RU2583196C2 - Способ осаждения прозрачной барьерной многослойной системы - Google Patents
Способ осаждения прозрачной барьерной многослойной системы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583196C2 RU2583196C2 RU2013136544/02A RU2013136544A RU2583196C2 RU 2583196 C2 RU2583196 C2 RU 2583196C2 RU 2013136544/02 A RU2013136544/02 A RU 2013136544/02A RU 2013136544 A RU2013136544 A RU 2013136544A RU 2583196 C2 RU2583196 C2 RU 2583196C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrier
- layer
- transparent
- deposited
- plasma
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical 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 deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical 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 deposition of metallic material from metallo-organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/50—Chemical 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/50—Chemical 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
- C23C16/511—Chemical 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 using microwave discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
- C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения прозрачной барьерной многослойной системы. Проводят осаждение по меньшей мере в одной вакуумной камере. На прозрачную полимерную пленку осаждают по меньшей мере два прозрачных барьерных слоя и один размещенный между обоими барьерными слоями прозрачный промежуточный слой. Для осаждения барьерных слоев испаряют алюминий в присутствии плазмы полого катода и одновременно в вакуумную камеру вводят по меньшей мере один первый реакционный газ. В качестве промежуточного слоя осаждают кремнийсодержащий слой с помощью PECVD-процесса с использованием плазмы полого катода. Обеспечивается получение прозрачной барьерной многослойной системы с высоким герметизирующим действием, а также с высокой скоростью нанесения. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу осаждения прозрачной многослойной системы с барьерным действием против водяного пара и кислорода.
Уровень техники
Электронноактивные материалы, которые используются в самых разнообразных электронных модулях, часто имеют высокую чувствительность к влаге и кислороду воздуха. Чтобы защитить эти материалы, известно заключение этих модулей в герметичный корпус. Это выполняется, во-первых, непосредственным осаждением защитного слоя на защищаемые материалы или, соответственно, заключением модулей в корпус с помощью дополнительных конструкционных деталей. Так, например, солнечные элементы зачастую защищены от влаги и других внешних воздействий с помощью стекла. Для снижения веса и также для достижения дополнительных степеней свободы в отношении конструкции, для герметизации также применяются полимерные пленки. Такие полимерные пленки должны быть наслоены для обеспечения достаточного защитного действия. Поэтому на них осаждают по меньшей мере один так называемый непроницаемый изолирующий слой (в последующем также называемый барьерным слоем).
Барьерные слои препятствуют проникновению разнообразных веществ, отчасти оказывая очень различное сопротивление им. Для характеристики барьерных слоев часто привлекается скорость проникновения кислорода (OTR) и водяного пара (WVTR) через снабженные барьерным слоем подложки при определенных условиях (WVTR согласно стандарту DIN 53122-2-А; OTR согласно стандарту DIN 53380-3).
Посредством нанесения покрытия из барьерного слоя проникновение через покрытую подложку в сравнении с непокрытой подложкой сокращается на коэффициент, который может лежать в одноразрядном диапазоне или же может составлять величину многих порядков. Часто наряду с предварительно заданными барьерными характеристиками от барьерного слоя ожидаются также другие различные целевые параметры. К примеру, сюда относятся оптические, механические, а также технологически-экономические требования. Так, барьерные слои зачастую должны быть прозрачными в видимой области спектра или, сверх того, почти полностью прозрачными. Если барьерные слои введены в многослойную систему, то часто является предпочтительным, чтобы этапы нанесения покрытия для создания отдельных частей многослойной системы могли сочетаться друг с другом.
Для получения барьерных слоев часто используются так называемые PECVD-способы (плазмохимическое осаждение из газовой фазы). Они могут быть использованы при нанесении на различные подложки покрытий из самых разнообразных покровных материалов. Например, известно осаждение на РЕТ-подложки (полиэтилентерефталат) с толщиной 13 мкм покрытий из SiO2 и Si3N4 с толщиной от 20 до 30 нм [A.S. da Silva Sobrinho и др., J. Vac. Sci. Technol. А, том 16 (№ 6), ноябрь/декабрь 1998, стр. 3190-3198]. При рабочем давлении 10 Па этим путем могут быть достигнуты значения проницаемости WVTR=0,3 г/м2день и OTR=0,5 см3/м2день.
