KR100992229B1 - 롤투롤타입의 박막형성장치 - Google Patents

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Abstract

박막 패턴 형성장치는, 마스크 적재부와 상기 마스크 적재부와 개폐가능한 개방구가 마련된 성막공간부를 갖는 진공챔버와, 상기 성막공간부에 배치되며, 시트를 주행시키는 권출롤 및 권취롤과, 증착소스를 수용하여 증착소스를 증발시켜 증착영역 상에 위치한 상기 시트 상에 박막을 증착시키도록 장착된 소스재치부와, 상기 시트 상에 증착하고자 하는 박막의 패턴을 정의하는 패턴을 가지며, 상기 마스크 적재부에 비치된 적어도 하나의 마스크와, 상기 마스크 적재부에서 비치된 적어도 하나의 마스크를 상기 성막공간부의 증착위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성된 마스크 이동부와, 상기 소스재치부에서 상기 마스크로 증발되는 증착소스의 진행을 선택적으로 차폐시키는 셔터부와, 상기 권출롤과 권취롤 사이의 증착영역 상에 위치하여 상기 시트를 지지하기 위한 지지판을 포함한다.

Description

롤투롤타입의 박막형성장치{ROLL-TO-ROLL TYPE THIN FILM FORMATION APPARATUS}
본 발명은 롤투롤 타입의 박막형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤 사이에서 주행하는 시트 상에 원하는 박막 패턴을 형성하기 위한 롤투롤타입의 박막형성장치에 관한 것이다.
디지털 전자제품의 소형화, 다기능화에 따라, 다양한 수동 부품들도 보다 업그레이드되는 기능과 함께 경박단소화되는 추세에 있다. 특히, 캐패시터는 카메라폰, DMB폰, 네비게이션과 같은 휴대용 소형 전자제품에 다량 사용되며, 초박층 및 고적층화와 함께 고용량, 고기능이 더욱 요구된다.
그러나, 기존의 스크린 인쇄 방식으로는 동일 칩 사이즈내에서 고용량을 구현하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하고자 여러 가지 공법이 시도되고 있으며, 이러한 시도 중 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 들 수 있다. 또한, 롤투롤 공정은 플랙서블 기판에서 디스플레이 또는 소자를 구현하는데 있어서도 기존의 배치타 입 공정보다 양산성이 우수하므로 적극 검토되고 있다.
롤투롤타입 박막형성 장치는 시트를 연속적으로 이송하면서 공정을 진행하기 때문에 양산성에서 장점이 있으나, 소자 제작에 필요한 패턴을 형성하기에 어려운 단점이 있다. 롤 상태에서 성막한 후에 절단하여 절단된 시트를 배치하는 방법도 있으나 이 방법은 롤투롤 공정의 양산성과 같은 장점을 살리지 못하므로, 박막패턴의 형성을 반복하고자 할 때는 적용하는데 어려움이 있다. 따라서, 롤과 롤 사이에 위치한 상태에서 박막패턴을 형성하는 기술이 요구된다.
한편, 롤투롤을 이용한 박막패턴의 형성공정에서 마스크 사용에 의해 박막 패턴이 불량해지는 문제가 있다. 예를 들어, MLCC 제조를 위한 롤투롤 박막형성공정에서, 진공 챔버 내에서 전극패턴이 형성된 롤마스크를 통해 박막 Ni와 같은 내부전극을 형성하는 경우에, 전극이 성막되는 동안에 계속적으로 롤이 구동을 하기 때문에 전극 패턴의 번짐현상을 방지하기 어려우며, 이로 인해 칩의 전기적 특성 불량 및 신뢰성에 큰 영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기한 기술적 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 박막패턴의 성막시 발생하는 전극 패턴 번짐 및 분진 발생문제를 해소할 수 있도록 롤에 의해 이동되는 마스크를 사용하는 대신 마스크를 교체 가능하도록 구성된 박막패턴 형성장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,
마스크 적재부와 상기 마스크 적재부와 개폐가능한 개방구가 마련된 성막공간부를 갖는 진공챔버와, 상기 성막공간부에 배치되며, 시트를 주행시키는 권출롤 및 권취롤과, 증착소스를 수용하여 증착소스를 증발시켜 증착영역 상에 위치한 상기 시트 상에 박막을 증착시키도록 장착된 소스재치부와, 상기 시트 상에 증착하고자 하는 박막의 패턴을 정의하는 패턴을 가지며, 상기 마스크 적재부에 비치된 적어도 하나의 마스크와, 상기 마스크 적재부에서 비치된 적어도 하나의 마스크를 상기 성막공간부의 증착위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성된 마스크 이동부와, 상기 소스재치부에서 상기 마스크로 증발되는 증착소스의 진행을 선택적으로 차폐시키는 셔터부와, 상기 권출롤과 권취롤 사이의 증착영역 상에 위치하여 상기 시트를 지지하기 위한 지지판을 포함하는 박막 패턴 형성장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 마스크 적재부에 배치된 적어도 하나의 마스크는 복수의 마스크이며, 상기 마스크 이동부는 상기 복수의 마스크 중 하나를 선택하여 상기 마스크 적재부에서 상기 성막공간부의 증착위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성된다.
