KR102578827B1 - 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법 - Google Patents

유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102578827B1
KR102578827B1 KR1020180047319A KR20180047319A KR102578827B1 KR 102578827 B1 KR102578827 B1 KR 102578827B1 KR 1020180047319 A KR1020180047319 A KR 1020180047319A KR 20180047319 A KR20180047319 A KR 20180047319A KR 102578827 B1 KR102578827 B1 KR 102578827B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic
film
organic
protective film
substrate
Prior art date
Application number
KR1020180047319A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190123514A (ko
Inventor
양우영
문욱 선우
김용성
이창승
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020180047319A priority Critical patent/KR102578827B1/ko
Priority to US16/268,805 priority patent/US11158838B2/en
Publication of KR20190123514A publication Critical patent/KR20190123514A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102578827B1 publication Critical patent/KR102578827B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/84Passivation; Containers; Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/87Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K59/873Encapsulations
    • H10K59/8731Encapsulations multilayered coatings having a repetitive structure, e.g. having multiple organic-inorganic bilayers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/84Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844Encapsulations
    • H10K50/8445Encapsulations multilayered coatings having a repetitive structure, e.g. having multiple organic-inorganic bilayers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111Flexible substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/80Constructional details
    • H10K10/88Passivation; Containers; Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125Process of deposition of the inorganic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 유연한 유무기 보호막은 기판 상에 유기막 및 무기막으로 교번적으로 반복하여 형성된 유무기 보호막을 포함한다. 상기 유기막은 하이드로카본 또는 플로우로카본이 플라즈마 처리로 분해되어 형성된 플라즈마 처리 생성물들이 그 하부의 물질층에 적층되어서 형성된다.

Description

유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법{Flexible organic-inorganic passivation layer an method of fabricating the same}
유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다양한 전자소자들은 외부 충격, 침습으로 인해 기능이 손상되거나 열화될 수 있다. 전자소자들을 보호하기 위한 보호층에 대한 연구가 진행되고 있다. 최근에는 유기물을 이용한 유기 발광소자를 이용하는 전자소자가 많이 개발되고 있다.
유기 발광소자에서 활용되는 유기물은 수분에 의한 산화가 쉽게 일어나 손상되기 쉬우므로, 유기 발광소자를 보호하기 위해 수분 투과방지를 위한 봉지(encapsulation) 기술이 요구된다. 단단한 유기발광소자의 경우에는 유리로 덮어서 소자를 보호하는 유리봉지(glass encapsulation) 기술이 활용되며, 유연한 유기발광소자의 경우에는 박막으로 소자를 보호하는 박막봉지(thin film encapsulation) 기술이 활용될 수 있다.
박막봉지를 위해 유무기 다층박막을 사용할 수 있다. 유무기 다층박막은 유기물층과 무기물층을 포함한다. 상기 유기물층은 박막봉지의 유연성을 갖도록하는 역할을 하고 상기 무기물층은 물과 산소의 침투를 막는 역할을 한다. 상기 유기물층은 스프레이 방법이나 잉크젯 방법으로 수 ㎛ 두께의 박막을 코팅하고 이어서 UV 양생을 한 후, 그 위로 무기물층을 증착할 수 있다.
그러나, 유무기 다층박막을 형성하기 위해 상기 유기물층 및 상기 무기물층을 여러 번 반복적으로 형성하는 경우, 상기 유기물층 및 상기 무기물층의 형성을 위한 전용장비가 각각 필요하며 생산성이 감소된다.
동일한 챔버에서 유기막 및 무기막을 교번적으로 형성하여 유연한 유무기 보호막과 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 유연한 유무기 보호막은:
기판 상에 유기막 및 무기막으로 교번적으로 반복하여 형성된 유무기 보호막을 포함하며,
상기 유기막은 하이드로카본 또는 플로우로카본이 플라즈마 처리로 분해되어 형성된 플라즈마 처리 생성물들이 그 하부의 물질층에 적층되어서 형성된다.