При осаждении SiOx для прозрачных барьерных слоев на РЕТ-подложки с помощью PECVD может быть получен барьер для кислорода со значением OTR=0,7 см3/м2день [R.J. Nelson и H. Chatham, Society of Vacuum Coaters, 34th Annual Technical Conference Proceedings («Труды 34-ой ежегодной технической конференции Общества производителей вакуумных покрытий») (1991), стр. 113-117]. В другом литературном источнике для этой технологии прозрачных барьерных слоев на РЕТ-подложках приведены значения проницаемости порядка WVTR=0,3 г/м2день и OTR=0,5 см3/м2день [M. Izu, B. Dotter, S.R. Ovshinsky, Society of Vacuum Coaters, 36th Annual Technical Conference Proceedings (1993), стр. 333-340].
Недостатки известных PECVD-способов прежде всего состоят в том, что достигаются лишь относительно незначительные барьерные действия. Это делает такие барьерные слои неинтересными, в частности, для герметизации электронных изделий. Еще один недостаток заключается в высоком рабочем давлении, которое требуется для проведения такого способа. Если подобный этап нанесения покрытия должен быть введен в комплексные производственные процессы в вакуумных установках, то при определенных обстоятельствах потребуются дорогостоящие мероприятия по разобщению давлений. Комбинация с другими процессами нанесения покрытий по этой причине в большинстве случаев становится экономически невыгодной.
Кроме того, известно нанесение барьерных слоев ионно-плазменным напылением. Полученные ионно-плазменным напылением отдельные слои часто проявляют лучшие барьерные характеристики, чем PECVD-слои. Для нанесенного ионно-плазменным напылением AlNO на РЕТ в качестве характеристик проницаемости приведены, например, значения WVTR=0,2 г/м2день и OTR=1 см3/м2день [Thin Solid Films, том 388 (2001), стр. 78-86]. Наряду с этим известны другие многочисленные материалы, которые, в частности, применяются в условиях реактивного ионно-плазменного напыления для получения прозрачных барьерных слоев. Однако полученные этим путем слои также проявляют незначительное барьерное действие. Дополнительным недостатком подобных слоев является их низкая способность выдерживать механическую нагрузку. Повреждения, которые возникают вследствие технологически неизбежных нагрузок во время последующей обработки или при использовании, ведут чаще всего к явному ухудшению барьерного действия. Это зачастую делает нанесенные ионно-плазменным напылением отдельные слои непригодными для барьерных вариантов применения. Еще один недостаток полученных ионно-плазменным напылением слоев состоит в их высокой стоимости, которая обусловлена низкой продуктивностью процесса ионно-плазменного напыления.
Кроме того, известно нанесение отдельных слоев в качестве барьерных слоев осаждением из газовой фазы. С помощью таких PVD-способов (физического осаждения из газовой фазы) также могут быть осаждены различные материалы, непосредственно или реактивно, на разнообразные подложки. Для барьерных вариантов применения, например, известно реактивное нанесение на РЕТ-подложки покрытий из Al2O3 испарением [Surface and Coatings Technology, том 125 (2000), стр. 354-360]. При этом достигнуты характеристики проницаемости WVTR=1 г/м2день и OTR=5 см3/м2день. Это барьерное действие также является слишком незначительным, чтобы можно было использовать подобным образом нанесенные материалы в качестве барьерных слоев для электронных продуктов. Зачастую они еще хуже выдерживают механические нагрузки, чем нанесенные ионно-плазменным напылением отдельные слои. Правда, их достоинством являются очень высокие скорости нанесения покрытий, которые достигаются в процессах осаждения из газовой фазы. Обычно они в 100 раз превышают те, что достигаются при ионно-плазменном напылении.
Также при осаждении барьерных слоев известно применение магнетронной плазмы для плазменной полимеризации (патентный документ ЕР 0 815 283 В1); [So Fujimaki, H. Kashiwase, Y. Kokaku, Vacuum, том 59 (2000), стр. 657-664]. При этом речь идет о PECVD-процессах, которые непосредственно поддерживаются плазмой магнетронного разряда. Например, для этого предусмотрено применение магнетронной плазмы для нанесения покрытия методом PECVD при осаждении слоев с углеродным каркасом, причем в качестве прекурсора служит СН4. Однако подобные слои также имеют барьерные характеристики, недостаточные для высоких требований.
