KR20170069229A - 혼합 산화물 장벽 피막의 고속 증착 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 금속 산화물 장벽 피막 및 특히, 그런 장벽 피막을 증착하기 위한 고속 방법에 관한 것이다. 0.1 g/(㎡ㆍ하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖는 장벽 피막을 제조할 수 있는 방법이 개시된다. 원자 층 증착(ALD) 반응로 내부에서 기판을 연속적으로 이송하고 바람직한 WVTR을 달성하기 위해서 제한된 수의 ALD 사이클을 수행하는 방법이 개시된다.
Description
관련 출원의 상호-참조
본 출원은 그 내용이 이에, 전체적으로 원용에 의해서 본 출원에 포함되는, 2014년 10월 17일자로 출원된 발명의 명칭이 "혼합 산화물 장벽 피막의 고속 증착"인 미국 가 특허 출원 번호 62/065,487 호를 우선권으로 주장한다.
본 개시는 금속 산화물 장벽 피막 및 특히, 그런 장벽 피막을 증착하기 위한 고속 방법에 관한 것이다.
원자 층 층착(ALD)은 종래의 화학 기상 증착(CVD) 공정과 유사하지만, 원자 수준으로 기판의 표면에서 그의 자기-제한 성장 측면에서 구별된다. 통상적으로, ALD 피막 성장은 기판을 포함하는 공통의 반응 용적에서 두 개의 별개의 전구체(precursor)를 순차적으로 펄싱하고 퍼징(pulsing and purging)함으로써 달성된다. 예를 들어, 미국 특허 제 4,058,430 호 참조. ALD는 극단적으로 등각이고 고도로 치밀한 박막을 생성하고 핀홀-없는 도포율(pinhole-free coverage)을 제공하는 공정이다. 이들 특성은 ALD를 고-품질 장벽 피막에 특히 적합하게 하며, 여러 단체들은 얇은 단층 ALD 장벽 피막이 박막 광전지(TFP) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 고도의 습기-민감 용례에 적합한 "초-장벽(ultra-barrier)" 성능을 달성할 수 있음을 알아냈다.
ALD 공정은 반도체 산업의 용례를 위해 상업화되었지만, 상업용 패키징 산업의 용례를 위해서는 상업화되지 못 했다. 지금까지, 상업화된 반도체-등급 초-장벽 공정은 극히 낮은 성장률을 가지며 이동하는 기판에는 적절하지 않다. 대조적으로, 상업용 패키징 작업은 고속 웨브(web)를 사용하는 경향이 있다. 또한, 상업용 패키징에 관한 장벽 성능은 종종, 반도체-등급 장벽에 요구되는 장벽 성능보다 수배 정도 덜 엄격하다.
상업용 패키징 산업의 덜 엄격한 장벽 성능 사양을 만족하는 장벽 피막을 제조하기 위해서 이동하는 기판과 함께 사용될 수 있는 ALD 공정에 대한 필요성이 남아 있다.
도 1은 미국 특허 제 8,137,464 호 및 제 8,202,366 호의 도 1과 유사하다.
도 2는 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128호의 도 4와 유사하다.
도 3은 예 1의 실험에 사용되는 비-제한적인 예시적 벤치-톱(bench-top), 연구 규모 반응로의 개략도이다.
도 4는 예 1의 실험 중에 증착되는 혼합 산화물 원자층 증착(ALD) 코팅을 위한 웨브 속도의 함수로서 필름 성장률에 대한 비-제한적인 그래프를 도시한다.
도 5는 예 1에서 테스트되는 여러 제조 속도에 대한 피막 두께의 함수로서 수증기 투과율(WVTR)에 의해 측정되는 장벽 성능에 대한 비-제한적 그래프를 도시한다.
도 2는 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128호의 도 4와 유사하다.
도 3은 예 1의 실험에 사용되는 비-제한적인 예시적 벤치-톱(bench-top), 연구 규모 반응로의 개략도이다.
도 4는 예 1의 실험 중에 증착되는 혼합 산화물 원자층 증착(ALD) 코팅을 위한 웨브 속도의 함수로서 필름 성장률에 대한 비-제한적인 그래프를 도시한다.
도 5는 예 1에서 테스트되는 여러 제조 속도에 대한 피막 두께의 함수로서 수증기 투과율(WVTR)에 의해 측정되는 장벽 성능에 대한 비-제한적 그래프를 도시한다.
본 개시는 금속 산화물 장벽 피막 및 특히, 그런 장벽 피막을 증착하기 위한 고속 방법에 관한 것이다. 다른 가능한 용례들 중에서도, 본 발명에서 개시되는 실시예는 적합한 수증기 투과율을 갖는 상업용 패키징을 형성하는데 사용될 수 있다.