상기 플라즈마 처리 생성물은 표면에 댕글링 본드가 형성된 C-C 본드 및 C=C 본드, 탄소함유 라디칼, 수소 라디칼 또는 불소 라디칼을 포함할 수 있다.
상기 하이드로카본은 cyclohexane, benzene을 포함하며, 상기 플루오루카본은 perfluoroalkane, fluoroalkene, fluoroalkyne, perfluoroaromatic compound을 포함할 수 있다.
상기 각 유기막은 대략 1nm ~ 50nm 두께를 가질 수 있다.
실시예에 따른 유연한 유무기 보호막 제조방법은:
기판 상에 하이드로카본 또는 플로우로카본을 플라즈마 처리하여 분해된 플라즈마 처리 생성물들을 상기 기판 상으로 적층하여 유기막을 형성하는 단계; 및
상기 유기막 상으로 무기막을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 유기막 및 상기 무기막의 형성단계를 적어도 1회 이상 수행한다.
상기 유기막 및 상기 무기막의 형성단계를 교번적으로 적어도 5회 이상 반복할 수 있다.
상기 무기막은 Al2O3, ZrO2, Hf2O, TiO2, Si3N4, SiO2, SiON 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기막을 표면을 플라즈마 표면처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 표면처리 공정은 O2, Ar, N2O 중 하나의 물질로 이루어진 플라즈마를 사용할 수 있다.
상기 유기막 형성 단계와 상기 무기막 형성 단계는, 상기 기판이 배치된 지지대를 직선 이동시켜 상기 기판을 대응되는 가스 노즐 하부로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유기막 형성 단계와 상기 무기막 형성단계는 동일한 챔버에서 연속적으로 수행될 수 있다.
실시예에 따른 유연한 유무기 보호막은 얇은 두께를 가지면서도 수증기 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)이 낮다.
실시예에 따른 유연한 유무기 보호막의 제조방법은, 하나의 챔버에서 유기막 및 무기막을 형성하므로 공정시간이 감소되며 산출량(throughput)이 증가할 수 있다.
도 1은 실시예에 따라 제조된 유연한 유무기 보호막의 구조를 보여주는 단면도다.
도 2는 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막을 제조하는 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막(130)의 제조방법을 보여주는 흐름도다.
도 4는 실시예에 따른 유무기 박막의 수증기 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)을 보여주는 그래프다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따라 제조된 유연한 유무기 보호막의 구조를 보여주는 단면도다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 절연층(120)이 형성되어 있으며, 절연층(120) 상으로 유기막(131) 및 무기막(132)이 순차적으로 증착되어 있다. 유기막(131) 및 무기막(132)은 하나의 쌍의 유연한 유무기 보호막(130)을 구성한다. 절연층(120) 상으로 복수의 쌍의 유무기 보호막(130)이 형성될 수 있다. 유무기 기판(110) 상에 5쌍 이상의 보호막(130)이 형성될 수 있다.
실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 절연층(120)이 생략되고 기판(110) 바로 위에 유기막(131)이 증착될 수도 있다. 또한, 최상층에 유기막(131)이 형성될 수도 있다. 또한, 절연층(120)은 무기막(132)과 동일한 물질과 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
기판(110)은 유연할 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌설폰 (polyethylenesulfon, PES) 등을 포함할 수 있다.
기판(110) 상에는 미도시된 전자 소자, 예컨대, 유기 발광소자, 유기 트랜지스터 등이 형성될 수 있으며, 유무기 보호막(130)은 기판(110) 상의 상기 전자 소자를 커버하도록 형성될 수 있다. 유무기 보호막(130)은 상기 전자 소자를 주위의 습기, 산소로부터 차단하는 데 사용될 수 있다.