Кроме того, известно нанесение барьерных слоев и, соответственно, барьерных многослойных систем в многостадийных процессах нанесения покрытий. Один способ из этого ряда представляет собой так называемый PML-процесс (полимерный многослойный) (1999 Materials Research Society, стр. 247-254); [J.D. Affinito, M.E. Gross, C.А. Coronado, G.L. Graff, E.N. Greenweil и P.M. Martin, Society of Vacuum Coaters, 39th Annual Technical Conference Proceedings (1996), стр. 392-397]. В PML-процессе с помощью испарителя на подложку наносится жидкая акрилатная пленка, которая отверждается с использованием технологии облучения электронным пучком или УФ-облучения. Эта пленка сама по себе не проявляет особенно высокого барьерного действия. Вслед за этим выполняется нанесение на отвержденную акрилатную пленку покрытия из оксидного промежуточного слоя, на который опять наносится акрилатная пленка. Этот способ действия при необходимости многократно повторяется. Значение проницаемости изготовленного таким образом многослойного пакета, то есть комбинации отдельных оксидных барьерных слоев с акрилатными слоями в качестве промежуточных слоев, лежит ниже предела измерений общеупотребительных приборов для измерения проницаемости. При этом недостатки прежде всего проявляются в необходимости применения дорогостоящего оборудования. Кроме того, сначала образуется жидкая пленка на подложке, которая должна быть отверждена. Это ведет к усиленному загрязнению установки, что сокращает периодичность технического обслуживания. В подобных процессах нанесения покрытий действующий в качестве барьерного слоя промежуточный слой главным образом изготавливается с помощью магнетронного распыления. При этом также недостаток состоит в том, что вследствие применения технологии напыления привлекается сравнительно медленный процесс. Ввиду этого получаются очень высокие производственные затраты, которые обусловлены низкой производительностью применяемых технологий.
Известно, что механическая устойчивость неорганических осажденных из газовой фазы слоев может быть улучшена, когда во время испарения используется органическая модификация. При этом происходит встраивание органических компонентов в образующуюся во время роста слоя неорганическую матрицу. Очевидно, что в результате встраивания этих дополнительных компонентов в неорганическую матрицу повышается эластичность всего слоя, что явно снижает опасность образования трещин в слое. В этой связи в качестве, по меньшей мере, пригодного для барьерных вариантов применения следует назвать комбинированный способ, который сочетает испарение SiOx под действием электронного пучка с впуском HMDSO (гексаметилдисилоксана) (патентный документ DE 195 48 160 С1). Правда, необходимые для электронных компонентов низкие степени проницаемости с помощью изготовленных таким образом слоев не достигаются.
Постановка задачи
Поэтому в основу изобретения положена техническая задача создания способа, с помощью которого преодолеваются недостатки уровня техники. В частности, с помощью способа должна быть обеспечена возможность получения прозрачной барьерной многослойной системы с высоким герметизирующим действием по отношению к кислороду и водяному пару, а также с высокой скоростью нанесения покрытия.
Решение технической задачи получено с помощью объектов с признаками п. 1 формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов патентной формулы.
Согласно соответствующему изобретению способу получения прозрачной барьерной многослойной системы, внутри вакуумной камеры на прозрачную полимерную пленку осаждаются по меньшей мере два прозрачных барьерных слоя, между которыми также размещается еще один прозрачный промежуточный слой. Для осаждения барьерных слоев внутри вакуумной камеры испаряется алюминий в реактивном процессе, в котором во время испарения алюминия в вакуумную камеру одновременно также впускается по меньшей мере один реакционный газ, например, такой как кислород или азот. В качестве промежуточного слоя между обоими барьерными слоями размещается кремнийсодержащий слой, который осаждается с помощью стимулируемого плазмой CVD-процесса (химического осаждения из газовой фазы). Подобные способы также называются PECVD-процессами.
В качестве исходного вещества для PECVD-процесса пригодны, в частности, кремнийсодержащие прекурсоры, такие как HMDSO (гексаметилдисилоксан), HMDSN (гексаметилдисилазан) и TEOS (тетраэтоксисилан). При этом образуется кремнийсодержащий промежуточный слой с органическими сшивками, который благодаря органическому сшиванию в промежуточном слое придает полученному барьерному композиту более высокую эластичность по сравнению с композитом без этого промежуточного слоя.