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법의 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 원자층 증착(ALD) 반응로 내부에서 초당 적어도 약 2 미터(2 m/s)의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하며, 이어서 기판이 이동하는 동안에 제 2 ALD 사이클에서 기판의 동일한 부분에 알루미나 또는 티타니아 중 다른 하나를 증착하며, 및 전체 약 50번 이하의 ALD 사이클 동안 상기 증착 단계를 반복하며, 그에 의해서 알루미나와 티타니아를 포함하고 약 0.1 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖는 장벽 층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것은 알루미나 또는 티타니아 중 다른 하나를 증착하기 이전에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 연속해서, 약 5 번 이하, 약 4 번 이하, 약 3 번 이하, 약 2 번 이하, 또는 1 번 증착하는 것을 포함할 수 있다. 또는 다른 방식으로, 제 1 ALD 사이클은 제 2 ALD 사이클에서 기판의 동일한 부분에 알루미나 또는 티타니아 중 다른 하나를 증착하기 이전에 5 번 이하로 반복될 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것은 제 1 플라즈마-가능한 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것은 기판이 이동하는 동안에 기판의 일부분을 전구체에 노출시키며, 기판을 격리 구역으로 이동시키며, 이어서 기판의 동일한 부분을 이판이 이동하는 동안에 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 전구체의 예는 이소프로폭시드 및 유기금속을 포함한다. 따라서, 다른 예에서, 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것은 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속에 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 것은 전구체 가스를 ALD 반응로로부터 공기에 의해 격리시키는 것을 포함할 수 있다. 그 공기는 건조 공기일 수 있다. 그 공기는 여과되지 않을 수 있다. 예를 들어, 기판은 전구체가 기판의 표면에 화학 흡착되는 전구체 구역으로 이동될 수 있으며, 기판은 공기가 기판의 표면으로부터 화학 흡착되지 않은 전구체를 제거하는 격리 구역으로 이동될 수 있으며, 이어서 기판은 플라즈마가 공기로부터 형성되고 플라즈마 라디칼이 전구체와 반응하여 알루미나 또는 티타니아를 증착시키는 플라즈마 구역으로 이동할 수 있다. 유사하게, 다른 예에서 플라즈마는 아래에서 더 상세히 논의되는 도 2에서와 같은 격리 구역에 형성될 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 전체 약 50 이하의 ALD 사이클 동안 증착 단계를 반복하며, 그에 의해서 알루미나와 티타니아를 포함하고 약 0.1 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖는 장벽 피막을 형성하는 것은 약 45번 이하의 ALD 사이클, 약 40번 이하의 ALD 사이클, 약 35번 이하의 ALD 사이클, 약 30번 이하의 ALD 사이클, 약 25번 이하의 ALD 사이클, 또는 약 20번 이하의 ALD 사이클로 장벽 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 약 25번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖고 알루미나 및 티타니아를 포함하는 장벽 피막을 형성하는 것은 적어도 약 2.5 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다. 그 실시예에서, 약 25번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 3 nm, 적어도 약 3.5 nm, 또는 적어도 약 4 nm일 수 있다.
다른 예에서, 약 25번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖고 알루미나 및 티타니아를 포함하는 장벽 피막을 형성하는 것은 적어도 약 5 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다. 그 실시예에서, 약 25번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 4 nm, 적어도 약 4.5 nm, 또는 적어도 약 5 nm일 수 있다.
또 다른 예에서, 약 35번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖고 알루미나 및 티타니아를 포함하는 장벽 피막을 형성하는 것은 적어도 약 8 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다. 그 실시예에서, 약 35번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 5 nm, 적어도 약 5.5 nm, 또는 적어도 약 6 nm일 수 있다.
또 다른 예에서, 약 50번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖고 알루미나 및 티타니아를 포함하는 장벽 피막을 형성하는 것은 적어도 약 10 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다. 그 실시예에서, 약 50번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 6.5 nm, 적어도 약 7 nm, 또는 적어도 약 7.5 nm일 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 장벽 층은 알루미나 및 티타니아를 포함하는 혼합 산화물을 포함할 수 있다.
기판에 장벽 층을 형성하기 위한 방법의 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 ALD 반응로 내부에서 초당 적어도 약 2 미터(2 m/s)의 속도로 기판을 연속적으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키며, 기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키며, 기판의 동일한 부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 다른 하나에 노출시키며, 이어서 기판의 동일 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 다시 노출시키며, 그에 의해서 약 50번 이하의 ALD 사이클 이후에 적어도 약 3 nm의 두께를 갖는 혼합 산화물 장벽 층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 것은 기판의 동일한 부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 다른 하나에 노출시키기 이전에 기판을 연속적으로 5번 이하로 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 것을 포함한다.
그런 실시예의 일부에서, 혼합 산화물은 알루미나 및 티타니아를 포함할 수 있다.