유기막(131)은 플라즈마 처리 생성물층일 수 있다. 유기막(131)은 하이드로카본 또는 플루오루카본이 플라즈마로 처리되어서 분해된 플라즈마 처리 생성물들이 절연층(120) 또는 무기막(132) 상에 적층되어서 형성된 막일 수 있다. 플라즈마 처리 생성물은 댕글링 본드가 형성된 C-C 본드 및 C=C 본드, 탄소함유 라디칼, 수소 라디칼 또는 불소 라디칼을 포함할 수 있다. C-C 본드는 하나의 C 원자의 전자가 다른 C 원자에 전자를 제공하면서 C-C 본드를 형성할 수 있다. 상기 댕글링 본드는 하이드로카본 또는 플루오루카본에서 탄소들 사이의 결합이 깨지고, 탄소에 연결된 수소 또는 불소 사이의 결합에 깨져서 형성될 수 있다.
상기 댕글링 본드가 형성된 플라즈마 처리 생성물은 예컨대, 절연층(120) 또는 무기막(132)의 표면과의 결합이 용이하며, 따라서 무기막(132) 위로 플라즈마 처리 생성물들이 용이하게 접착할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 처리 생성물들의 측면 및 상면에는 다른 플라즈마 처리 생성물들이 용이하게 부착된다. 즉, 무기막(132) 상으로 상기 플라즈마 처리 생성물들이 3차원적으로 불규칙적으로 적층되어 유기막(131)을 형성한다. 유기막(131)은 그 하부의 무기막(132)의 표면 거칠기를 감소시키며 무기막(132)의 결함, 예컨대 핀홀을 채울 수 있다.
상기 하이드로카본은 cyclohexane, benzene을 포함할 수 있다. 상기 플루오루카본은 perfluoroalkane, fluoroalkene, fluoroalkyne, perfluoroaromatic compound을 포함할 수 있다. 유기막(131)은 플라즈마 처리 이전의 하이드로카본 또는 플루오루 카본의 성질(물리적, 화학적)을 가지고 있지 않으며, 단지 댕글링 본드가 형성된 플라즈마 처리 생성물들이 서로 부착되어서 적층되어 형성될 수 있다.
각 유기막(131)은 대략 1nm ~ 50nm 두께로 형성될 수 있다. 유기막(131)의 두께가 1nm 보다 작으면 유기막(131)의 연속막을 형성하기가 어려우며 유연성이 감소한다. 유기막(131)의 두께가 50nm 보다 크면 제조시간이 길어져서 생산량(throuhgput)이 감소한다. 각 유기막(131)은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정으로 형성될 수 있다.
무기막(132)은 Al2O3, ZrO2, Hf2O, TiO2, Si3N4, SiO2, SiON 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 무기막(132)은 주로 주위의 습기, 산소 등의 차단막으로 사용되며 유연성을 가지도록 얇게 형성된다. 예컨대, 각 무기막(132)은 1nm ~ 50nm 두께로 형성될 수 있다. 각 무기막(132)은 ALD (atomic layer deposition) 공정으로 형성될 수 있다.
유무기 보호막(130)은 유기막(131) 및 무기막(132)을 하나의 쌍으로 하여 반복적으로 형성될 수 있다. 유무기 보호막(130)은 5쌍 이상의 유기막(131) 및 무기막(132)을 포함할 수 있다.
실시예에서 한 쌍의 유무기 보호막(130)은 유기막(131) 상에 무기막(132)이 형성되어 있지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 무기막(132) 상에 유기막(131)을 포함할 수도 있다.
실시예에 따라 제조된 유연한 유무기 보호막(130)은 하나의 챔버에서 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막을 제조하는 장치(200)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 유연한 유무기 보호막(130)은 진공 챔버(210) 내에서 제조될 수 있다. 진공 챔버(210)에는 기판(110)을 지지하는 지지대(220)가 배치된다. 지지대(220)에는 기판(110)을 직선으로 왕복 이동시키는 수단(280)이 설치될 수 있다. 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 지지대(220)에는 기판(110)을 회전하는 수단이 설치될 수도 있다.
유무기 보호막 제조장치(200)는 진공 챔버(210) 내의 온도를 조절하는 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 열선(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 열선은 지지대(220) 또는 지지대(220) 상의 진공 챔버(210)에 배치될 수 있다. 상기 열선에 공급되는 전압을 조절하여 진공 챔버(210) 내의 온도를 조절할 수 있다.
