는 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.In one aspect of the present invention, stable film formation is possible without changing the properties of the silicon nitride film and the plastic substrate at a low temperature, and a large area roll-to-roll process can be used on the plastic film substrate to form a silicon nitride film having excellent performance as described above. Provided is a method for manufacturing a gas barrier film.

도 1는 실시예 1의 실리콘질화막의 FTIR 측정 데이터이다.
도 2는 실시예 및 비교예들의 실리콘질화막 내 수소원자 및 질소원자의 비율에 따른 기체 차단성 측정 데이터이다.
1 is FTIR measurement data of the silicon nitride film of Example 1.
2 is a gas barrier measurement data according to the ratio of hydrogen atoms and nitrogen atoms in the silicon nitride film of Examples and Comparative Examples.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 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. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. When a part of the specification "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless otherwise stated. Also, the singular form includes the plural form unless otherwise specified in the phrase.

본 명세서에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a part such as a layer, film, region, plate, or the like is said to be “on” or “on” another part, this is not only when the other part is “directly above” but also when there is another part in the middle. Includes.

본 명세서 전체에서, "A 내지 B"는 다른 정의가 없는 한, A 이상 B 이하를 의미한다.Throughout this specification, "A to B" means A to B, unless otherwise defined.

본 발명의 일 양태는, 가스배리어성이 우수할 뿐만 아니라 기계적 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the present invention provides a gas barrier film having excellent gas barrier properties as well as excellent mechanical properties and optical properties such as transparency.

구체적으로, 본 발명의 일 양태는, 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름을 제공한다.Specifically, an aspect of the present invention, the substrate; And located on the substrate, and includes silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen represented by the following equation 1, satisfying the following equation 2 It provides a gas barrier film comprising a; silicon nitride film.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z/y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Formula 1 and Formula 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x+y+z=1.

상기 식 1은 실리콘질화막 내 포함되는 실리콘, 질소, 및 수소 원자만을 나타낸 것으로, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에 포함되는 실리콘질화막에는 성막과정에서 혼입되는 불가피한 불순물이 더 포함될 수 있다.Equation 1 shows only silicon, nitrogen, and hydrogen atoms included in the silicon nitride film, and the silicon nitride film included in the gas barrier film of one aspect of the present invention may further include unavoidable impurities mixed in the film forming process.

상기 식 1 및 식 2에서 x, y, 및 z는 실리콘질화막 내 실리콘, 질소, 및 수소 원자의 총량을 1로 하였을 때(즉, x+y+z =1)일 때의 실리콘, 질소, 및 수소 원자 각각의 함유량을 의미한다.In Formulas 1 and 2, x, y, and z are silicon, nitrogen, and when the total amount of silicon, nitrogen, and hydrogen atoms in the silicon nitride film is 1 (ie, x+y+z=1), and It means the content of each hydrogen atom.

또한, 실리콘질화막의 실리콘, 질소, 수소의 원자 함유 비율은 일 예로, FTIR (장비명:IFS-66/S, 제조사:Bruker)을 이용하여 측정된 [Si-H]와 [Si-N], [N-H]의 결합농도로부터 선행연구에서 알려진 'material balance equation'(H. M

Figure 112018043919245-pat00001
ckel, R. L
Figure 112018043919245-pat00002
demann, Detailed study of the composition of hydrogenated SiNx layers for high-quality silicon surface passivation, J. Appl. Phys. 92 (2002) 2602-2609.)을 통해 계산될 수 있다. In addition, the atomic content ratio of silicon, nitrogen, and hydrogen in the silicon nitride film is, for example, [Si-H] and [Si-N] measured using FTIR (equipment name: IFS-66/S, manufacturer: Bruker), From the binding concentration of [NH], the'material balance equation' (H. M
Figure 112018043919245-pat00001
ckel, R. L
Figure 112018043919245-pat00002
demann, Detailed study of the composition of hydrogenated SiNx layers for high-quality silicon surface passivation, J. Appl. Phys. 92 (2002) 2602-2609.).