그런 실시예의 일부에서, 적어도 약 3 nm의 두께를 갖는 혼합 산화물 장벽 층을 형성하는 것은 약 45번 이하의 ALD 사이클 이후에, 약 40번 이하의 ALD 사이클 이후에, 약 35번 이하의 ALD 사이클 이후에, 약 30번 이하의 ALD 사이클 이후에, 약 25번 이하의 ALD 사이클 이후에, 또는 약 20번 이하의 ALD 사이클 이후에 발생한다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 장벽 층은 약 0.1 g/(㎡·하루) 미만, 약 0.05 g/(㎡·하루), 약 0.01 g/(㎡·하루), 약 0.005 g/(㎡·하루) 미만, 또는 약 0.001 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR을 가질 수 있다. WVTR은 대기압에서 38℃와 90% 상대 습도 그리고 ASTM-1249에 따라서 결정될 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 상기 방법은 ALD 반응로 내부의 이소프로폭시드 또는 유기금속을 공기에 의해 격리시키는 것을 더 포함할 수 있다. 유사하게, 전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 산소- 및 질소-함유 플라즈마는 공기로부터 형성되는 플라즈마를 포함할 수 있다. 각각의 경우에, 공기는 건조 공기일 수 있다. 공기는 또한 여과되지 않은 공기일 수 있다. 대안으로, 산소- 및 질소-함유 플라즈마는 공기의 비율과 상이한 비율로 N2 및 O2로 형성되는 플라즈마를 포함할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 산소- 및 질소-함유 플라즈마는 N2 및 O2와 상이한 질소 및 산소 소스(source)로부터 형성되는 플라즈마를 포함할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 플라즈마는 기판에 대한 강한 이온 충격(energetic ion bombardment)을 피하기 위해서, 기판 표면에 가까운 곳에 고농도의 반응성 산소 라디칼을 제공하도록 설계될 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 이소프로폭시드는 티타늄 테트라이소프로폭시드(TTIP)를 포함할 수 있다. 유사하게, 전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 유기금속은 트리메틸알루미늄(TMA)을 포함할 수 있다. 전구체는 전술한 실시예에서 반도체-등급 전구체일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, TTIP는 적어도 약 3% 불순물, 적어도 약 2% 불순물, 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함할 수 있다. 유사하게 다른 예에서, TMA는 적어도 약 2% 불순물 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 기판은 비-제한적인 예로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 이축-연신 폴리프로필렌(biaxially-oriented polypropylene), 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 가요성 피막을 포함할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, ALD 반응로의 온도는 약 100℃ 이하로 유지될 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, ALD 반응로 내부에서 적어도 약 2 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것은 ALD 반응로 내부에서 적어도 약 2.5 m/s, 적어도 약 3 m/s, 적어도 약 3.5 m/s, 적어도 약 4 m/s, 적어도 약 4.5 m/s, 적어도 약 5 m/s, 적어도 약 5.5 m/s, 적어도 약 6 m/s, 적어도 약 6.5 m/s, 적어도 약 7 m/s, 적어도 약 7.5 m/s, 적어도 약 8 m/s, 적어도 약 8.5 m/s, 적어도 약 9 m/s, 적어도 약 9.5 m/s, 또는 적어도 약 10 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 기판을 연속적으로 이송하는 것은 공급 롤로부터 감기 롤(take-up roll)로 웨브로서 기판을 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨브는 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역 및 제 2 전구체 구역 사이에서 전후로, 예컨대 사형 방식(serpentine fashion)으로 이동할 수 있다. 또는, 웨브는 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역 및 제 2 전구체 구역 사이에서 나선 방식으로 전후로 이동할 수 있다.
전술한 실시예들 중 어느 하나에서, 혼합 산화물은 본질적으로, 나노-적층물과 함께 발생하는 별개의 알루미나 또는 티타니아 내부층(sublayer)이 없는 균질한 티타니아와 알루미나의 혼합물(즉, TiAlxOy 상)일 수 있다.
각각, 두 특허의 내용이 전체적으로 원용에 의해서 본 발명에 포함되는 미국 특허 제 8,137,464 호 및 제 8,202,366 호는 본 발명에서 개시된 실시예에 사용될 수 있는 롤-투-롤(roll-to-roll) 플라즈마-가능한 ALD 반응로의 실시예를 개시한다. 도 1은 미국 특허 제 8,137,464 호 및 제 8,202,366 호의 도 1과 유사하다. 미국 특허 제 8,137,464 호 및 제 8,202,366 호의 실시예가 본 발명에서 개시된 실시예에 어떻게 사용될 수 있는가에 관한 일 예에서, 도 1의 전구체 1 및 전구체 2는 각각 TTIP와 TMA일 수 있고 그 반대일 수도 있다. 유사하게, 불활성 가스(즉, 플라즈마용 소스 가스)는 건조한 미-여과된 공기 및 (도시 않은)전구체 구역들 사이의 격리 구역에서 발생되는 플라즈마일 수 있다. 가요성 기판(12)은 적어도 약 2 m/s의 속도로 연속적으로 이송될 수 있다. 미국 특허 제 8,137,464 호 및 제 8,202,366 호로부터의 다른 예가 유사하게, 본 발명에 개시되는 실시예에 적용될 수 있다.
그 내용이 전체적으로 원용에 의해서 본 발명에 포함되는 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128 호는 본 발명에서 개시되는 실시예에 사용될 수 있는 롤-투-롤 플라즈마-가능한 ALD 반응로의 실시예를 개시한다. 도 2는 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128 호의 도 4와 유사하다. 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128 호의 실시예가 본 발명에서 개시된 실시예에 어떻게 사용될 수 있는가에 관한 일 예에서, 도 2의 전구체 1과 전구체 2는 모두 TTIP일 수 있으며 전구체 3은 TMA일 수 있다(대안으로, 전구체 1과 전구체 2는 TMA일 수 있으며 전구체 3은 TTIP일 수 있다). 불활성 가스는 건조한 미-여과된 공기(즉, 플라즈마용 소스 가스) 및 (구름 모양으로 도시 않은)전구체 가스들 사이의 격리 구역에서 발생되는 플라즈마일 수 있다. 격리 구역에서의 플라즈마 발생 및 다른 대안이 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128 호에 더 구체적으로 개시된다. 기판(406)은 적어도 약 2 m/s의 속도로 연속적으로 이송될 수 있다. 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0021128 호로부터의 다른 예가 유사하게, 본 발명에서 개시된 실시예에 적용될 수 있다.