진공 챔버(210)의 상부에는 유기막 노즐(231), 무기막 노즐(232), 및 플라즈마 노즐(233)이 설치될 수 있다. 유기막 노즐(231)에는 복수의 유량 공급관(241)이 연결된다. 예컨대, 유기막 노즐(231)에는 소스가스 공급관이 연결될 수 있다. 무기막 노즐(232)에는 복수의 유량 공급관(242)이 연결된다. 예컨대, 무기막 노즐(232)에는 전구체 공급관, 반응가스 공급관 및 퍼지개스 공급관이 연결될 수 있다. 상기 전구체 공급관은 복수의 전구체 공급관을 포함할 수도 있다. 플라즈마 노즐(233)에는 플라즈마 발생기(250)가 연결된다.
진공 챔버(210)에는 진공펌프(260)가 연결될 수 있다. 진공펌프(260)의 구동으로 진공 챔버(210) 내의 압력이 조절될 수 있다.
플라즈마 노즐(233) 또는 플라즈마 노즐(233)의 옆에는 무기막(132)의 플라즈마 표면처리를 위한 개스 공급구(243)가 연결될 수 있다. 예컨대, Ar, 산소 또는 NO2 공급구가 있어서, 이들 개스를 플라즈마로 만들어 무기막(132)의 표면을 처리할 수 있다.
또한, 진공 챔버(210)에는 진공 챔버(210) 내의 개스를 외부로 배출하기 위한 배개스 펌프(미도시)가 더 연결될 수 있다.
이하에서는 도 2의 장치를 이용하여 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막(130)을 증착하는 방법을 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막(130)의 제조방법을 보여주는 흐름도다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 실시예에 따른 유연한 유무기 보호막의 제조방법을 설명한다.
먼저, 진공 챔버(210) 내의 지지대(220) 상에 기판(110)을 배치한다(제101 단계). 기판(110) 상에 미리 절연층(120)을 형성될 수 있다.
절연층(120) 위로 유기막(131)을 형성한다(제102 단계). 유기막(131)을 형성하기 위해 기판 왕복이동수단(280)을 사용하여 기판(110)을 유기막 노즐(231)의 하부로 이동할 수 있다.
유기막(131)은 PECVD 공정으로 형성할 수 있다. 유기막(131)을 형성하기 위해 하이드로카본 또는 플루오로카본 물질을 소스가스 공급관을 통해서 유기막 노즐(231) 내로 공급한다. 예컨대, 하이드로카본 또는 플루오로카본을 아르곤 캐리어 개스와 함께 상기 소스가스 공급관으로 공급한다. 캐리어 개스의 유량 및 유속에 따라 소스가스의 공급량이 조절될 수 있다. 예컨대 50 sccm 유량의 아르곤 캐리어 개스를 공급할 수 있다. 상기 하이드로 카본은 cyclohexane, benzene을 포함할 수 있다. 상기 플루오루 카본은 perfluoroalkane, fluoroalkene, fluoroalkyne, perfluoroaromatic compound 일 수 있다.
플라즈마 발생기(250)에 대략 20~30W의 전압을 인가하면 플라즈마 발생기(250)로부터 플라즈마가 발생되어서 플라즈마 노즐(233)로 공급된다.
진공 챔버(210)로 공급된 하이드로카본 또는 플루오로카본 물질은 플라즈마 노즐(233)로부터 공급된 플라즈마에 의해 플라즈마 처리 생성물로 분해되며, 이에 따라 하이드로카본 또는 플루오로카본 물질의 결합이 깨져서 댕글링 본드가 형성된 C-C 본드 및 C=C 본드, 탄소함유 라디칼, 수소 라디칼 또는 불소 라디칼을 포함할 수 있다. 상기 댕글링 본드는 하이드로카본 또는 플루오루카본에서 탄소들 사이의 결합이 깨지고, 탄소에 연결된 수소 또는 불소 사이의 결합에 깨져서 형성될 수 있다.