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름은, 기판 상에 성막된 실리콘질화막 내의 질소 원자 함량에 대한 수소 원자 함량의 비율(수소원자/질소원자)이 1.0 내지 1.4를 만족한다.In the gas barrier film of one aspect of the present invention, the ratio (hydrogen atom/nitrogen atom) of the hydrogen atom content to the nitrogen atom content in the silicon nitride film deposited on the substrate satisfies 1.0 to 1.4.

수소원자 및 질소원자의 함량이 위의 관계를 만족함으로써, 상기 범위 내에서 매우 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현될 수 있다.By satisfying the above relationship, the content of the hydrogen atom and the nitrogen atom, gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency within the above range can be realized.

이는 후술되는 실시예로부터도 확인되었으며, 수소원자 및 질소원자의 함량비율이 너무 작거나, 너무 큰 경우, 위 범위를 만족하는 경우와 대비하여 기체 차단성, 및 투명성이 급격히 열위해지는 문제가 발생할 수 있다.This was also confirmed from the examples described below, and when the content ratio of the hydrogen atom and the nitrogen atom is too small or too large, gas barrier properties and transparency may be rapidly deteriorated compared to cases in which the above range is satisfied. have.

위 식 2의 상하한은 실험예로서 확인된 구체실시예에 보다 근접한 범위로서, 하한은 보다 구체적으로는 1.05일 수 있고, 상한은 보다 구체적으로는 1.35, 또는 1.32일 수 있다.The upper and lower limits of Equation 2 above are closer to the specific examples identified as experimental examples, and the lower limit may be more specifically 1.05, and the upper limit may be more specifically 1.35, or 1.32.

한편, 상기 식 1에서, 25≤x≤35, 25≤y≤40, 및 30≤z≤40 을 만족할 수 있으나, 본 발명을 반드시 이에 제한하는 것은 아니다.Meanwhile, in Equation 1, 25≤x≤35, 25≤y≤40, and 30≤z≤40 may be satisfied, but the present invention is not limited thereto.

또한, 위 수치범위와 같이, 수소 원자가 30 내지 40원자% 포함될 수 있으며, 본 발명을 반드시 이에 제한하는 것은 아니나, 이 범위에서 우수한 기체 차단성, 및 기계적 유연성이 구현될 수 있어 좋을 수 있다.In addition, as in the above numerical range, the hydrogen atom may be included in 30 to 40 atomic%, but the present invention is not necessarily limited thereto, and excellent gas barrier properties and mechanical flexibility in this range may be implemented and may be good.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다. 구체적이며 예시적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리메틸 메타아크릴(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone, PES), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리이미드(polyimide, PI), 고리형 폴리올레핀(cyclic polyolefin), 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(ethylene vinyl alcohol copolymer , EVAL), 또는 이들의 조합일 수 있다.In the gas barrier film of one aspect of the present invention, the substrate may be a plastic substrate. Specific and exemplary polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene (polyethylene, PE), polypropylene (polypropylene, PP), polystyrene (polystyrene, PS), polymethyl Methacrylic (poly(methyl methacrylate), PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA) , Polycarbonate (PC), polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polyimide (PI), cyclic polyolefin (cyclic polyolefin) ), ethylene vinyl alcohol copolymer (EVAL), or a combination thereof.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름은, 기판으로서 플라스틱 기판을 포함하여 우수한 기계적 유연성이 부여될 수 있다.The gas barrier film of one aspect of the present invention can be imparted with excellent mechanical flexibility, including a plastic substrate as a substrate.

나아가, 후술되는 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조 방법과 같이, 플라스틱 기판 상에 상술한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 롤투롤 공정을 통해 대면적으로 성막할 수 있기 때문에, 플렉서블 디바이스에 적용 가능한 기체 차단 필름을 대면적으로 생산할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, since the gas barrier film of one aspect of the present invention described above can be formed on a plastic substrate in a large area through a roll-to-roll process, as in the method of manufacturing the gas barrier film of one aspect of the present invention described below. , It has the advantage of being able to produce a large area of the gas barrier film applicable to the flexible device.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 상기 실리콘질화막은 하기 식 3을 더 만족하는 것일 수 있다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the silicon nitride film may further satisfy the following equation (3).

