KR100920901B1 - 다층박막 제조장치 및 이를 이용한 다층박막 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공챔버 내부에서 연성필름을 연속적으로 공급하고 표면개질수단과 다수 스퍼터링수단을 이용하여 다층의 박막이 형성가능하도록 한 다층박막 제조장치 및 이를 이용한 다층박막 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 다층박막 제조장치는, 연성필름(F)에 다층 박막을 형성하기 위한 작업 공간을 제공하는 진공챔버(110)와, 상기 진공챔버(110) 내부에 진공을 형성하는 진공형성수단(120)과, 상기 진공챔버(110) 내부에서 연성필름(F)을 공급하는 필름공급롤러(130)와, 상기 연성필름(F)을 공급받아 표면을 개질하는 표면개질수단(140)과, 표면이 개질된 연성필름(F)의 일면에 박막을 형성하는 다수의 박막형성기와, 상기 다수 박막형성기에 대응하는 개수로 구비되어 연성필름(F)의 열을 냉각하는 냉각롤러(160)와, 상기 다수 냉각롤러(160) 사이에 구비되어 연성필름(F)의 이송 방향을 안내하는 이송안내롤러(170)와, 상기 다수 박막형성기를 경유하여 제조된 다층박막을 권취하여 보관하는 박막권취롤러(180)를 포함하여 구성되며, 상기 진공챔버 내부는 서로 다른 진공도를 가지는 다수 공간으로 구획된다. 이와 같은 구성에 의하면, 고품질의 다층 박막을 대량 생산 가능한 이점이 있다.
연성필름, 이온빔, 표면개질, 스퍼터링
Description
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 다층박막 제조장치를 나타낸 구성도.
도 2 는 본 발명에 의한 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3 은 본 발명에 의한 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법에서 일 단계인 진공형성단계를 세부적으로 나타낸 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 다층박막 제조장치 110. 진공챔버
112. 진공배기부 120. 진공형성수단
122. 로터리펌프 124. 고진공펌프
130. 필름공급롤러 140. 표면개질수단
142. 개질안내롤러 144. 차폐커튼
146. 개질용펌프 148. 플라즈마발생기
150. 박막형성수단 152. 제1박막형성기
154. 제2박막형성기 156. 제3박막형성기
158. 제4박막형성기 160. 냉각롤러
162. 제1냉각롤러 164. 제2냉각롤러
166. 제3냉각롤러 168. 제4냉각롤러
170. 이송안내롤러 172. 제1이송롤러
174. 제2이송롤러 176. 제3이송롤러
178. 제4이송롤러 180. 박막권취롤러
S100. 진공형성단계 S120. 챔버진공과정
S140. 개질진공과정 S200. 필름이송단계
S300. 표면개질단계 S400. 박막형성단계
S500. 필름냉각단계 S600. 박막권취단계
본 발명은 진공챔버 내부에서 연성필름을 연속적으로 공급하고 표면개질수단과 다수 스퍼터링수단을 이용하여 다층의 박막이 형성가능하도록 한 다층박막 제조장치 및 이를 이용한 다층박막 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연성필름상에 다층 박막을 형성하기 위해서는, 먼저 연성필름의 일면을 진공 상태에서 플라즈마처리하여 표면을 개질한 다음, 개질된 연성필름의 표면에 다수회 스퍼터링 처리를 함으로써 가능하게 된다.
그러나, 플라즈마를 이용한 연성필름의 표면을 개질하는 과정에서는 요구되 는 진공도가 10-4torr이고, 스퍼터링 처리에 요구되는 진공도는 10-3torr 이므로 표면개질을 위한 진공챔버와 스퍼터링을 위한 진공챔버는 별개로 형성됨이 일반적이다.
따라서, 10-4torr 진공도에서 표면이 개질된 연성필름은 스퍼터링 처리를 위한 진공챔버로 옮겨져 스퍼터링 처리되므로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 동일한 진공 챔버내에서 표면개질 및 스퍼터링 처리를 동일한 진공도에서 실시하는 경우도 있다.