상기 댕글링 본드를 포함하는 플라즈마 처리 생성물은 다른 물질과의 결합이 용이하다. 예컨대, 상기 댕글링 본드를 포함하는 플라즈마 처리 생성물은 무기막(132)의 표면과의 결합이 용이하며, 따라서 무기막(132) 위로 플라즈마 처리 생성물들이 용이하게 접착할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 처리 생성물들의 측면 및 상면에는 다른 플라즈마 처리 생성물들이 용이하게 부착된다. 즉, 무기막(132) 상으로 상기 플라즈마 처리 생성물들이 3차원적으로 불규칙적으로 적층되어 유기막(131)을 형성한다. 유기막(131)은 그 하부의 무기막(132)의 표면 거칠기를 감소시키며 무기막(132)의 결함, 예컨대 핀홀을 채울 수 있다.
유기막(131)의 두께는 소스 가스 공급 시간으로 조절될 수 있다. 유기막(131)은 분당 수 nm, 예컨대 분당 2nm 두께로 형성될 수 있다.
유기막(131)은 소스 물질과는 관계가 없는 구조를 가진다. 즉, 유기막(131)으로 공급된 소스 가스가 싸이클로헥산인 경우, 유기막(131)은 댕글링 본드가 형성된 탄소들과 수소 이온들이 단순히 서로 부착된 구조이므로, 유기막(131)은 싸이클로헥산과는 다른 성질을 가진다. 유기막(131)은 대략 1nm ~ 50nm 두께로 형성될 수 있다.
기판(110) 상에 무기막(132)을 먼저 증착하는 경우에는, 기판(110)이 무기막 노즐(232) 아래로 배치되도록 한다. 이때, 기판(110)의 왕복이동수단(280)을 사용할 수도 있다. 도 2에서 점선으로 표시된 기판(110)은 무기막 노즐(232) 하부로 이동된 기판을 도시한 것이다.
이어서, 유기막(131) 상에 무기막(132)을 증착한다(제103 단계). 무기막(132)을 형성하기 위해 기판 왕복이동수단을 사용하여 기판(110)을 무기막 노즐(232)의 하부로 이동할 수 있다.
무기막(132) 증착은 ALD(atomic layer deposition) 방법으로 형성될 수 있다. 무기막(131)은 Al2O3, ZrO2, Hf2O, TiO2, Si3N4, SiO2, SiON 를 포함할 수 있다. 예컨대, 무기막(132)으로 Al2O3를 형성하는 경우, 전구체 공급관을 통해서 트리메틸알루미늄(trimethylaluminium, TMA) 전구체를 무기막 노즐(232) 내로 공급할 수 있다. 이어서, 트리메틸알루미늄을 퍼징한다. 예컨대, 퍼지개스 공급관을 통해서 질소 가스를 무기막 노즐(232) 내로 공급하여 퍼지(purge)할 수 있다. 실시예는 이에 한정되지 않는다. 퍼지개스 공급관이 무기막 노즐(232)과 별도로 설치될 수도 있다.
유기막(131) 상에 부착되지 않은 전구체들을 기판(110)에 부착된 전구체로부터 떼어서 배개스 펌프를 사용하여 외부로 배출한다. 이어서 반응가스 공급관을 통해 물을 챔버(210) 내로 공급하여, 트리메틸알루미늄과 반응시켜 알루미나층을 형성한다. 이어서, 유김가(131) 상의 잔류 수증기를 퍼징한다. 이러한 하나의 사이클을 통해서 약 1Å 두게의 알루미나층이 형성된다. 이러한 알루미나층 형성공정을 반복하여 소정의 두께, 예컨대, 1nm ~ 50nm 두께의 무기막(132)을 만들 수 있다. 무기막(132)의 두께는 상기 사이클의 반복수로 조절할 수 있다.
무기막(132)이 Si3N4인 경우에는 실리콘 전구체인 실란과 질소 전구체인 암모니아 또는 질소 가스를 각각 서로 다른 소스 가스 공급구로 공급하거나, 또는 하나의 소스 가스 공급구를 순차적으로 사용할 수도 있다.