삭제
상기 마스크 이동부는, 상기 마스크 적재부에 위치한 마스크 로더와 상기 성막 공간부에 위치한 마스크 리프터를 포함한다. 이 경우에, 상기 마스크 로더는 상기 마스크를 상기 마스크 적재부에서 상기 마스크 리프터로 인도하도록 구성되며, 상기 마스크 리프터는 상기 마스크를 상기 지지판 상에 위치한 시트에 밀착되도록 수직이동하도록 구성될 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 시트는 유전체 그린시트이며, 상기 증착소스는 Ag 또는 Ni인 전극물질일 수 있다. 이와 달리, 상기 시트는 플렉서블 기판일 수 있다.
상기 박막증착은 전자빔(e-beam) 증착, 열 증착, 스퍼터링, 이온빔 증착(Ion-Beam Deposition) 및 펄스 레이저 증착(Pulse Laser Deposition)으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 박막패턴 형성장치는 롤타입의 박막 장비의 장점과 함께 마스크를 동시에 롤 구동하지 않음으로써 패턴의 번짐을 막고 마스크 움직임이 적어 분진 발생을 최소화할 수 있다. 마스크의 용이한 교체를 보장할 수 있도록 카세트 타입을 결합함으로써 패턴 형성의 오류로 인한 불량률을 감소시키고 장기적으로는 제품의 높은 신뢰성 및 수율을 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더욱 상세하 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 박막형성장치를 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 박막 패턴 형성장치(10)는, 마스크 적재부(11a)와 상기 마스크 적재부(11a)와 개폐가능한 개방구(w)가 마련된 분리벽(11c)을 사이에 둔 성막공간부(11a)를 갖는 진공챔버(11)를 포함한다.
박막패턴이 형성될 시트(14)는 권출롤(12a)과 권취롤(12b)에 의해 증착영역을 지나도록 주행된다. 증착영역 아래에는 증착소스(M)를 수용하는 소스재치부(40)가 형성된다. 증착소스(M)는 전극패턴을 형성하기 위한 Ag, Ni와 같은 금속소스일 수 있다. 도1에는 도시되지 않았으나, 전자빔과 같이 시트(14) 표면에 박막이 형성되도록 증착소스(M)를 증발시키는 수단을 포함한다.
본 박막패턴 형성장치는 원하는 증착영역을 제외하고 다른 시트영역 상에 박막 증착을 방지하기 위해서 차단막(S)을 추가로 포함하며, 시트(14)가 원하는 위치로 주행이 완료된 후에는 셔터(22)가 개방되어 박막 증착을 개시할 수 있다.
본 실시형태에서, 박막패턴을 정의하는 패턴이 형성된 마스크(18)는, 마스크 적재부(11a)에 배치된다. 상기 마스크 적재부(11a)는 앞서 설명한 바와 같이 진공챔버의 일부로서, 성막공간부(11b)와 유사한 진공 또는 저압상태의 조건을 갖도록 구성된다. 상기 마스크 적재부(11a)에 위치한 마스크(18)는 마스크 이동부(17)를 이용하여 성막공간부(11b)에서 원하는 위치에 배치될 수 있다.
도1에 도시된 마스크 이동부(17)는 마스크 적재부(11a)에 배치된 마스크 로더형태로 제공되며, 마스크(18)가 장착된 아암부(17b)와 상기 아암부(17b)가 고정된 회전주(17a)로 구성된다.
본 실시형태에서는, 마스크(18)가 장착된 아암부(17b)가 분리벽(11c)의 윈도우(w)를 향하도록 회전주(17a)가 회전하고, 이어 아암부(17b)가 연장되어 원하는 증착위치로 이동될 수 있도록 작동함으로써 마스크의 원하는 이동을 실현할 수 있 다.
본 실시형태와 같이 마스크 적재부(11a)를 별도로 마련하고, 마스크(18)를 마스크 이동부(17)를 이용하여 증착위치로 또는 그 역으로 이동되도록 구성함으로써 롤투롤 박막형성공정에서 수회 반복 사용되는 마스크(18)를 성막공간부(11b)의 진공상태를 해제하지 않고도 용이하게 교체/재활용/수리할 수 있다.
즉, 상기 마스크 적재부(11a)에 이동시키고 분리벽(11c)의 윈도우(w)를 폐쇄함으로써 성막공간부(11b)의 진공상태를 해제하지 않고도 마스크 적재부(11a)에 위치한 마스크(18)에 대한 작업을 진행할 수 있다.
본 실시형태에 따른 박막패턴 형성장치는 MLCC 제조공정 또는 플렉서블 소자를 제조하기 위한 공정에 유용하게 사용될 수 있다. MLCC 제조공정에서, 상기 시트는 유전체 그린시트이며, 상기 증착소스는 Ag 또는 Ni인 전극물질일 수 있다.