Для создания плазмы для PECVD-процесса могут быть использованы полые катоды или также магнетроны.
В одной форме осуществления изобретения в качестве генерирующего плазму устройства применяется магнетрон, которым мишень распыляется на частицы, которые участвуют в образовании промежуточного слоя. В этом месте следует специально упомянуть, что распыление частиц из принадлежащей магнетрону мишени не является существенным для изобретения. Магнетрон в PECVD-процессе соответствующего изобретению способа преимущественно используется для создания плазмы, которая расщепляет вводимые в вакуумную камеру исходные вещества и возбуждает их для химического осаждения слоя. Во время PECVD-процесса в вакуумную камеру могут быть также дополнительно введены реакционные газы, например, такие как кислород и/или азот.
Кроме того, осажденная соответствующим изобретению способом прозрачная барьерная многослойная система отличается высоким герметизирующим действием против водяного пара и кислорода, причем многослойная система также может быть осаждена с высокими скоростями нанесения покрытия, еще не известными для испарения, а также для PECVD-процесса. На основе этих свойств осажденные соответственно изобретению барьерные многослойные системы пригодны, например, для герметизации конструкционных деталей при изготовлении солнечных элементов или для герметизации органических светоизлучающих диодов (OLED) и прочих электронноактивных материалов.
Высокая герметизирующая эффективность соответствующей изобретению многослойной системы по отношению к водяному пару и кислороду главным образом обусловлена тем, что кремнийсодержащий слой с органическими сшивками обеспечивает подавление роста дефектов слоя в барьерном слое, осажденном под ним с использованием реактивного испарения алюминия. Известно, что однажды возникшие дефекты слоя, которые образовались при реактивном испарении алюминия, часто при росте слоя прорастают через остальную толщину слоя. Кремнийсодержащий промежуточный слой с органическими сшивками, осажденный соответствующим изобретению способом между барьерными слоями, в состоянии изолировать дефекты слоя в нижележащем барьерном покрытии, так что они не получают никакого продолжения в наращиваемый второй барьерный слой, расположенный над промежуточным слоем. Благодаря этому с помощью осажденной согласно изобретению многослойной системы может быть достигнуто высокое барьерное и, соответственно, герметизирующее действие против водяного пара и кислорода. Герметизирующее действие против водяного пара и кислорода может быть до известной степени еще больше усилено, когда барьерный слой и промежуточный слой многократно и попеременно осаждены друг на друга.
Для испарения алюминия во время осаждения барьерного слоя могут быть использованы известные для испарения лодочный испаритель или также электронно-лучевой испаритель. Осаждение барьерного слоя может быть также дополнительно стимулировано плазмой, которая пронизывает пространство между испарителем алюминия и покрываемой подложкой из полимерной пленки. В качестве плазмы при этом пригодны, в частности, плазма полого катода, а также микроволновая плазма. Осаждение барьерного слоя и промежуточного слоя может быть выполнено либо в одной вакуумной камере, либо в двух раздельных вакуумных камерах.
Пример исполнения
Далее изобретение более подробно разъясняется с помощью примера осуществления. Для полимерной пленки из материала РЕТ (полиэтилентерефталат) с шириной 650 мм и толщиной 75 мкм должно быть повышено герметизирующее действие против водяного пара. Для этого на полимерную пленку на первой стадии нанесения покрытия в первой вакуумной камере наносится слой из оксида алюминия, образованный в качестве барьерного слоя, для чего в вакуумной камере испаряется алюминий, и одновременно в вакуумную камеру вводится также кислород с величиной расхода 14,2 стандартных литров в минуту.