[식 3][Equation 3]

2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 62 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6

상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법(FTIR)에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.And in the formula 3, [Si-H] is the area of the peak due to Si-H bonds having a peak between of the spectrum of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectrometry (FTIR) 2100cm -1 and 2200cm -1, [ NH] means the peak area by NH bonds having a peak between 3250 cm -1 and 3500 cm -1 .

실리콘질화막 내 Si-H 결합과 N-H 결합의 비율 또한, 기체 차단 필름의 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성과 관련이 있는 것으로 보이며, 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합 피크 면적이 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합 피크 면적 대비 위 범위를 만족하는 경우, 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현될 수 있다.The ratio of Si-H bond to NH bond in the silicon nitride film also seems to be related to the gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency of the gas barrier film, and the Si-H bond having the highest point between 2100 cm -1 and 2200 cm -1 When the peak area satisfies the above range compared to the NH bond peak area having the highest point between 3250 cm -1 and 3500 cm -1 , excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency can be realized.

이는 후술되는 실시예로부터도 확인되었으며, 식 3의 Si-H 결합 피크 면적 및 N-H 결합 피크 면적의 비율이 식 3을 만족하는 경우, 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현되나, 위 범위를 벗어나는 경우 기체 차단성이 나빠지거나, 기계적 유연성이 나빠지는 것을 확인하였다.This was also confirmed from the examples described below, and when the ratio of the Si-H bond peak area and NH bond peak area of Equation 3 satisfies Equation 3, excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency are implemented, but the above range When it deviated from, it was confirmed that the gas barrier properties deteriorated or the mechanical flexibility deteriorated.

상기 식 3의 상한은 보다 구체적으로는 5.12일 수 있고, 하한은 보다 보다 구체적으로는 2.05일 수 있다.The upper limit of Equation 3 may be more specifically 5.12, and the lower limit may be more specifically 2.05.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 실리콘 질화막의 두께는 30 내지 300nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 30 내지 200nm, 30 내지 150nm, 30 내지 100nm, 또는 50 내지 100nm일 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.In the gas barrier film of one aspect of the present invention, the thickness of the silicon nitride film may be 30 to 300 nm, more specifically 30 to 200 nm, 30 to 150 nm, 30 to 100 nm, or 50 to 100 nm. However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 기판의 두께는 예를 들어 50 내지 1000μm, 보다 구체적으로는 50 내지 500μm, 또는 50 내지 300μm일 수 있으나, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니며, 적용되는 플렉서블 디바이스의 종류 등에 따라 당업계에서 통상적으로 채용되는 두께가 될 수 있다.In the gas barrier film of one aspect of the present invention, the thickness of the substrate may be, for example, 50 to 1000 μm, more specifically 50 to 500 μm, or 50 to 300 μm, but the present invention is not limited thereto. The thickness may be generally employed in the art depending on the type of flexible device.

이하, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 제조하는 방법에 관해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a gas barrier film of one aspect of the present invention will be described.

본 발명의 일 양태는 실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율(암모니아 가스의 유량/실란 가스의 유량)이 2 내지 5인, 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention uses a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwaves as an energy source. The step of forming a silicon nitride film on the substrate by; a ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas in the step of forming the silicon nitride film (ammonia gas flow rate / flow rate of the silane gas) is 2 to 5 Provided is a method of manufacturing a film for blocking phosphorus and gas.

이러한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법은, 예를 들어 100℃ 이하, 70℃ 이하, 보다 구체적으로는 40 내지 100℃, 또는 40 내지 70℃의 저온에서 기판 상에 우수한 기체 차단성을 보이는 실리콘질화막을 성막할 수 있는 제조방법이다.The method for producing a gas barrier film of one aspect of the present invention, for example, 100 ℃ or less, 70 ℃ or less, more specifically 40 to 100 ℃, or excellent gas barrier on the substrate at a low temperature of 40 to 70 ℃ It is a manufacturing method that can form a silicon nitride film that exhibits properties.