즉, 진공챔버 내부의 진공도를 10-3torr로 유지하고 이러한 진공 상태의 진공 챔버 내부에서 연성필름의 표면개질 및 스퍼터링 처리를 동시에 실시하는 경우도 있다.
그러나, 이런 경우 플라즈마에 의한 표면 개질에 적절한 진공도가 아니므로 효율적인 표면 개질이 불가능하여 불량율이 높아지는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단일의 진공챔버 내부에서 연성필름을 연속적으로 공급하고 표면개질수단과 다수 스퍼터링수단을 이용하여 다층의 박막이 형성가능하도록 한 다층박막 제조장치 및 이를 이용한 다층박막 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 진공 챔버 내부 공간에서 표면개질 또는 스퍼터링에 적합한 서로 다른 진공도를 갖도록 하여 연속적인 표면개질 및 스퍼터링이 가능하 도록 한 다층박막 제조장치 및 이를 이용한 다층박막 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다층박막 제조장치는, 연성필름에 다수 박막을 형성하기 위한 작업 공간을 제공하는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 진공형성수단과, 상기 진공챔버 내부에서 연성필름을 공급하는 필름공급롤러와, 상기 연성필름을 공급받아 표면을 개질하는 표면개질수단과, 표면이 개질된 연성필름의 일면에 박막을 형성하는 다수의 박막형성기와, 상기 다수 박막형성기에 대응하는 개수로 구비되어 연성필름의 열을 냉각하는 냉각롤러와, 상기 다수 냉각롤러 사이에 구비되어연성필름의 이송 방향을 안내하는 이송안내롤러와, 상기 다수 박막형성기를 경유하여 제조된 다층박막을 권취하여 보관하는 박막권취롤러를 포함하여 구성되며, 상기 진공챔버 내부는 서로 다른 진공도를 가지는 다수 공간으로 구획됨을 특징으로 한다.
상기 진공챔버 일측에는, 상기 진공챔버 내부와 외부가 서로 연통되도록 하는 진공배기부가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 진공형성수단은, 상기 진공배기부와 연결되어 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 로터리펌프와, 상기 진공챔버 내부 일측에 위치하여 진공을 형성하는 고진공펌프를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 표면개질수단은, 상기 필름공급롤러에서 공급받은 연성필름의 이송 방향을 안내하는 한 쌍의 개질안내롤러와, 상기 진공챔버 내부 벽면에 일단부가 고정 되고, 타단부는 상기 개질안내롤러에 근접하여 진공챔버 내부에서 표면개질을 위한 공간을 구획하는 차폐커튼과, 상기 개질안내롤러 사이에 진공을 형성하는 개질용펌프와, 상기 개질용펌프 사이에서 상기 연성필름 일면에 플라즈마를 제공하는 플라즈마발생기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 차폐커튼와 연성필름이 이격된 거리는 3㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 차폐커튼은 테프론으로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 차폐커튼에 의해 구획된 공간과, 구획되지 않은 진공챔버 내부 공간은 서로 다른 진공도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법은, 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 진공형성단계와, 필름공급롤러와 박막권취롤러를 회전시켜 연성필름을 이송시키는 필름이송단계와, 상기 필름공급롤러로부터 연성필름을 공급받은 표면개질수단을 이용하여 연성필름의 표면을 개질하는 표면개질단계와, 표면이 개질된 연성필름에 스퍼터링을 실시하여 박막을 형성하는 박막형성단계와, 상기 박막이 형성된 연성필름을 냉각롤러로 냉각하는 필름냉각단계와, 상기 필름냉각단계에 의해 냉각된 박막이 형성된 연성필름을 박막권취롤러에 권취하는 박막권취단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 진공형성단계는, 상기 진공챔버 내부의 공간을 진공 상태로 만드는 챔버진공과정과, 상기 진공챔버 내부에서 표면개질을 위한 공간의 진공도를 높이는 개질진공과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 진공형성단계는, 상기 진공챔버 내부 공간의 진공도는 10-3torr, 상기 진공챔버 내부에서 표면 개질을 위한 공간의 진공도는 10-4torr 로 형성하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 표면개질단계는, 연성필름의 일면에 플라즈마를 제공하여 표면을 개질하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 박막형성단계는, 스퍼터링을 실시하기 위한 다수 박막형성기 중에서 하나 이상을 작동시키는 과정임을 특징으로 한다.