Для испарения алюминия использованы восемь известных лодочных испарителей, которые размещены под покрываемой полимерной пленкой на равном расстоянии по ширине полимерной пленки. Испарение алюминия выполняется со скоростью испарения 2 г/мин для каждого лодочного испарителя, причем полимерная пленка перемещается над лодочными испарителями со скоростью ленты 30 м/мин. Осаждение образованного в качестве барьерного слоя покрытия из оксида алюминия стимулируется плазмой. Четыре полых катода, которые размещены над полимерной пленкой также на равных расстояниях по ширине, создают плазму, которая пронизывает пространство между лодочными испарителями на одной стороне и покрываемой полимерной пленкой на другой стороне. При этом на четыре полых катода подается питание электрическим током с силой в каждом случае 270 А. При указанных параметрах на полимерной пленке осаждается слой из оксида алюминия с толщиной слоя 90 нм.
На второй стадии нанесения покрытия на барьерный слой наносится промежуточный слой при такой же скорости перемещения ленты. Для этого снабженная барьерным слоем подложка из полимерной пленки пропускается через вторую вакуумную камеру, в которую подаются потоки кремнийсодержащего прекурсора HMDSO с величиной расхода 175 стандартных см3/мин и кислорода в качестве реакционного газа с величиной расхода 130 стандартных см3/мин. Плазма магнетрона с мощностью 7,5 кВт во второй вакуумной камере расщепляет прекурсор, активирует осколочные компоненты и тем самым возбуждает их для химического осаждения слоя на снабженной барьерным слоем полимерной пленке. В результате этого процесса осаждения покрытия поверх барьерного слоя нарастает кремнийсодержащий слой с органическими сшивками. Как уже было упомянуто, плазма при этом PECVD-процессе создается магнетроном. Магнетрон обычно также используется, чтобы создавать частицы для осаждения слоя. Однако при осаждении этого промежуточного слоя соответствующим изобретению способом не требуется магнетронное распыление мишени и тем самым его участие в приготовлении частиц для формирования слоя. В этой стадии способа магнетрон служит только для создания плазмы.
Согласно этой стадии нанесения покрытия, на РЕТ-пленку осаждаются барьерный слой и промежуточный слой. В каждом случае осаждение одного барьерного слоя и одного промежуточного слоя далее называется «диадой». На последующей стадии нанесения покрытия на полимерную пленку были осаждены дополнительные барьерные слои и промежуточные слои, в каждом случае чередующиеся в конечном итоге с образованием в целом 5 диад. После каждой диады на полученном в каждом случае композите из полимерной пленки, барьерного и промежуточного слоев было определено значение проницаемости для водяного пара, которые представлены в Табице 1.
Таблица 1 | |
Число диад | Скорость проникновения водяного пара WVTR [г/м2/день] |
1 | 0,5 |
2 | 0,2 |
3 | 0,09 |
4 | 0,04 |
5 | 0,009 |
Как можно сделать вывод из Таблицы 1, герметизирующее действие против водяного пара могло улучшаться от диады к диаде, что является знаком того, что полученным соответствующим изобретению способом промежуточные слои эффективно прерывают прорастание дефектов от одного барьерного слоя в осажденный поверх него барьерный слой.
В этом месте следует упомянуть, что указанные до сих пор значения приводят физические величины параметров нанесения покрытий только в порядке примера и не ограничивают соответствующий изобретению способ.
Claims (7)
1. Способ получения прозрачной барьерной многослойной системы, в котором по меньшей мере в одной вакуумной камере на прозрачную полимерную пленку осаждают по меньшей мере два прозрачных барьерных слоя и один размещенный между обоими барьерными слоями прозрачный промежуточный слой, отличающийся тем, что для осаждения барьерных слоев испаряют алюминий в присутствии плазмы полого катода и одновременно в вакуумную камеру вводят по меньшей мере один первый реакционный газ, при этом в качестве промежуточного слоя осаждают кремнийсодержащий слой с помощью PECVD-процесса и с использованием плазмы полого катода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что барьерный слой и промежуточный слой многократно осаждают по очереди.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве первого реакционного газа используют кислород и/или азот.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного материала для PECVD-процесса в вакуумную камеру вводят кремнийсодержащий прекурсор.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве прекурсора используют HMDSO, HMDSN или TEOS.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время PECVD-процесса в вакуумную камеру дополнительно вводят еще один второй реакционный газ.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве второго реакционного газа используют кислород и/или азот.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011017403A DE102011017403A1 (de) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Verfahren zum Abscheiden eines transparenten Barriereschichtsystems |