예 1
본 예에서 형성되는 혼합 금속 산화물 박막은 도 3에 개략적으로 나타낸 벤치-톱, 연구-규모 반응로에서 제조된다. 반응로는 저항 가열 패드에 의해 외부에서 가열되는 알루미늄 진공 챔버를 포함한다. 반응로의 내부는 두 개의 금속 판에 의해 3 개의 구역으로 물리적으로 분리된다. 이들 분리기 판 각각은 전구체 구역을 통해 웨브의 출입을 허용하는 두 개의 슬롯(slot)을 가진다. ALD 전구체는 각각의 상부 및 바닥 구역으로 공급되는 반면에, 건조 공기 퍼지 가스(즉, 격리 가스)는 반응로의 중앙 구역으로 도입된다. 펌핑은 기계식 펌프 및 루우츠 송풍기(roots blower)를 통해서, 단지 상부 및 바닥 구역에 가해진다. 이의 조합은 중앙 구역에서의 양의 압력을 초래하며, 중앙 구역으로부터 상부와 바닥 구역으로 퍼지 가스의 외부로의 스위핑(sweeping)은 그들 각각의 구역으로부터 전구체 가스의 이동을 방지한다. ALD 사이클의 산화 단계를 위해서, 대략 13 ㎠의 두 개의 전극이 웨브 표면으로부터 약 1 ㎝ 떨어진 반응로의 중앙 구역에 위치된다. 직류 다이오드 플라즈마가 Advanced Energy MDX 500 마그네트론 스퍼터링 전원 장치를 사용하여 전극으로부터 발생된다. 정상적으로 1 Torr 범위의 작동 압력을 사용하여, 직류 다이오드 플라즈마가 대략 5 mm의 전극 표면 내에 한정된다. 이는 기판에 대한 강한 이온 충격을 피하는 동시에, 기판 표면에 고농도의 반응성 산소 라디칼을 제공한다.
기판 재료의 폐쇄 밴드(closed band)가 도 3에 도시된 바와 같이, 6 개의 안내 롤러와 하나의 구동 롤러 주위에 형성된다. 밴드가 하나의 전체 랩(full lap)을 통해 순환될 때, 상부 구역 내의 전구체로부터 하나의 사이클과 바닥 구역 내의 전구체로부터 다른 하나의 사이클을 포함한, 한 쌍의 ALD 사이클이 발생된다. ALD 사이클 쌍의 수, 및 관련 ALD 피막 두께는 완료된 랩의 수에 의해서 간단히 제어된다. 이런 구성에서, 두 개의 산화물의 정상적으로 균질한 혼합물이 나노-적층 구조 대신에 증착되는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이는 각각의 ALD 사이클이 이원 산화물(binary oxide)의 심지어 단일 분자 층의 두께보다도 훨씬 더 작은 단지 약 0.1 내지 0.15 nm 피막 두께의 평균 피막 성장을 초래하기 때문이다. 또한, 혼합 산화물이 TiAlxOy를 포함하여, 투과 전자 현미경(TEM)으로 보았을 때 알루미나와 티타니아의 내부층이 검출되지 않을 것으로 예측된다.
4-인치 폭, 500-㎛ 두께의 DuPont Melinex? ST-504 PET 웨브의 롤이 폐-루프 순환을 위해 2.2 m의 길이로 사용되었다. 본래 기판 재료가 잘라지고 오염 또는 손상을 방지하는데 사용되는 특별한 절차가 없는, 산업 환경의 제 3자(third-party) 변환기에 의해 다시 감긴다. 장벽 코팅은 임의의 평활층 없이, 그리고 이전의 ALD 증착 이전에 수행되었던 기판에 대한 추가 클리닝 없이, 웨브의 미가공 PET 측에 단독으로 증착되었다. 물론, 다른 예에서 클리닝 단계가 수행될 수 있다. 폴리이미드 테이프가 웨브 스플라이스(web splice)를 고정하는데 사용되었다. 금속 산화물 피막 증착 이전에, 짧은 산소 플라즈마 예비처리가 폴리머 표면을 활성화하기 위해서 수행되었다.
중앙 시설 상업용 공기 압축기 및 건조기에 의해 발생되는 건조 공기가 퍼지 및 플라즈마 가스로서 사용되었다. 이 연구에서 수행되는 모든 런(run)을 위해서, 1 amp의 전체 플라즈마 전류가 사용되었으며, 플라즈마는 전극 쌍들 사이에서 분할되었다. 98% 순도의 트리메틸알루미늄(TMA)이 실온 소스로부터 상부 구역으로 수동적으로 증발되었다. 97% 순도의 티타늄 테트라이소프로폭시드(TTIP)가 85℃로 가열되고 바닥 구역으로 수동적으로 증발되었다. 증착 챔버는 100℃로 등방 가열되었다. 그러한 루프 구성에서, 기판 밴드는 대응 피막 두께를 증착시키도록 설정된 회전수 동안 연속적으로 순환되었다.