구체적으로, 고에너지를 인가할 수 있는 마이크로웨이브를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방식을 통해 저온에서 실리콘질화막의 급격한 물성 변화나, 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적으로 고품질의 실리콘질화막을 성막할 수 있다.Specifically, through a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using a microwave capable of applying high energy as an energy source, a high-quality silicon nitride film can be stably formed at a low temperature without a rapid change in a silicon nitride film or a change in the properties of a plastic substrate. Can.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다. 구체적이며 예시적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리메틸 메타아크릴(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone, PES), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리이미드(polyimide, PI), 고리형 폴리올레핀(cyclic polyolefin), 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(ethylene vinyl alcohol copolymer , EVAL), 또는 이들의 조합일 수 있다. In the manufacturing method of the gas barrier film of one aspect of the present invention, the substrate may be a plastic substrate. Specific and exemplary polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene (polyethylene, PE), polypropylene (polypropylene, PP), polystyrene (polystyrene, PS), polymethyl Methacrylic (poly(methyl methacrylate), PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA) , Polycarbonate (PC), polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polyimide (PI), cyclic polyolefin (cyclic polyolefin) ), ethylene vinyl alcohol copolymer (EVAL), or a combination thereof.

플라스틱 기판에 실리콘질화막을 성막함으로써 우수한 기체차단성, 기계적 유연성 및 투명성을 구현할 수 있다.By forming a silicon nitride film on a plastic substrate, excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency can be realized.

또한, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법은, 마이크로웨이브를 에너지원으로하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방식을 채택함으로써 저온 성막이 가능하고, 플라스틱 기판을 채용하는 경우 종래 채택이 어려웠던 롤투롤 공정의 채택이 가능하여, 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 실리콘질화막을 성막함으로써, 대면적으로 상기 우수한 성능의 기체 차단용 필름을 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a gas barrier film of one aspect of the present invention, by employing a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using microwaves as an energy source, enables low-temperature film formation, and when employing a plastic substrate, roll-to-roll was difficult to adopt conventionally. It is possible to adopt a process, and by forming a silicon nitride film while transferring the substrate in a roll-to-roll manner, it is possible to manufacture a gas barrier film having excellent performance in a large area.

또한, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법에서, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계의 원료 가스에 수소 가스(H2)가 포함되지 않을 수 있다.In addition, in the method for manufacturing a gas barrier film of one aspect of the present invention, hydrogen gas (H 2 ) may not be included in the source gas of the step of forming the silicon nitride film.

고에너지를 인가하는 마이크로웨이브 에너지원을 채택한 플라즈마 강화 화학 기상 증착을 통해, 별도의 수소 가스의 주입 없이 실리콘질화막의 성막이 가능하며, 이에 따라 성막된 실리콘질화막 내 불필요하게 수소 가스의 함량이 증가하여 기체차단성과 유연성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.Through plasma-enhanced chemical vapor deposition employing a microwave energy source that applies high energy, it is possible to form a silicon nitride film without injecting a separate hydrogen gas. Accordingly, the content of hydrogen gas in the deposited silicon nitride film is increased unnecessarily. It is possible to prevent the problem of deterioration of gas barrier properties and flexibility.

한편, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율(암모니아 가스의 유량/실란 가스의 유량)이 2 내지 5일 수 있다.On the other hand, in the method for producing a gas barrier film of one aspect of the present invention, the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas in the step of forming the silicon nitride film (ammonia gas flow rate / flow rate of the silane gas) is 2 It may be from 5.

실란 가스 및 암모니아 가스의 유량비를 조절함으로써, 성막되는 실리콘질화막 내 수소 원자 및 질소 원자간 함량비 및 전술한 Si-H 결합 피크면적 및 N-H 결합 피크면적의 비율이 조절될 수 있다.By adjusting the flow rate ratio of the silane gas and the ammonia gas, the hydrogen atom and nitrogen atom content ratio in the silicon nitride film to be formed and the ratio of the above-described Si-H bond peak area and N-H bond peak area can be adjusted.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율이 상기 범위를 만족할 때, 전술한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 우수한 기체 차단용 필름이 제조될 수 있다.In the manufacturing method of the gas barrier film of one aspect of the present invention, when the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas satisfies the above range, the above gas barrier properties, mechanical flexibility, and excellent gas barrier properties for transparency Films can be produced.