DE102011017403.6 | 2011-04-18 | ||
PCT/EP2012/052624 WO2012143150A1 (de) | 2011-04-18 | 2012-02-15 | Verfahren zum abscheiden eines transparenten barriereschichtsystems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013136544A RU2013136544A (ru) | 2015-02-10 |
RU2583196C2 true RU2583196C2 (ru) | 2016-05-10 |
Family
ID=45774167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013136544/02A RU2583196C2 (ru) | 2011-04-18 | 2012-02-15 | Способ осаждения прозрачной барьерной многослойной системы |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130287969A1 (ru) |
EP (1) | EP2699706A1 (ru) |
JP (1) | JP5930341B2 (ru) |
DE (1) | DE102011017403A1 (ru) |
MX (1) | MX2013008809A (ru) |
RU (1) | RU2583196C2 (ru) |
WO (1) | WO2012143150A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011017404A1 (de) * | 2011-04-18 | 2012-10-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Abscheiden eines transparenten Barriereschichtsystems |
WO2015132152A1 (de) * | 2014-03-04 | 2015-09-11 | Bayer Materialscience Ag | Mehrschichtaufbau mit gutem uv- und kratzschutz |
GB2539231B (en) * | 2015-06-10 | 2017-08-23 | Semblant Ltd | Coated electrical assembly |
GB201621177D0 (en) | 2016-12-13 | 2017-01-25 | Semblant Ltd | Protective coating |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2352683C2 (ru) * | 2002-11-29 | 2009-04-20 | Фраунхофер-Гезельшафт Цур Фердерунг дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Способ напыления на ленточные подложки прозрачного барьерного покрытия из оксида алюминия |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60260334A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | 東洋インキ製造株式会社 | 積層体 |
JPS6173881A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Fuji Electric Co Ltd | 気相成長装置 |
AU4936196A (en) | 1995-03-14 | 1996-10-02 | Eidgenossische Materialprufungs- Und Forschungsanstalt Empa | Plasma chamber |
DE19548160C1 (de) * | 1995-12-22 | 1997-05-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung organisch modifizierter Oxid-, Oxinitrid- oder Nitridschichten durch Vakuumbeschichtung und danach beschichtetes Substrat |
EP1251975B1 (de) * | 2000-01-27 | 2004-06-16 | Incoat GmbH | Schutz- und/oder diffusionssperrschicht |
DE10153760A1 (de) * | 2001-10-31 | 2003-05-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung einer UV-absorbierenden transparenten Abriebschutzschicht |
JP4323243B2 (ja) * | 2002-08-14 | 2009-09-02 | 富士フイルム株式会社 | 放射線像変換パネル |
JP2004224815A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | ガスバリア性積層フィルムの製造方法及びガスバリア性積層フィルム |
WO2004076580A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | A binder and a packaging laminate comprising the binder |
JP4414748B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2010-02-10 | 大日本印刷株式会社 | ガスバリアフィルムとこれを用いた積層材、画像表示媒体 |
JP4398265B2 (ja) * | 2004-01-27 | 2010-01-13 | 三菱樹脂株式会社 | ガスバリア性フィルム及びガスバリア性積層体 |
DE102004005313A1 (de) * | 2004-02-02 | 2005-09-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung eines Ultrabarriere-Schichtsystems |
US8034419B2 (en) * | 2004-06-30 | 2011-10-11 | General Electric Company | Method for making a graded barrier coating |
EP1787796B1 (en) * | 2004-08-17 | 2013-02-13 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Gas barrier multilayer film and method for producing same |
JP2006097730A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Bridgestone Corp | 寿命予知ホ−ス金具 |
JP2006272589A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Toray Ind Inc | ガスバリア性フィルムおよびその製造方法 |
JP2006297730A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Dainippon Printing Co Ltd | ガスバリア性積層体 |
WO2007026935A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Tohcello Co., Ltd. | ガスバリア性膜、ガスバリア性積層体及びその製造方法 |