PET 상의 혼합 금속 산화물 장벽 피막의 두께 값은 코팅과 기판의 굴절 지수가 너무 유사하기 때문에 직접적으로 측정할 수 없었다. 대신에, 실리콘의 위트니스 피스(witness pieces)가 각각의 런에 동행하도록 PET 상에 테이프 접착되었다. 각각의 증착 시도 이후에, ALD 피막 두께가 타원 편광 분석(ellipsometry)을 사용하여 실리콘 피스에 대해 측정되었다.
피막의 기본 조성 분석이 실리콘 상에 증착된 ALD 피막의 대략 50 nm 두께에서 수행되었다. 러더퍼드 후방 산란 분광계 분석(Rutherford Backscattering Spectrometry(RBS))이 Ti, Al, O, 및 C의 기본 농도를 결정하는데 사용되었다. 또한, 수소 전방 산란(HFS) 분석이 수소 함량을 측정하기 위해 실시되었다.
수증기 투과율(WVTR)이 연구 중에 두 개의 상이한 기구를 사용하여 측정되었다. 샘플은 3 × 10-3 g/(㎡·하루)로 특정된 검출 한계를 갖는 Illinois Instruments 수증기 투과 분석기 모델 7001에서 먼저 측정되었다. 이런 검출 한계 미만에서 측정되는 샘플을 위해서, 추가의 테스트가 5 × 10-4 g/(㎡·하루)로 특정된 감도 범위를 갖는 MOCON Aquatran 분석기를 사용하여 수행되었다. 모든 수증기 투과율 데이터가 38℃ 온도와 90% 상대 습도에서 그리고 ASTM-1249에 따라 수집되었다.
피막 성장률에 관한 웨브 속도의 영향을 특징화하기 위해서, 다양한 기판 이동 간격에서 웨브가 대략 31 회전수(62번의 교대하는 ALD 사이클)로 순환되는 여러 번의 시도가 수행되었다. nm/ALD 쌍으로서 표현되는 성장률은 완료된 ALD 사이클 쌍의 수에 의해 전체 피막 두께를 나눔으로써 계산되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 피막 증착률은 웨브 속도의 520% 증가에 대해서 약 17% 상승되었으며, 이는 고도의 성장률 포화를 나타내고 ALD 공정이 기판에서 발생되었음을 나타낸다.
분당 150, 300 및 600 미터로 증착되는 ALD 필름에 대한 조성 분석으로부터의 결과가 아래의 표 1에 표로 만들어져있다. 이 표는 연구 반응로에서 증착되는 혼합 산화물 ALD 코팅에 대한 웨브 속도의 함수로서 피막 기본 조성을 나타낸다.
| 웨브 속도(m/분) | Ti(원자%) | Al(원자%) | O(원자%) | C(원자%) | H(원자%) |
| 150 | 8.5 | 22.5 | 57.8 | < 3 | 11 |
| 300 | 7.2 | 21.3 | 56.8 | < 3 | 14.5 |
| 640 | 6.3 | 19.2 | 50.1 | 5 | 19 |
표 1에 표시된 바와 같이, 티타늄과 알루미늄 농도는 웨브 속도가 증가함에 따라 감소된다. 동시에, 탄소와 수소는 웨브 속도가 증가함에 따라 증가된다. 이 데이터는 사용된 플라즈마 조건하의 더 높은 웨브 속도에서, 화학 흡착된 전구체의 산화가 불완전하기 쉽고 피막 내에 잔류 탄소를 초래하고 더 높은 농도의 수소를 초래함을 나타낸다.
장벽 성능은 다양한 웨브 속도에서 증착되는 피막 두께의 범위에서 WVTR을 측정함으로써 특징화된다. 그 결과는 도 5에 표시된다. 3.5 nm 내지 7.5 nm 두께 범위의 피막은 분당 150 내지 630 미터 범위의 웨브 속도에서 제조되며, 38℃ 및 95% 상대 습도에서 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR 레벨을 제공하는 것을 알 수 있다. 분당 630 미터까지 테스트되는 모든 웨브 속도에 대해서, 1 × 10-2 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR 값은 8 nm 두께 미만의 ALD 코팅에 대해 달성되었다.
일반적으로, 웨브 속도가 증가됨에 따라서 1 × 10-2 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR 값에 대한 바람직한 장벽 성능을 달성하기 위해서 더 두꺼운 코팅이 요구되었다. 이론에 구속되길 원함이 없이, 이는 화학 흡착된 전구체의 불완전한 산화에 기인한 필름 내의 증가된 오염물(예를 들어, 수소 및 탄소) 레벨 때문일 수 있다. 더 높은 플라즈마 전력 또는 더 효율적인 플라즈마 소스는 완전 산화를 증가시키고 그에 의해서 오염물을 감소시킬 것으로 예상된다. 이는 심지어 도 4에 나타낸 더 고속에서 형성된 필름에서조차도 감소된 두께로 형성될 수 있고 여전히 바람직한 장벽 성능을 달성할 수 있음을 시사한다.