상기 필름냉각단계는, 작동 중인 박막형성기에 대응하는 냉각롤러를 작동시키는 과정임을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 고품질의 다층 박막을 대량 생산 가능한 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 다층박막 제조장치의 구성을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 다층박막 제조장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있다.
도면과 같이, 다층박막 제조장치(100)는 연성필름(F)의 표면을 개질한 후 다수 차례의 스퍼터링 작업을 수행하여 다층의 박막을 형성하기 위한 것으로, 진공챔버(110)에 의해 외관이 형성된다.
상기 진공챔버(110)는 연성필름(F)이 이송될 수 있도록 폐공간을 형성하며, 상기 진공챔버(110)의 좌측에는 진공배기부(112)가 구비된다.
상기 진공배기부(112)는 진공챔버(110) 내부의 공기를 배기하여 진공챔버(110) 내부가 진공 상태가 될 수 있도록 하는 구성으로, 상기 진공챔버(110) 내부와 외부가 서로 연통되도록 형성된다.
상기 다층박막 제조장치(100)에는 진공챔버(110) 내부에 진공을 형성하기 위한 진공형성수단(120)이 구비된다.
즉, 상기 진공형성수단(120)은 상기 진공배기부(112)의 좌측에 연결되어 진공챔버(110) 내부에 진공을 형성하는 로터리펌프(122)와, 상기 진공챔버(110) 내부 중앙에서 진공챔버(110) 내부에 진공을 형성하는 고진공펌프(124)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 진공챔버(110) 내부는 로터리펌프(122)와 고진공펌프(124)의 상호 작용에 의해 빠른 시간안에 높은 진공도가 형성될 수 있게되며, 보다 상세하게는 상기 로터리펌프(122)와 고진공펌프(124)에 의해 형성되어질 수 있는 진공도는 10-6torr 이하가 된다.
상기 진공챔버(110) 내부 상측에는 필름공급롤러(130)가 구비된다. 상기 필름공급롤러(130)는 진공챔버(110) 내부에서 연성필름(F)을 공급하는 것으로, 상기 필름공급수단의 외주면에는 박막이 형성되기 전인 연성필름(F)이 다수층으로 권취되어 있고, 이렇게 권취된 연성필름(F)은 필름공급수단의 반시계방향 회전에 의해 이송 가능하게 된다.
상기 필름공급롤러(130)의 좌측 상향에는 표면개질수단(140)이 구비된다. 상기 표면개질수단(140)은 연성필름(F)의 상면에 플라즈마를 조사함으로써 연성필름(F)의 표면이 개질되도록 한다.
상기 표면개질수단(140)의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 표면개질수단(140)은, 필름공급롤러(130)에서 공급받은 연성필름(F)의 이송 방향을 안내하는 개질안내롤러(142)와, 상기 진공챔버(110) 내부 벽면에 상단부가 고정되고, 타단부는 상기 개질안내롤러(142)에 근접하여 진공챔버(110) 내부에서 표면개질을 위한 공간을 구획하는 차폐커튼(144)과, 상기 개질안내롤러(142) 사이 공간에 진공을 형성하는 개질용펌프(146)와, 상기 개질용펌프(146) 사이에서 상기 연성필름(F) 일면에 플라즈마를 제공하는 플라즈마발생기(148)를 포함하여 구성된다.