상기 범위를 벗어나는 경우, 제조되는 기체 차단용 필름의 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 열악해질 수 있기 때문에, 위 범위를 만족하는 것이 좋다.If it is outside the above range, it is preferable to satisfy the above range because the gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency of the gas barrier film to be produced may be poor.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에 대해 부연하면, 원료 가스인 실란 가스 및 암모니아 가스의 플라즈마 여기를 위한 여기용 가스로 아르곤 가스를 더 주입할 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.When the method for manufacturing the gas barrier film of one aspect of the present invention is further elaborated, argon gas may be further injected as an excitation gas for plasma excitation of silane gas and ammonia gas as raw material gases. However, the present invention is not limited thereto.

실란 가스 및 암모니아 가스의 주입 유량은 각각 1 내지 1000sccm의 범위에서 상술한 양자간 유량비율을 만족하는 범위에서 조절될 수 있으나, 이는 일 예시로서 이에 제한되는 것은 아니다.The injection flow rates of the silane gas and the ammonia gas may be adjusted in a range that satisfies the above-described bilateral flow rate ratio in the range of 1 to 1000 sccm, respectively, but this is not limited thereto as an example.

여기용 가스의 주입 유량 또한 1 내지 1000sccm일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.The injection flow rate of the gas for excitation may also be 1 to 1000 sccm, but this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 양태는, 상술한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블(flexible) 디바이스를 제공한다. 플렉서블 디바이스는 예를 들어, 플렉서블 OLED 등의 플렉서블 디스플레이일 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.An aspect of the present invention provides a flexible device including the gas barrier film of one aspect of the present invention described above. The flexible device may be, for example, a flexible display such as a flexible OLED, but is not limited thereto.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example 1] One]

마이크로웨이브 파워를 이용한 롤투롤 방식의 ECR-PECVD 장비(장치명 : 파일롯 롤투롤 PECVD Roll coat 500 시스템, 제조사 : Roth and Rau AG)를 이용하였고 장비의 구조는 기재 필름을 거치 및 주행 이송 시키는 로드락(Load Lock) 챔버와 박막을 성막 시키는 프로세스 (Process) 챔버로 나뉘어져 있다. 기재 필름은 100μm 두께의 광학용 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름(SKC(주))을 사용하였다. 롤투롤 공정은 로드락 챔버의 언와인더에서 출발한 PET필름이 프로세스 쳄버의 드럼롤을 통과하면서 플라즈마를 만나고, 다시 로드락 쳄버의 리와인더로 들어가는 구조를 가지며, 프로세스 쳄버의 성막 공정 압력은 8x10-2 mbar로 정밀하게 유지된다. 2.46GHz의 마이크로웨이브 파워를 인가하여 고밀도 플라즈마를 형성하고, 원료 가스들을 투입함으로써 반응을 통해 상기 PET 필름 위에 균일한 질화실리콘 박막을 성막하였다. 보다 구체적인 성막 조건은 아래와 같다.Roll-to-roll ECR-PECVD equipment using microwave power (device name: pilot roll-to-roll PECVD Roll coat 500 system, manufacturer: Roth and Rau AG) was used. It is divided into a load lock) chamber and a process chamber for forming a thin film. As a base film, an optical polyethylene terephthalate (PET) film (SKC Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm was used. Roll-to-roll process to meet the plasma as it passes through the drum roll of PET film, the process chamber from unwinder of the load lock chamber, having a structure into the rewinder of the load lock chamber again, the film forming process pressure in the process chamber is 8x10 - It is precisely maintained at 2 mbar. A uniform silicon nitride thin film was formed on the PET film through a reaction by applying a microwave power of 2.46 GHz to form a high-density plasma and introducing raw materials gases. More specific film formation conditions are as follows.