JP5081416B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2012-11-28 | ユニチカ株式会社 | ガスバリア性積層体 |
JP5278639B2 (ja) * | 2006-12-14 | 2013-09-04 | 凸版印刷株式会社 | プラズマアシスト蒸着装置 |
DE102008019665A1 (de) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Transparentes Barriereschichtsystem |
JP2011046060A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Fujifilm Corp | ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法 |
KR20140010110A (ko) * | 2011-03-31 | 2014-01-23 | 미쓰비시 쥬시 가부시끼가이샤 | 가스 배리어 적층 필름과 그 제조 방법 |
DE102011017404A1 (de) * | 2011-04-18 | 2012-10-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Abscheiden eines transparenten Barriereschichtsystems |
-
2011
- 2011-04-18 DE DE102011017403A patent/DE102011017403A1/de not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-02-15 RU RU2013136544/02A patent/RU2583196C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-02-15 US US13/980,245 patent/US20130287969A1/en not_active Abandoned
- 2012-02-15 EP EP12706511.8A patent/EP2699706A1/de not_active Withdrawn
- 2012-02-15 JP JP2014505546A patent/JP5930341B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-02-15 MX MX2013008809A patent/MX2013008809A/es not_active Application Discontinuation
- 2012-02-15 WO PCT/EP2012/052624 patent/WO2012143150A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2352683C2 (ru) * | 2002-11-29 | 2009-04-20 | Фраунхофер-Гезельшафт Цур Фердерунг дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Способ напыления на ленточные подложки прозрачного барьерного покрытия из оксида алюминия |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Schiller S. et. al. PVD coating of plastic webs and sheets with high rates on large areas, Surface and coatings technology, 01.03.2000, 354-355. Fahland М. et. al. Permeation barrier properties of thin oxide films on flexible polymer substrates, Thin solid films, 01.01.2007, c.3078, с.3079. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5930341B2 (ja) | 2016-06-08 |
JP2014517144A (ja) | 2014-07-17 |
EP2699706A1 (de) | 2014-02-26 |
DE102011017403A1 (de) | 2012-10-18 |
RU2013136544A (ru) | 2015-02-10 |
MX2013008809A (es) | 2013-10-03 |
US20130287969A1 (en) | 2013-10-31 |
WO2012143150A1 (de) | 2012-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109075084B (zh) | 保护性金属氟氧化物涂层 | |
US9390908B2 (en) | Method and device for manufacturing a barrier layer on a flexible substrate | |
US8470140B2 (en) | Method for the production of an ultra barrier layer system | |
JP5473946B2 (ja) | Wvtrバリア性を改善した多層スタック構造体の製造方法 | |
RU2583196C2 (ru) | Способ осаждения прозрачной барьерной многослойной системы | |
WO2013050741A1 (en) | A method for producing a coating by atmospheric pressure plasma technology | |
Lee et al. | Defect-sealing of Al2O3/ZrO2 multilayer for barrier coating by plasma-enhanced atomic layer deposition process | |
JP5538361B2 (ja) | 透明バリア層システム | |
RU2590745C2 (ru) | Способ осаждения системы прозрачных барьерных слоев | |
Liu et al. | The role of plasma technology in barrier coating deposition | |
US20150132590A1 (en) | Active Corrosion Protection Coatings | |
Lee et al. | Effect of the RF power on the characteristic properties of high-performance silicon nitride single-layer permeation barriers | |
CN109280889A (zh) | 聚对二甲苯有机高分子薄膜干式镀膜制程 | |
EP2136423B1 (en) | Multilayer coating for protecting organic optic devices and manufacturing process thereof | |
JP6903872B2 (ja) | ガスバリアフィルム積層体の製造方法 | |
Chen | Realizing Thin‐Film Encapsulation's Benefits for Large‐Scale OLED Panels | |
US20230077923A1 (en) | Barrier layer system and method for producing a barrier layer system | |
US9698371B2 (en) | OLED device and preparation method thereof | |
Creatore et al. | Flexible Organic Electronics: The Role of Plasma Deposition in Multi-layer Permeation Barrier Technology | |
Fahlteich et al. | Permeation barrier properties of oxide layers on polymer film deposited by pulsed magnetron sputtering | |
Liang et al. | Flexible Amorphous Hybrid Barrier Films Deposited by RF Magnetron Sputtering | |
US20170175246A1 (en) | Method for production of a composite layer comprising a plastic foil and a layer deposited thereon | |
JP2020205293A (ja) | 太陽電池モジュール | |
CN113366141A (zh) | 用于金属涂层的方法 | |
GB2550999A (en) | Barrier coated substrates |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190216 |