상술한 무기막(132)은 ALD 공정으로 수행될 수 있다. 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, PECVD 공정으로 수행될 수도 있다.
이어서, 무기막(132)의 표면을 플라즈마 처리를 한다 (제104 단계). 무기막(132)이 형성된 다음 플라즈마 노즐(233)을 통해서 플라즈마를 공급한다. 이때, 무기막 노즐(232)을 통해서 산소, 아르곤, N2O 개스를 공급할 수 있다. 공급된 플라즈마는 함께 공급된 산소, 아르곤, N2O 개스를 플라즈마 이온으로 만들고 이 플라즈마 이온은 무기막(132)의 표면과 반응하여 무기막(132)의 표면의 거칠기를 감소시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 처리는 무기막(132)에 형성된 핀홀을 제거할 수 있다.
상기 플라즈마 처리 공정(제104 단계)은 생략될 수 있다. 결과적으로 한 쌍의 유연한 유무기 보호막(130)이 형성된다.
이어서, 유무기 보호막(130)의 두께가 원하는 두께로 형성된 것인 지를 판단한다 (제105 단계). 제105 단계에서 유무기 보호막(130)의 두께가 원하는 두께로 형성되지 않았다고 판단되면 제102 단계 ~ 제105 단계를 다시 수행한다.
제105 단계에서, 유무기 보호막(130)의 두께가 원하는 두께로 형성되었다고 판단하면 유무기 보호막(130)의 형성공정을 종료한다.
기판(110) 및 유무기 보호막(130) 사이에 상술한 무기막(132)을 형성할 수도 있다. 또한, 최상층의 유무기 보호막(130)의 무기막(132) 상에 유기막(131)을 더 형성할 수도 있다.
도 4는 실시예에 따른 유무기 박막의 수증기 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)을 보여주는 그래프다.
실시예 1은 0.5mm 두께의 PET 기판 상에 알루미나 무기막 12.5 nm/유기막 30nm/ 알루미나 무기막 12.5 nm 구조의 유무기 보호막을 형성하였다.
실시예 2는 0.5mm 두께의 PET 기판 상에 알루미나 무기막 8.3 nm/유기막 15nm/ 알루미나 무기막 8.3 nm 유기막 15nm/ 알루미나 무기막 8.3 nm 구조의 유무기 보호막을 형성하였다. 실시예 1 및 실시예 2에서 유기막은 사이클론 헥산을 플라즈마 처리하여 형성하였다.
비교예는 0.5mm 두께의 PET 기판 상에 알루미나/유기물의 혼합물을 코팅한 후 양생하여 40nm 두께로 보호막을 형성하였다.
도 4를 보면, 무기물/유기물을 단순 혼합하여 사용한 유무기막과 비교하여, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 유무기 보호막의 WVTR 특성이 향상되는 것을 볼 수 있다. 특히, 1.5 cm 반지름 막대로 휘어지게 한 후 측정한 유무기 보호막의 WVTR 특성이 비교예 1의 특성과 비교하여 더 현저하게 향상되는 것을 알 수 있다.
실시예에 따라 제조된 유연한 유무기 보호막은 얇은 두께를 가지면서도 수증기 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)이 낮다.