상기 개질안내롤러(142)는 한 쌍으로 구비되고, 상기 한 쌍의 개질안내롤러(142)는 진공챔버(110)의 내부 벽면으로부터 동일한 간격을 갖도록 이격되며, 반시계 방향으로 회전 가능하도록 구성된다.
따라서, 상기 필름공급롤러(130)로부터 연성필름(F)을 제공받은 한 쌍의 개질안내롤러(142)는 플라즈마발생기(148)에서 조사되는 플라즈마가 연성필름(F)의 상면에 고르게 조사될 수 있도록 안내하게 된다.
상기 한 쌍의 개질안내롤러(142) 각각의 외측에는 차폐커튼(144)이 구비된다. 상기 차폐커튼(144)은 한 쌍의 개질용펌프(146)보다 외측에 구비되고, 내측단부는 상기 개질안내롤러(142) 외주면에 접촉한 연성필름(F)의 외면으로부터 3㎜미만으로 이격되며, 테프론으로 형성된다.
따라서, 상기 개질용펌프(146)가 진공챔버(110) 내부의 공기를 흡입하게 되면, 이러한 흡입력은 상기 한 쌍의 차폐커튼(144)과 연성필름(F)의 상면이 이루는 공간에 집중되어 진공도가 상승하게 되며, 플라즈마발생기(148)를 통한 연성필름(F)의 표면 개질은 용이하게 된다.
상기 플라즈마발생기(148)는 플라즈마를 발생하기 위한 구성으로, 아르곤(Ar)과 같은 순수 가스를 제공하면서 플라즈마를 발생하게 된다.
상기 진공챔버(110) 내부 중앙을 기준으로 방사상에는 박막형성수단(150)이 구비된다. 상기 박막형성수단(150)은 표면개질수단(140)을 지나면서 표면이 개질된 연성필름(F)의 외면에 박막을 형성하는 구성이다.
그리고, 상기 박막형성수단(150)은 다수 박막형성기를 포함하여 구성되며, 상기 다수 박막형성기는 선택적으로 작동되어 적어도 1개 이상 가동된다. 이것은 상기 연성필름(F)의 일면에 박막을 다수 층으로 형성할 수 있도록 한 것이며, 본 발명의 실시예에서는 상기 박막형성기가 4개로 구성된다.
즉, 상기 진공챔버(110)의 좌측에서부터 반시계방향으로 제1박막형성기(152), 제2박막형성기(154), 제3박막형성기(156) 및 제4박막형성기(158)가 배치되며, 상기 박막형성기는 제1박막형성기(152) 내지 제4박막형성기(158)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 다수 박막형성기 중에서 가동되는 수와 대응되는 박막이 상기 연성필름(F) 상면에 적층 형성될 수 있게 된다.
상기 다수 박막형성기의 전방에는 냉각롤러(160)가 구비된다. 상기 냉각롤 러(160)는 박막형성기에 의해 연성필름(F) 외면에 형성된 박막을 냉각시키기 위한 구성으로, 상기 다수 박막형성기와 대응하는 개수만큼 구비된다.
즉, 상기 냉각롤러(160)는 제1박막형성기(152) 전방에 위치한 제1냉각롤러(162)와, 제2박막형성기(154) 상측에 위치한 제2냉각롤러(164)와, 제3박막형성기(156) 좌측 상방에 위치한 제3냉각롤러(166) 및 제4박막형성기(158) 좌측 하방에 위치한 제4냉각롤러(168)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 냉각롤러(160)는 박막형성기의 작동 유무에 따라 선택적으로 작동하게 된다. 즉, 상기 박막형성기 중에서 작동하는 박막형성기에 대하여 대응하는 냉각롤러(160)가 작동하게 된다.
상기 다수 냉각롤러(160) 사이에는 이송안내롤러(170)가 구비된다. 상기 이송안내롤러(170)는 상기 필름공급롤러(130)와 동일한 방향으로 회전하여연성필름(F)의 이송 방향을 안내하는 구성이다.