공정 압력 : 8*10-2 mbarProcess pressure: 8*10 -2 mbar

파워 소스 : 2.46GHz 마이크로웨이브 발생기Power source: 2.46GHz microwave generator

공정 파워 : 1.5 kW Process power: 1.5 kW

캐리어 가스 유량 : Ar= 900 sccmCarrier gas flow rate: Ar= 900 sccm

공정 반응 가스 총 유량 : SiH4 + NH3 = 930 sccmTotal process reaction gas flow rate: SiH 4 + NH 3 = 930 sccm

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 3.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 3.0

성막 두께 : 100 nmFilm thickness: 100 nm

공정 온도 : 40℃Process temperature: 40℃

[[ 실시예Example 2] 2]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 2.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 2.0

[[ 실시예Example 3] 3]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 2.5Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 2.5

[[ 실시예Example 4] 4]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 5.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 5.0

[[ 비교예Comparative example 1] One]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 7.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 7.0

[[ 비교예Comparative example 2] 2]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 9.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 9.0

[[ 비교예Comparative example 3] 3]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 1.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 1.0

[[ 비교예Comparative example 4] 4]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 1.5Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 /SiH 4 = 1.5

[[ 실험예Experimental Example 1] - 원자농도 분석 및 기체 투과도 측정 1]-atomic concentration analysis and gas permeability measurement

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름의 실리콘질화막에 대하여, FTIR (장비명:IFS-66/S, 제조사:Bruker) 분광분석을 실시하였고, 각 결합농도로부터 실리콘질화막 내의 수소 및 질소 원자 함량의 비율을 구하였다. FTIR 스펙트럼은 기재의 백그라운드가 제거되고, 엘립소미트리로 측정된 두께로 노말라이즈시킨 상태에서 분석하였다. For the silicon nitride films of the gas barrier films prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, FTIR (equipment name: IFS-66/S, manufacturer: Bruker) spectroscopy was performed, and silicon from each binding concentration was used. The ratio of hydrogen and nitrogen atom content in the nitride film was determined. The FTIR spectrum was analyzed with the background of the substrate removed and normalized to the thickness measured by ellipsometry.

도 1은 실시예 1에 대한 FTIR 분석 결과를 나타낸 것이다. 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4 또한 동일한 모양의 피크가 관찰되었다. 1 shows the results of FTIR analysis for Example 1. In Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, peaks of the same shape were also observed.

원자농도 분석시 N-N과 H-H 결합은 무정형 실리콘질화막에서 매우 적은량으로 존재하기 때문에 무시되었다.In atomic concentration analysis, N-N and H-H bonds were neglected because they existed in very small amounts in the amorphous silicon nitride film.

또한, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름에 대하여, WVTR(water vapor transmission rate) 측정을 하였다.In addition, for the gas barrier films prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, water vapor transmission rate (WVTR) was measured.

WVTR은 TECHNOLOX社의 DELTAPERM-2 (조건:40℃, 상대습도 90%, 유효 샘플면적 100 cm2)을 이용하여 수행하였고, 가스 투과에 의한 미세한 압력의 변화를 감지함으로써 산출했다. WVTR was performed using TECHNOLOX's DELTAPERM-2 (condition: 40° C., relative humidity 90%, effective sample area 100 cm 2 ), and was calculated by detecting a change in minute pressure due to gas permeation.

위에서 측정한 실리콘질화막 내 수소 및 질소원자 함량의 비율(H/N)과 WVTR 측정 결과를 도 2에 도시하였다.The ratio of hydrogen and nitrogen atom content (H/N) in the silicon nitride film measured above and WVTR measurement results are shown in FIG. 2.

도 2에 나타난 것과 같이, 실리콘질화막 내 수소 및 질소 원자의 함량비(H/N)가 1 내지 1.4인 실시예 1 내지 4의 경우 WVTR 값이 매우 작아 우수한 기체 차단성을 보였으며, 수소 및 질소 원자의 함량비가 1보다 작거나, 1.4보다 큰 비교예들의 경우 WVTR 값이 실시예들에 비해 4배 이상 급격하게 증가하였다.As shown in Figure 2, in the case of Examples 1 to 4 in which the content ratio (H/N) of hydrogen and nitrogen atoms in the silicon nitride film was 1 to 1.4, the WVTR value was very small, showing excellent gas barrier properties, and hydrogen and nitrogen. In the case of comparative examples in which the content ratio of atoms was less than 1 or greater than 1.4, the WVTR value increased more than 4 times sharply compared to the examples.