예 2
비-제한적인 예로서, 도 1은 플라즈마-보조 ALD 프로세싱을 위한 사형 웨브 구성을 사용하여 최대 500 미터 길이 재료에 대해 300 mm 폭의 롤 상에서 증착하는데 사용될 수 있다. 이러한 공구는 각각, 단일 패스(single pass)로 50 또는 100 ALD 사이클을 가능하게 하는 3-구역 구성 또는 5-구역 구성으로 설정될 수 있는 25 롤러 쌍을 특징으로 한다. 사형 구성은 (상업용 패키징 관점으로부터)비교적 두꺼운 기판 재료와 최대 1 내지 1.5 미터 폭까지 양호하게 확장된다. 이러한 유형의 기판 재료에 대해서, 안내 롤러와 ALD-코팅된 기판 표면 사이의 접촉은 웨브의 외부 에지에 스탠드-오프(stand-off)를 사용함으로써 방지될 수 있다.
예 3
다수의 상업용 장벽 패키징 용례는 최대 2.5 미터 폭의 넓은 기판 재료, 및 8μ 내지 25μ 범위의 매우 얇은 재료를 요구한다. 이렇게 넓고 얇은 기판에 대해서, 에지 스탠드-오프를 사용함으로써 롤러 접촉을 방지하는 것은 훨씬 더 어렵다. 이들 용례에 대해서, 대체 "코일(coil)" 구성이 기판 경로용으로 사용될 수 있다. 이런 구성에서, 웨브는 도 2에 도시된 바와 같은, 외부 감기/풀기 롤러로부터 중앙 감기/풀기 롤러까지의 나선형 경로를 따른다.
이런 구성에 의해서, 기판의 단지 한쪽만이 안내 롤러와 접촉하는 반면에, 다른 쪽은 ALD 피막으로 코팅된다. 웨브의 전체 폭은 ALD 코팅의 손상 없이 모든 방향전환 동안 내내 직접적으로 지지될 수 있다. 예 1에 나타낸 결과로부터, 우수한 상업용 장벽 피막을 위해서는 고 용적의 제작 반응로 내에서 겨우 5 내지 10 개 뿐인 코일 층을 허용하고, 0.01 내지 0.001 g/(㎡·하루) 범위의 WVTR을 갖는 장벽을 제조할 수 있는 단지 매우 얇은 코팅만이 요구된다.
본 발명의 기본 원리로부터 이탈함이 없는 다수의 변경이 전술한 실시예와 예의 세부사항에 대해서 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
Claims (62)
- 기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법으로서,
원자층 증착(ALD) 반응로 내부에서 초당 적어도 약 2 미터(2 m/s)의 속도로 기판을 연속적으로 이송시키는 단계;
기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계;
기판이 이동하는 동안에 제 2 ALD 사이클에서 기판의 동일한 부분에 알루미나 또는 티타니아 중 다른 하나를 증착하는 단계; 및
전체 약 50 이하의 ALD 사이클 동안 상기 증착 단계를 반복하며, 그에 의해서 알루미나와 티타니아를 포함하고 약 0.1 g/(㎡.하루) 미만의 수증기 투과율(WVTR)을 갖는 장벽 층을 형성하는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계는 기판이 이동하는 동안에 기판의 일부분을 전구체에 노출시키고, 이어서 기판의 동일 부분을 기판이 이동하는 동안에 전구체의 존제 없이 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 산소- 및 질소-함유 플라즈마는 공기로부터 형성되는 플라즈마를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 공기는 건조 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 공기는 미-여과된 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장벽 층은 알루미나 및 티타니아를 포함하는 혼합 산화물을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
투과 전자 현미경으로 보았을 때 혼합 산화물 장벽 피막에는 알루미나 또는 티타니아의 검출 가능한 내부층이 없는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 혼합 산화물 장벽 피막은 균질한 TiAlxOy 상을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 ALD 사이클에서 기판의 동일 부분에 알루미나 또는 티타니아 중 다른 하나를 증착하기 이전에 5번 이하의 제 1 ALD 사이클을 반복하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계는 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 이소프로폭시드는 티타늄 테트라이소프로폭시드(TTIP)를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 TTIP는 적어도 약 3% 불순물, 적어도 약 2% 불순물, 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기금속은 트리메틸알루미늄(TMA)을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 TMA는 적어도 약 2% 불순물 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판이 이동하는 동안에 제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계는 ALD 반응로의 격리 구역으로부터 전구체 가스를 공기에 의해 격리시키는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 공기는 건조 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 공기는 미-여과된 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판을 연속적으로 이동시키는 단계는 공급 롤로부터 감기 롤까지 웨브로서 기판을 이동시키는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 웨브는 ALD 반응로 내부의 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역, 및 제 2 전구체 구역 사이에서 전후로 이동하며, 상기 제 1 ALD 사이클은 웨브가 제 1 전구체 구역과 격리 구역을 통해 이동할 때 발생하며, 상기 제 2 ALD 사이클은 웨브가 제 2 전구체 구역을 통해 그리고 다시 격리 구역을 통해 이동할 때 발생하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 웨브는 ALD 반응로 내부의 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역, 및 제 2 전구체 구역 사이에서 사형 방식 또는 나선형 방식으로 전후로 이동하며, 상기 제 1 ALD 사이클은 웨브가 제 1 전구체 구역과 격리 구역을 통해 이동할 때 발생하며, 상기 제 2 ALD 사이클은 웨브가 제 2 전구체 구역을 통해 그리고 다시 격리 구역을 통해 이동할 때 발생하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 가요성 피막을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 가요성 피막은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 이축-연신 폴리프로필렌(biaxially-oriented polypropylene), 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계는 제 1 플라즈마-가능한 ALD 사이클에서 기판의 일부분에 알루미나 또는 티타니아 중 하나를 증착하는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