즉, 상기 이송안내롤러(170)는 개질안내롤러(142)로부터 연성필름(F)을 공급받아 상기 제1냉각롤러(162)로 안내하는 제1이송롤러(172)와, 상기 제1냉각롤러(162)에서 제2냉각롤러(164)로 연성필름(F)을 안내하는 제2이송롤러(174)와, 제2냉각롤러(164)에서 제3냉각롤러(166)로 연성필름(F)을 안내하는 제3이송롤러(176) 및 제3냉각롤러(166)에서 제4냉각롤러(168)로 안내하는 제4이송롤러(178)를 포함하여 구성된다.
상기 제4냉각롤러(168)에서 좌측으로 이격된 곳에는 박막권취롤러(180)가 구비된다. 상기 박막권취롤러(180)는 제4냉각롤러(168)를 지나 연성필름(F) 외면에 1 개층 이상의 박막이 형성된 다층박막을 권취하여 보관하는 구성으로, 상기 필름공급롤러(130)와 대응되는 외경을 가지며 동일한 방향으로 회전하게 된다.
이하 상기한 구성을 가지는 다층박막 제조장치(100)를 이용하여 다층박막을 제조하는 방법을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법에서 일 단계인 진공형성단계를 세부적으로 나타낸 순서도가 도시되어 있다.
먼저 다층박막을 제조하기 위해서는 상기 진공챔버(110) 내부에 진공을 형성하는 진공형성단계(S100)가 실시된다.
상기 진공형성단계(S100)는 상기 진공챔버(110) 내부의 공간을 진공 상태로 만드는 챔버진공과정(S120)과, 상기 진공챔버(110) 내부에서 표면개질을 위한 공간의 진공도를 높이는 개질진공과정(S140)을 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는 상기 챔버진공과정(S120)은 로터리펌프(122)와 고진공펌프(124)를 작동시켜 진공챔버(110) 내부 공간의 진공도가 10-3torr 가 되도록 하는 과정이며, 상기 개질진공과정(S140)은 표면 개질을 위해 상기 차폐커튼(144)으로 구획된 공간의 진공도가 10-4torr 가 되도록 하는 과정이다.
상기와 같이 진공챔버(110) 내부 공간은 서로 다른 진공도를 나타내는 구역이 공존하게 되며, 이러한 이유는 스퍼터링 작업을 위한 최적의 진공도와, 플라즈 마 발생을 위한 최적의 진공도가 서로 상이하게 때문이다.
이후 상기 필름공급롤러(130)와 박막권취롤러(180)를 회전시켜 연성필름(F)을 이송하는 필름이송단계(S200)가 실시된다.
상기 필름이송단계(S200)가 실시되면, 상기 필름공급롤러(130)와 박막권취롤러(180) 뿐만 아니라, 상기 냉각롤러(160) 및 이송안내롤러(170)도 동시에 동일한 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 상기 필름공급롤러(130)에서 공급되어 출발한 연성필름(F)은 상기 박막권취롤러(180)에 권취될 수 있게 된다. 그리고, 상기 필름이송단계(S200)는 다층박막 제조장치(100)를 이용한 다층박막 제조 과정 동안 계속 실시된다.
이후 상기 연성필름(F)의 표면을 개질하는 표면개질단계(S300)가 실시된다. 상기 표면개질단계(S300)는 필름공급롤러(130)로부터 연성필름(F)을 공급받은 표면개질수단(140)에 의해 연성필름(F)의 상면이 개질되도록 하는 것으로, 상기 플라즈마발생기(148)에 의해 제공된 플라즈마로 인해 연성필름(F)의 표면은 개질된다.