[[ 실험예Experimental Example 2] - 2] - FTIR의FTIR [ [ SiSi -H]/[N-H] -H]/[N-H] 피크면적Peak area 비율 분석 Ratio analysis

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름의 실리콘질화막에 대하여 상기 실험예 1에서 측정된 FTIR 분석 결과를 기초로 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적과 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적의 비율([Si-H]/[N-H])을 계산하여 표 1에 정리하였다.The silicon nitride film of the gas barrier film prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, based on the results of FTIR analysis measured in Experimental Example 1, has a peak between 2100cm -1 and 2200cm -1 Si- Table 1 summarizes the ratio ([Si-H]/[NH]) of the peak area due to the NH bond having the highest point between the area of the peak by H bond and 3250cm -1 and 3500cm -1 .

매우 우수한 기체 차단 성능을 보이는 실시예 1 내지 4의 경우 약 2 내지 6의 피크 면적 비율을 나타냈다. In the case of Examples 1 to 4 showing very good gas barrier performance, the peak area ratio was about 2 to 6.

한편, 비교예 1과 2의 경우에는 피크면적 비율이 2 미만이었는데, 이 경우에는 도 2에서와 같이 WVTR이 급격히 상승함으로써 박막으로써의 기체 차단 성능을 거의 구현하지 못하였다. On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 and 2, the peak area ratio was less than 2, but in this case, as shown in FIG. 2, the WVTR increased rapidly, and thus the gas barrier performance as a thin film was hardly realized.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 [Si-H]/[N-H][Si-H]/[N-H] 2.712.71 4.094.09 5.125.12 2.052.05 1.051.05 0.9320.932 8.538.53 6.346.34

[[ 실험예Experimental Example 3] - 기계적 유연성 평가 3]-Mechanical flexibility evaluation

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 기체 차단용 필름을 10mm의 작은 곡률 반경에서 안쪽 방향으로 10,000회 반복하여 굽힘 실험을 한 뒤, 실험예 1에서와 동일한 방법으로 WVTR 측정을 하여, 굽힘 전/후의 WVTR 증가 비율을 측정하였고, 이를 표 2에 나타내었다.The gas barrier films of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were repeated 10,000 times in the inward direction at a small radius of curvature of 10 mm, and then measured for WVTR in the same manner as in Experimental Example 1, to bend. Before and after WVTR increase rate was measured, and it is shown in Table 2.

실시예들의 경우 WVTR 증가율이 약 100% 이하(즉, 2배 이하)였으나, [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 6보다 큰 비교예 3과 4의 경우 굽힘 실험 후 WVTR이 500%(즉, 6배 이상) 이상 급격하게 상승하여 기계적 유연성이 매우 좋지 않았다.In the case of Examples, the increase rate of WVTR was about 100% or less (ie, 2 times or less), but in the case of Comparative Examples 3 and 4 in which the ratio of the [Si-H]/[NH] peak area was greater than 6, the WVTR was 500 after the bending experiment. The mechanical flexibility was not very good due to the sharp rise of more than% (ie, 6 times or more).

비교예 3과 4는 비교예 1 및 2에 비해서는 상대적으로 기체 차단성이 좋은데, [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 너무 큰 경우 기계적 유연성이 나빠져 기계적 유연성 측면에서는 성능이 열위한 것으로 확인된다.Comparative Examples 3 and 4 have relatively good gas barrier properties compared to Comparative Examples 1 and 2, but when the ratio of the [Si-H]/[NH] peak area is too large, mechanical flexibility deteriorates, and performance is poor in terms of mechanical flexibility. It is confirmed to be.