ALD 반응로 내부에서 적어도 약 2.5 m/s, 적어도 약 3 m/s, 적어도 약 3.5 m/s, 적어도 약 4 m/s, 적어도 약 4.5 m/s, 적어도 약 5 m/s, 적어도 약 5.5 m/s, 적어도 약 6 m/s, 적어도 약 6.5 m/s, 적어도 약 7 m/s, 적어도 약 7.5 m/s, 적어도 약 8 m/s, 적어도 약 8.5 m/s, 적어도 약 9 m/s, 적어도 약 9.5 m/s, 또는 적어도 약 10 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미나 및 티타니아를 포함하며 약 45번 이하의 ALD 사이클, 약 40번 이하의 ALD 사이클, 약 35번 이하의 ALD 사이클, 약 30번 이하의 ALD 사이클, 약 25번 이하의 ALD 사이클, 또는 약 20번 이하의 ALD 사이클로 약 0.1 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR를 가지는 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미나 및 티타니아를 포함하며 적어도 약 2.5 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 동안에 약 25번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR를 가지는 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 26 항에 있어서,
약 25번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 3 nm, 적어도 약 3.5 nm, 또는 적어도 약 4 nm인
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미나 및 티타니아를 포함하며 적어도 약 5 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 동안에 약 25번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR를 가지는 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 28 항에 있어서,
약 25번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 4 nm, 적어도 약 4.5 nm, 또는 적어도 약 5 nm인
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미나 및 티타니아를 포함하며 적어도 약 8 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 동안에 약 35번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR를 가지는 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 30 항에 있어서,
약 35번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 5 nm, 적어도 약 5.5 nm, 또는 적어도 약 6 nm인
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미나 및 티타니아를 포함하며 적어도 약 10 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 동안에 약 50번 이하의 ALD 사이클로 약 0.01 g/(㎡·하루) 미만의 WVTR를 가지는 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 32 항에 있어서,
약 50번 이하의 ALD 사이클 이후의 장벽 층의 두께는 적어도 약 6.5 nm, 적어도 약 7 nm, 또는 적어도 약 7.5 nm인
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 WVTR은 대기압에서 38℃ 및 90% 상대 습도에서 계산되는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장벽 층은 약 0.05 g/(㎡·하루) 미만, 약 0.01 g/(㎡·하루), 약 0.005 g/(㎡·하루), 또는 약 0.001 g/(㎡·하루)의 WVTR을 가지는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
ALD 반응로의 온도를 약 100℃ 이하로 유지하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장벽 층은 적어도 약 10% 불순물 원자, 적어도 약 15% 불순물 원자, 또는 적어도 약 20% 불순물 원자를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 37 항에 있어서,
상기 불순물 원자는 탄소, 수소, 또는 둘 다를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법으로서,
원자 층 증착(ALD) 반응로 내부에서 초당 적어도 약 2 미터(2 m/s)의 속도로 기판을 연속적으로 이동시키는 단계;
기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계;
기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키는 단계;
기판의 동일 부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 다른 하나에 노출시키는 단계;
기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 다시 노출시키며, 그에 의해서 약 50번 이하의 ALD 사이클 이후에 적어도 약 3 nm의 두께를 가지는 혼합 산화물 장벽 층을 형성하는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항에 있어서,
상기 산소- 및 질소-함유 플라즈마는 공기로부터 형성되는 플라즈마를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 공기는 건조 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서,
상기 공기는 미-여과된 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 산화물은 알루미나 및 티타니아를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계는 상이한 완전 플라즈마-가능한 ALD 사이클에서 기판의 동일 부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 다른 하나에 노출시키기 이전에 약 5번 이하의 완전 플라즈마-가능한 ALD 사이클에서 기판을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이소프로폭시드는 티타늄 테트라이소프로폭시드(TTIP)를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 45 항에 있어서,
상기 TTIP는 적어도 약 3% 불순물, 적어도 약 2% 불순물, 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기금속은 트리메틸알루미늄(TMA)을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 47 항에 있어서,
상기 TMA는 적어도 약 2% 불순물 또는 적어도 약 1% 불순물을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 가요성 피막을 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 49 항에 있어서,
상기 가요성 피막은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 이축-연신 폴리프로필렌(biaxially-oriented polypropylene), 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
ALD 반응로 내부에서 적어도 약 2.5 m/s, 적어도 약 3 m/s, 적어도 약 3.5 m/s, 적어도 약 4 m/s, 적어도 약 4.5 m/s, 적어도 약 5 m/s, 적어도 약 5.5 m/s, 적어도 약 6 m/s, 적어도 약 6.5 m/s, 적어도 약 7 m/s, 적어도 약 7.5 m/s, 적어도 약 8 m/s, 적어도 약 8.5 m/s, 적어도 약 9 m/s, 적어도 약 9.5 m/s, 또는 적어도 약 10 m/s의 속도로 기판을 연속적으로 이송하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