보다 상세하게는, 상기 차폐커튼(144)의 하단부는 상기 개질안내롤러(142)와 근접한 상태를 유지하여 폐공간을 형성하고, 상기 개질용펌프(146)는 차폐커튼(144)에 의해 형성된 폐공간의 공기를 흡입하여 진공상태를 만들게 되며, 이때 상기 플라즈마발생기(148)는 연성필름(F) 상면에 플라즈마를 제공하여 연속적으로 표면을 개질하게 된다.
그런 다음 표면이 개질된 연성필름(F)의 외면에 박막을 형성하는 박막형성단계(S400)가 이어지게 된다.
상기 박막형성단계(S400)는 다수 박막형성기 중 하나 이상에 전원을 인가하여 상기 연성필름(F) 외면에 박막을 형성하는 과정으로, 상기 박막은 스퍼터링 작업에 의해 형성된다.
상기 박막형성단계(S400)를 거치면서 박막이 형성된 연성필름(F)은 냉각롤러(160)와 접촉한 상태로 냉각롤러(160)에 열을 빼앗겨 냉각됨으로써 필름냉각단계(S500)가 실시된다.
따라서, 상기 필름냉각단계(S500)에서 냉각롤러(160)는 박막형성단계(S400)에서 작동하고 있는 박막형성기에 대응하는 냉각롤러(160)만 작동하도록 제어됨이 바람직하다.
또한, 상기 박막형성단계(S400)와 필름냉각단계(S500)는 연성필름(F) 상면에 형성하고자 하는 박막의 개수와 대응하는 횟수만큼 반복 실시된다.
즉, 상기 연성필름(F) 상면에 2층의 박막을 형성하기 위해 상기 1박막형성기(152)와 제3박막형성기(156)를 작동하는 경우, 상기 제1냉각롤러(162)와 제3냉각롤러(166)가 작동하게 되므로, 상기 박막형성단계(S400)와 필름냉각단계(S500)는 2회에 걸쳐 실시된다.
상기 박막냉각단계(S500)를 거치면서 박막이 형성된 연성필름(F)은 상기 박막권취롤러(180)에 권취되어 보관되는 박막권취단계(S600)를 거치면서 제조가 완료된다.
이하에서는 본 발명에 의한 다층박막 제조장치(100)를 이용한 다층박막 제조방법의 실시예를 설명하기로 한다.
[구성 조건]
진공챔버(110)의 크기는 지름이 1800㎜이고 길이가 1540mm인 원통 형상을 가지며, 최대 도달 진공도는 5 x 10-6torr 이었다. 본 발명 실시예에서 사용한 고진공펌프는 유확산펌프로 10-6torr까지 진공도를 유지할 수 있으며 로터리펌프(122)로는 1500l/min의 용량을 갖는 로터리 베인 펌프와 2000L 용량의 Booster 펌프를 사용하였다.
이러한 진공 펌핑 시스템으로는 1시간 이내에 5x10-6torr의 진공도를 얻을 수 있으며 30분 이내에 박막을 형성할 수 있는 진공도에 도달할 수 있었다.
상기 플라즈마발생기(148)는 플라즈마를 발생시키는 기본가스로 사용되는 아르곤(Ar)의 경우 500sccm의 용량을 갖는 Mass Flow Meter를 사용하였으며 산소, 질소등 반응성 가스용으로는 200sccm의 용량을 갖는 Mass Flow Meter를 사용하였다.
그리고, 본 발명에 포함되는 모든 롤러는 연성필름(F)을 이송할 수 있도록 표면상태가 우수하여야 하며 내열성이 높아 열변형이 적은 재질로 형성된다.
이를 위해 상기 필름공급롤러(130), 박막권취롤러(180), 냉각롤러(160) 및 이송안내롤러(170)는 Stainless Steel과 Ti, Inconel 등 매우 제한적일 수밖에 없다. 본 발명에서는 경제적인 여건을 고려하여 Stainless Steel의 롤러를 사용하였다. 상기 연성필름(F)은 최대 이송 속도가 0.5m/min으로 감속조절이 가능하도록 하였다.