또한, 하나의 챔버에서 유기막 및 무기막을 형성하므로 공정시간이 감소되며 산출량(throughput)이 증가할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 사상의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
200: 유무기 보호막 제조장치 210: 진공 챔버
220: 지지대 231: 유기막 노즐
232: 무기막 노즐 233: 플라즈마 노즐
241, 242: 유량 공급관 250: 플라즈마 발생기
260: 진공 펌프

Claims (14)

  1. 기판 상에 하이드로카본 또는 플루오루카본을 1차 플라즈마 처리하여 분해된 플라즈마 처리 생성물들을 상기 기판 상으로 적층하여 유기막을 형성하는 단계;
    상기 유기막 상으로 무기막을 형성하는 단계; 및
    상기 무기막을 형성한 후, 상기 무기막의 표면 거칠기 및 상기 무기막의 결함을 줄이기 위해 상기 무기막의 표면에 2차 플라즈마 처리를 하는 단계;를 포함하며,
    상기 유기막 및 상기 무기막의 형성 단계를 적어도 1회 이상 수행하고,
    상기 유기막 및 상기 무기막의 형성 단계는 하나의 진공 챔버에서 수행되고,
    상기 진공 챔버는 플라즈마 노즐, 유기막 노즐 및 무기막 노즐을 포함하고,
    상기 기판은 상기 기판이 배치된 지지대를 이동시켜 상기 유기막 형성 단계 및 상기 무기막 형성 단계 사이를 이동하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 생성물은 표면에 댕글링 본드가 형성된 C-C 본드 및 C=C 본드, 탄소함유 라디칼, 수소 라디칼 또는 불소 라디칼을 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막 및 상기 무기막의 형성 단계를 교번적으로 적어도 5회 이상 반복하는 유연한 유무기 보호막을 형성하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막은 1nm ~ 50nm 두께로 형성되는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기막은 Al2O3, ZrO2, Hf2O, TiO2, Si3N4, SiO2, SiON 및 이들의 혼합물을 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이드로카본은 cyclohexane, benzene을 포함하며, 상기 플루오루카본은 perfluoroalkane, fluoroalkene, fluoroalkyne, perfluoroaromatic compound을 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 플라즈마 처리 공정은 O2, Ar, N2O 중 하나의 물질로 이루어진 플라즈마를 사용하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 유기막 형성 단계와 상기 무기막 형성 단계는,
    상기 기판을 대응되는 플라즈마 노즐, 유기막 노즐 및 무기막 노즐 중 하나의 노즐의 하부로 이동하는 단계를 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막 형성 단계와 상기 무기막 형성 단계는 하나의 진공 챔버에서 연속적으로 수행되는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 플라즈마 처리 단계는 상기 플라즈마 노즐을 통해 플라즈마를 공급하고, 상기 무기막 노즐을 통해 산소, 아르곤, N2O 개스를 공급하는 단계를 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막 형성 단계 및 상기 무기막 형성 단계 사이에서 상기 기판을 직선 이동시키는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막 형성 단계 및 상기 무기막 형성 단계 사이에서 상기 기판이 배치된 지지대를 회전시켜 상기 기판을 이동시키는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기막의 결함은 상기 무기막에 형성된 핀홀을 포함하는 유연한 유무기 보호막 제조방법.
  14. 삭제
KR1020180047319A 2018-04-24 2018-04-24 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법 KR102578827B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180047319A KR102578827B1 (ko) 2018-04-24 2018-04-24 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법
US16/268,805 US11158838B2 (en) 2018-04-24 2019-02-06 Flexible organic-inorganic passivation layer and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180047319A KR102578827B1 (ko) 2018-04-24 2018-04-24 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190123514A KR20190123514A (ko) 2019-11-01
KR102578827B1 true KR102578827B1 (ko) 2023-09-15

Family

ID=68237006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180047319A KR102578827B1 (ko) 2018-04-24 2018-04-24 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11158838B2 (ko)
KR (1) KR102578827B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210052636A (ko) 2019-10-29 2021-05-11 삼성디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
KR20220014346A (ko) 2020-07-23 2022-02-07 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN116845700A (zh) * 2023-05-26 2023-10-03 武汉敏芯半导体股份有限公司 复合钝化层及其制作方法、光电设备