이에, 실리콘질화막 내 수소 및 질소 원자의 함량비(H/N)가 1 내지 1.4를 만족하면서, 동시에 [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 2 내지 6 수준인 경우, 우수한 기체 차단성과 기계적 유연성이 동시에 구현되는 것으로 볼 수 있다.Thus, when the content ratio (H/N) of hydrogen and nitrogen atoms in the silicon nitride film satisfies 1 to 1.4, and at the same time the ratio of the peak area of [Si-H]/[NH] is 2 to 6, excellent gas barrier It can be seen that performance and mechanical flexibility are realized simultaneously.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 WVTR 증가율(%)WVTR growth rate (%) 7373 9292 8585 7070 6868 102102 730730 540540

[[ 실험예Experimental Example 4] - 투명도 평가 4]-Transparency evaluation

분광 광도계(장치명 : U4100, 제조사 : Hitachi)를 이용하여 파장 380~780 nm에서의 평균 투과율(PET 기판 포함)을 측정하였고, 헤이즈는 헤이즈미터 (장치명 : .NDH5000, 제조사 : Nippon Denshoku)를 사용하여 측정하였다.The average transmittance (including the PET substrate) at a wavelength of 380 to 780 nm was measured using a spectrophotometer (device name: U4100, manufacturer: Hitachi), and haze was measured using a haze meter (device name: .NDH5000, manufacturer: Nippon Denshoku). It was measured.

투과율은 JIS K7361 방식으로, 헤이즈(haze)는 JIS K7136 방식으로 측정하였으며, 측정 결과를 표 3에 정리하였다.The transmittance was measured by JIS K7361 method, haze was measured by JIS K7136 method, and the measurement results are summarized in Table 3.

실시예들의 경우 비교예들에 비해 광투과율이 매우 우수하였다.In the case of Examples, the light transmittance was excellent compared to Comparative Examples.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 투과율(%)Transmittance (%) 87.987.9 88.988.9 88.388.3 87.287.2 86.186.1 86.086.0 84.884.8 86.386.3 헤이즈(%)Haze (%) 1.151.15 1.051.05 1.141.14 1.131.13 1.141.14 1.101.10 1.21.2 1.081.08

Claims (11)

기판; 및
상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2 및 식 3을 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름.
[식 1]
SixNyHz
[식 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4
(상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.)
[식 3]
2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6
(상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.)
Board; And
Located on the substrate, including silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), when the relationship between the content of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following Equation 1, Equations 2 and 3 Satisfactory silicon nitride film; containing gas barrier film.
[Equation 1]
Si x N y H z
[Equation 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4
(In Equations 1 and 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x+y+z=1.)
[Equation 3]
2 ≤ [Si-H] / [NH] ≤ 6
(And in the formula 3, [Si-H] is the area of the peak due to Si-H bonds having a peak between the spectrum of 2100cm -1 and 2200cm -1 of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectroscopy, [NH] Is the peak area due to NH bonds having the highest point between 3250 cm -1 and 3500 cm -1 .)
제 1항에서,
상기 기판은 플라스틱 기판인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
The substrate is a plastic substrate, a gas barrier film.
삭제delete 제 1항에서,
상기 식 1에서, 0.3≤z≤0.4인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
In the formula 1, 0.3≤z≤0.4 gas barrier film.
제 1항에서,
상기 실리콘질화막의 두께가 30 내지 300nm인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
A gas barrier film having a thickness of 30 to 300 nm of the silicon nitride film.
실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고,
상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 암모니아 가스의 유량에 대한 실란 가스의 유량의 비율이 2 내지 5인, 제 1항의 기체 차단용 필름의 제조방법.
Silicon nitride film on the substrate using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwaves as an energy source The step of forming a; includes,
The method for producing a gas barrier film according to claim 1, wherein a ratio of a flow rate of silane gas to a flow rate of ammonia gas is 2 to 5 in the step of forming the silicon nitride film.
제 6항에서,
상기 기판은 플라스틱 기판인 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
The substrate is a plastic substrate, a method for manufacturing a gas barrier film.
제 6항에서,
상기 원료에 수소 가스(H2)가 포함되지 않는 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
Method for producing a gas barrier film that does not contain hydrogen gas (H 2 ) in the raw material.
제 6항에서,
상기 실리콘질화막을 성막하는 단계는, 상기 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 수행되는 것인 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
The method of forming the silicon nitride film is performed while transferring the substrate in a roll-to-roll manner.
삭제delete 제 1항의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블 디바이스.
A flexible device comprising the gas barrier film of claim 1.
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