[실시예1] - ITO 박막을 2회 형성
본 발명에 의한 다층박막 제조장치(100)를 이용하여 투명 전도성 물질인 ITO (Indium Tin Oxide)물질을 188㎛ 두께를 갖는 PET필름 상에 피복한 실시 예를 아래에 명기하였다.
- 연성필름 : 재질 PET, 두께 188㎛, 폭 500mm, 투과도 92%
- 초기 진공도 : 5 x 10-6torr
- 작업 진공도 : 1.5x 10-3torr
- 작업 가스 : 알곤 (98.5%), 산소(1.5%)
- 전처리 작업 진공도 : 2 x 10-4torr
- 전처리용 이온빔 플라즈마 Power : 150V x 2.0A
- 스퍼터링 물질 : ITO (Indium Tin Oxide)
- 스퍼터링 Power : 380V x 6.5A
- 사용 스퍼터링 타겟 개수 : 2set
- 연성필름 이송 속도 : 150mm/min
- 박막의 특성 : 투과도 85%, 전기 전도도 400/~450/
이상에서 명기된 바와 같이 형성된 다층박막은 현재 터치 패널용 투명 전도성 필름으로 사용될 수 있으며 동일한 챔버에서 전처리 공정을 수행하였으므로 증착층과 모재와의 밀착력이 향상될 수 있게 된다.
[실시예2] 다층박막 형성
- 연성필름 : 재질 PI, 두께 48, 폭 500mm
- 초기 진공도 : 5 x 10-6torr
- 작업 진공도 : 1.5x 10-3torr
- 작업 가스 : 알곤
- 전처리 작업 진공도 : 2 x 10-4torr
- 전처리용 이온빔 플라즈마 Power : 150V x 2.0A
- 첫 번째 스퍼터링물질 : Cr
- 첫 번째 스퍼터링 타겟 Power : 350 V x 10A
- 두 번째, 세 번째, 네 번째 스퍼터링 물질 : Cu
- 두 번째, 세 번째, 네 번째 스퍼터링 타겟 Power : 320 V x 15A
- 연성필름 이송 속도 : 200mm/min
- 박막 특성 : Cr 박막 두께-500Å, Cu 박막 두께 - 3000Å
이상에 명기된 실시예2로는 진공 파괴 없이 연성필름(F) 상면에 크롬(Cr)박막과, 구리(Cu) 박막을 순차적으로 형성하여 다층박막의 제조가 가능하게 된다.
그리고 실시예1과 같이 박막형성전에 표면개질단계 거침으로서 뛰어난 밀착특성을 보이며 특히 중간층으로 밀착특성이 우수한 크롬(Cr)박막을 완충 코팅층으로 증착시킴으로서 결국 연성필름(F)과 구리(Cu)와의 밀착성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 방법으로 폴리이미드(PI) 필름 위에 증착된 크롬(Cr)과 구리(Cu) 박막은 최근 크게 각광 받고 있는 연성 PCB 기판 재료로 사용될 수 있으며 이러한 장치를 활용하여 스퍼터링 물질을 바꾼다면 연성 광학 부품, 연성 디스플레이 소자 기판에 필요한 다양한 기능성 다층 박막을 피복시킬 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 다층박막 제조장치에서는, 단일의 진공챔버 내부에서 연성필름을 연속적으로 공급하고 표면개질수단과 다수 스퍼터링수단을 이용하여 다층의 박막이 형성 가능하도록 구성된다.
따라서, 별개의 진공 공간으로 연성필름을 이송하는 과정에서 발생되는 진공파괴현상이 미연에 차단되므로 불량율이 감소하게 되는 이점이 있다.
또한, 표면개질을 실시한 이후 바로 스퍼터링 작업을 실시하게 되므로 균일한 두께의 박막을 연속적으로 생산 가능하게 되어 생산성이 급향상되는 이점이 있다.