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4438359C2 (de) * 1994-10-27 2001-10-04 Schott Glas Behälter aus Kunststoff mit einer Sperrbeschichtung
JP2004537448A (ja) * 2001-08-20 2004-12-16 ノバ−プラズマ インコーポレイテッド 気体および蒸気に対する浸透度の低いコーティング
US8722160B2 (en) 2003-10-31 2014-05-13 Aeris Capital Sustainable Ip Ltd. Inorganic/organic hybrid nanolaminate barrier film
US20080096395A1 (en) * 2004-08-31 2008-04-24 Tadashi Terasaki Producing Method of Semiconductor Device
US7906217B2 (en) 2005-02-22 2011-03-15 Toyo Seikan Kaisha, Ltd. Vapor deposited film by plasma CVD method
KR20080111964A (ko) * 2007-06-20 2008-12-24 삼성전자주식회사 박막증착장치 및 이를 이용한 박막증착방법
KR100962044B1 (ko) 2007-12-06 2010-06-08 성균관대학교산학협력단 저유전 플라즈마 중합체 박막 및 그 제조 방법
JP5740179B2 (ja) 2011-02-28 2015-06-24 日東電工株式会社 透明ガスバリアフィルム、透明ガスバリアフィルムの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池および薄膜電池
KR101235082B1 (ko) 2011-03-31 2013-02-21 한국기계연구원 투습방지막 및 투명전도성박막이 구비된 기판
WO2013025480A1 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Massachusetts Institute Of Technology Methods of coating surfaces using initiated plasma-enhanced chemical vapor deposition
JP5803822B2 (ja) 2012-06-18 2015-11-04 株式会社デンソー 積層膜の製造方法および製造装置
KR101563341B1 (ko) 2014-04-29 2015-11-06 한국과학기술원 기상 증착 장치
KR101928463B1 (ko) 2016-01-19 2018-12-12 에이피시스템 주식회사 보호막 증착장치 및 보호막 증착방법
KR101862309B1 (ko) * 2016-09-21 2018-05-29 에이피시스템 주식회사 박막 증착장치 및 복합막 증착방법
US10276379B2 (en) * 2017-04-07 2019-04-30 Applied Materials, Inc. Treatment approach to improve film roughness by improving nucleation/adhesion of silicon oxide

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190123514A (ko) 2019-11-01
US20190326555A1 (en) 2019-10-24
US11158838B2 (en) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102608699B1 (ko) 열적 ald 및 peald로 산화막을 증착하기 위한 방법
US9478414B2 (en) Method for hydrophobization of surface of silicon-containing film by ALD
EP2274458B1 (en) Method for protecting electronic devices by means of hybrid layers
KR102621967B1 (ko) 센서티브 재료들 상에 할라이드 함유 ald 막을 집적하는 방법
JP5789149B2 (ja) 原子層成長方法及び原子層成長装置
US10002757B2 (en) Selectively lateral growth of silicon oxide thin film
US9136108B2 (en) Method for restoring porous surface of dielectric layer by UV light-assisted ALD
KR20210028093A (ko) 유전체 층을 포함하는 구조체 및 이를 형성하는 방법
TWI675797B (zh) 用於進階圖案化之軟著陸奈米層
US8785215B2 (en) Method for repairing damage of dielectric film by cyclic processes
KR102578827B1 (ko) 유연한 유무기 보호막 및 그 제조방법
JP6082032B2 (ja) 封止膜を堆積するための方法
WO2014123201A1 (ja) ガスバリア性フィルム、およびその製造方法
CN110112313B (zh) 一种柔性器件的超薄复合封装薄膜结构及制备方法
KR101898161B1 (ko) 버퍼층을 포함하는 금속 산화물막 증착 방법
TW201435136A (zh) 具有交替層之疏水與疏油包裝材料
JP2006312778A (ja) 表面波プラズマによる蒸着膜の形成方法及び装置
KR20040077462A (ko) 실록산 화합물을 이용한 이산화실리콘막 형성 방법
WO2014176077A1 (en) Thin film formation for device sensitive to environment
US9012257B2 (en) Vapor deposition apparatus and method, and method of manufacturing organic light emitting display apparatus
KR102334075B1 (ko) 이중 대기압 저온 플라즈마 장치 및 이를 이용한 oled 소자 개질 봉지막 제조방법
KR20190086236A (ko) 원자층 증착장치
KR20240062997A (ko) 포토레지스트 접착 층 특성을 조정하기 위한 방법 및 시스템
JP6340978B2 (ja) 有機トランジスタおよび有機トランジスタの製造方法
CN113272985A (zh) 用于hmdso热稳定性的方法

Legal Events

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