약 45번 이하의 ALD 사이클, 약 40번 이하의 ALD 사이클, 약 35번 이하의 ALD 사이클, 약 30번 이하의 ALD 사이클, 약 25번 이하의 ALD 사이클, 또는 약 20번 이하의 ALD 사이클 이후에 적어도 약 3 nm의 두께를 갖는 혼합 산화물 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
ALD 반응로의 온도를 약 100℃ 이하로 유지하는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
ALD 반응로 내의 이소프로폭시드와 유기금속을 공기에 의해서 격리시키는 단계를 더 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 54 항에 있어서,
상기 공기는 건조 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 54 항 내지 제 55 항에 있어서,
상기 공기는 미-여과된 공기를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판을 연속적으로 이송시키는 단계는 공급 롤로부터 감기 롤까지 웨브 상의 기판을 이동시키는 단계를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 57 항에 있어서,
상기 웨브는 ALD 반응로 내부의 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역, 및 제 2 전구체 구역 사이에서 전후로 이동하며, 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계는 제 1 전구체 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키는 단계는 격리 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 이소프로폭시드 및 유기금속 중 다른 하나에 노출시키는 단계는 제 2 전구체 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 다시 노출시키는 단계는 격리 구역에서 발생하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 57 항에 있어서,
상기 웨브는 ALD 반응로 내부의 적어도 제 1 전구체 구역, 격리 구역, 및 제 2 전구체 구역 사이에서 사형 방식 또는 나선형 방식으로 전후로 이동하며, 기판의 일부분을 이소프로폭시드 또는 유기금속 중 하나에 노출시키는 단계는 제 1 전구체 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 노출시키는 단계는 격리 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 이소프로폭시드 및 유기금속 중 다른 하나에 노출시키는 단계는 제 2 전구체 구역에서 발생하며, 기판의 동일한 부분을 산소- 및 질소-함유 플라즈마에 다시 노출시키는 단계는 격리 구역에서 발생하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장벽 층은 적어도 약 10% 불순물 원자, 적어도 약 15% 불순물 원자, 또는 적어도 약 20% 불순물 원자를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 60 항에 있어서,
상기 불순물 원자는 탄소, 수소, 또는 둘 다를 포함하는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법. - 제 39 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장벽 층은 약 0.1 g/(㎡·하루) 미만, 약 0.05 g/(㎡·하루), 약 0.01 g/(㎡·하루), 약 0.005 g/(㎡·하루), 또는 약 0.001 g/(㎡·하루)의 수증기 투과율(WVTR)을 가지는
기판 상에 장벽 층을 형성하는 방법.
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| US9230815B2 (en) | 2012-10-26 | 2016-01-05 | Appled Materials, Inc. | Methods for depositing fluorine/carbon-free conformal tungsten |
| TWI732846B (zh) * | 2016-04-25 | 2021-07-11 | 美商應用材料股份有限公司 | 透過控制前驅物混合來強化金屬的空間ald |
| CN109402598A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-01 | 安徽金美新材料科技有限公司 | 一种双面往返连续真空镀膜设备 |
| CN113302334A (zh) * | 2019-01-25 | 2021-08-24 | 应用材料公司 | 形成湿气和氧气阻挡涂层的方法 |
| WO2020223737A2 (en) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Lotus Applied Technology, Llc | High voltage, low pressure plasma enhanced atomic layer deposition |
Family Cites Families (12)
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| KR20110100618A (ko) * | 2008-12-05 | 2011-09-14 | 로터스 어플라이드 테크놀로지, 엘엘씨 | 향상된 장벽 층 특성을 갖는 얇은 막의 고속 증착 |
| TWI373868B (en) * | 2009-02-16 | 2012-10-01 | Univ Nat Taiwan | Composite layer |
| EP2488678B1 (en) * | 2009-10-14 | 2019-01-16 | Lotus Applied Technology, LLC | Inhibiting excess precursor transport between separate precursor zones in an atomic layer deposition system |
| CN103119198B (zh) * | 2010-07-23 | 2015-08-19 | 莲花应用技术有限责任公司 | 接触用于辊到辊薄膜沉积的柔性网片基材单侧的基材传送机构 |
| JP2012096432A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Sony Corp | バリアフィルム及びその製造方法 |
| US20130236710A1 (en) * | 2010-12-06 | 2013-09-12 | Konica Minolta , Inc. | Gas-barrier film, method for producing gas-barrier film, and electronic device |
| US9315894B2 (en) * | 2011-03-30 | 2016-04-19 | Asm Ip Holding B.V. | Atomic layer deposition of metal phosphates and lithium silicates |
| JP6204911B2 (ja) * | 2011-07-11 | 2017-09-27 | ロータス アプライド テクノロジー エルエルシーＬｏｔｕｓ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｌｃ | 混合金属酸化物バリアフィルム及び混合金属酸化物バリアフィルムを形成する原子層成膜方法 |
| US20150279245A1 (en) * | 2012-10-05 | 2015-10-01 | Upm Raflatac Oy | Part of a package |
| US9214630B2 (en) * | 2013-04-11 | 2015-12-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of making a multicomponent film |
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