뿐만 아니라 상기한 이유로 제조 원가가 절감되므로 가격경쟁력이 향상도 기대된다.
Claims (13)
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- 연성필름에 다수 박막을 형성하기 위한 작업 공간을 제공하고, 상기 작업 공간은 서로 다른 진공도를 가지는 다수 공간으로 구획되며, 내부와 외부가 서로 연통되도록 하는 진공배기부가 구비된 진공챔버와; 상기 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 진공형성수단과; 상기 진공챔버 내부에서 연성필름을 공급하는 필름공급롤러와; 상기 연성필름을 공급받아 표면을 개질하는 표면개질수단과; 표면이 개질된 연성필름의 일면에 박막을 형성하는 다수의 박막형성기와; 상기 다수 박막형성기에 대응하는 개수로 구비되어 연성필름의 열을 냉각하는 냉각롤러와; 상기 다수 냉각롤러 사이에 구비되어 필름의 이송 방향을 안내하는 이송안내롤러와; 상기 다수 박막형성기를 경유하여 제조된 다층박막을 권취하여 보관하는 박막권취롤러를 포함하여 구성되며,상기 진공형성수단은,상기 진공배기부와 연결되어 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 로터리펌프와,상기 진공챔버 내부 일측에 위치하여 진공을 형성하는 고진공펌프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다층박막 제조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 표면개질수단은,상기 필름공급롤러에서 공급받은 연성필름의 이송 방향을 안내하는 한 쌍의 개질안내롤러와,상기 진공챔버 내부 벽면에 일단부가 고정되고, 타단부는 상기 개질안내롤러에 근접하여 진공챔버 내부에서 표면개질을 위한 공간을 구획하는 차폐커튼과,상기 개질안내롤러 사이에 진공을 형성하는 개질용펌프와,상기 개질용펌프 사이에서 상기 연성필름 일면에 플라즈마를 제공하는 플라즈마발생기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다층박막 제조장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 차폐커튼와 연성필름이 이격된 거리는 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 다층박막 제조장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 차폐커튼은 테프론으로 형성됨을 특징으로 하는 다층박막 제조장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 차폐커튼에 의해 구획된 공간과, 구획되지 않은 진공챔버 내부 공간은 서로 다른 진공도를 갖는 것을 특징으로 하는 다층박막 제조장치.
- 진공챔버 내부에 진공을 형성하는 진공형성단계와,필름공급롤러와 박막권취롤러를 회전시켜 연성필름을 이송시키는 필름이송단계와,상기 필름공급롤러로부터 연성필름을 공급받은 표면개질수단을 이용하여 연성필름의 표면을 개질하는 표면개질단계와,표면이 개질된 연성필름에 스퍼터링을 실시하여 박막을 형성하는 박막형성단계와,상기 박막이 형성된 연성필름을 냉각롤러로 냉각하는 필름냉각단계와,상기 필름냉각단계에 의해 냉각된 박막이 형성된 연성필름을 박막권취롤러에 권취하는 박막권취단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 진공형성단계는,상기 진공챔버 내부의 공간을 진공 상태로 만드는 챔버진공과정과,상기 진공챔버 내부에서 표면개질을 위한 공간의 진공도를 높이는 개질진공 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 진공형성단계는,상기 진공챔버 내부 공간의 진공도는 10-3torr, 상기 진공챔버 내부에서 표면 개질을 위한 공간의 진공도는 10-4torr 로 형성하는 과정임을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 표면개질단계는, 연성필름의 일면에 플라즈마를 제공하여 표면을 개질하는 과정임을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 박막형성단계는, 스퍼터링을 실시하기 위한 다수 박막형성기 중에서 하나 이상을 작동시키는 과정임을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 필름냉각단계는, 작동 중인 박막형성기에 대응하는 냉각롤러를 작동시키는 과정임을 특징으로 하는 다층박막 제조장치를 이용한 다층박막 제조방법.
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