이와 유사하게, 상기 시트는 플렉서블 기판을 채용하여 플렉서블 소저의 제조공정으로도 채용할 수 있다..
마스크 적재부에 배치된 마스크는 복수개일 수 있다. 이러한 복수개의 마스크를 선택하여 성막공간부의 원하는 위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성되는 형태로 구현될 수 있다. 이러한 실시형태는 도2 내지 도4에 도시되어 있다.
도2 내지 도4는 각각 마스크 로딩단계/성막 단계/시트이동단계 시에 박막패턴 형성장치의 각 구성요소의 작동을 나타내는 개략도이다.
우선, 도2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 박막 패턴 형성장치(30)는, 마스크 적재부(31a)와 상기 마스크 적재부(31a)와 개폐가능한 개방구(w)가 마련된 분리벽(31c)을 사이에 둔 성막공간부(31b)를 갖는 진공챔버(31)를 포함한다.
박막패턴이 형성될 시트(34)는 권출롤(32a)과 권취롤(32b)에 의해 증착영역을 지나도록 주행된다. 증착영역에는 시트를 지지하기 위한 지지판(36)을 추가로 장착된다. 증착소스(M)를 수용한 소스 재치부(40)는 증착영역 아래에 위치한다. 시트(34)가 원하는 위치로 주행이 완료된 후에는 셔터(32)가 개방되어 박막 증착을 개시할 수 있다.
본 실시형태에서, 박막패턴을 정의하는 패턴이 형성된 마스크(38a-38d)는, 마스크 적재부(31a)에 총 4개가 배치될 수 있다. 마스크 이동부는 마스크 적재부(31a)에 배치된 마스크 로더(37)와 마스크 리프터(39)로 구성된다. 상기 마스크 로더(37)는 상기 마스크(38a-38d) 중 하나를 선택하여 상기 마스크 적재부(31a)에서 상기 마스크 리프터(39) 상에 인도하도록 구성된다. 마스크 로더(37)는 마스크(18)를 장착된 아암부(37b)와 상기 아암부(37b)가 고정된 회전주(37a)로 구성된다.
도2에 도시된 바와 같이 하나의 마스크(38a)를 마스크 로더(37)에 의해 상기 마스크 적재부(31a)에서 성막공간부(31b)에서 원하는 위치에 이송될 수 있다.
즉, 마스크(38a)가 장착된 아암부(37b)가 분리벽(31c)의 윈도우(w)를 향하도록 회전주(37a)가 회전하고, 이어 아암부(37b)가 연장되어 원하는 증착위치로 이동될 수 있도록 작동함으로써 마스크(38a)의 원하는 이동을 실현할 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 마스크 리프터(39)는 상기 인도된 마스크(38a)를 상기 지지판(36) 상에 위치한 시트(34)에 밀착되도록 수직이동시킨다.
이와 같이, 리프터(39)에 의해 시트까지 마스크(38a)가 승강되면 셔터(42)가 개방되어 박막 패턴 형성공정이 실행된다. 상기 마스크(38a)를 상기 지지판(36) 상에 위치한 시트(34)에 밀착되도록 이송시켜 보다 정밀한 박막 패턴형성을 보장할 수 있다.
일 패턴 형성공정이 완료되면, 다음 박막 패턴을 형성하기 위해서 도4에 도시된 바와 같이 리프터(39)를 이용하여 마스크(38a)를 미세하게 하강시킨다. 이 경우에 물론 셔터(42)는 폐쇄되어 시트(34)측으로 증발된 소스가 진행되지 못하도록 한다.
이와 같이, 시트(34)가 마스크(38a)로부터 이격된 상태에서 시트(34)의 다른 패턴형성영역이 지지판(36) 상에 위치하도록 이송이 이루어진다. 시트 이송이 완료되면, 도2에 도시된 상태로 마스크(38a)가 밀착되고 박막 패턴형성공정이 수행되며, 다시 도4와 같이 시트(34)가 이송되는 과정이 반복적으로 수행하여 연속적인 박막패턴 형성공정을 수행한다.
앞서 설명한 바와 같이, 이러한 패턴형성공정이 수십회 반복되면, 마스크 표면에 분진이 심하게 발생되어 정밀한 패턴형성에 큰 장애를 초래할 수 있다. 마스크 교체가 필요할 경우에 성막이 이루어지는 진공챔버는 별도의 마스크 재치부와 마스크 이동수단을 통해서 용이하게 실행될 수 있으며, 본 실시형태와 같이, 5개의 마스크를 적재부에 배치함으로써 5배 정도의 수량에 대한 박막 패턴 형성공정을 연속적으로 실시할 수 있으며, 이를 통해서 원하는 수준의 양산성을 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 박막형성장치를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 박막형성장치(마스크 로딩단계)를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 박막형성장치(성막 단계)를 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 박막형성장치(시트이동단계)를 나타내는 개략도이다.

Claims (7)

  1. 마스크 적재부와 상기 마스크 적재부와 개폐가능한 개방구가 마련된 성막공간부를 갖는 진공챔버;
    상기 성막공간부에 배치되며, 시트를 주행시키는 권출롤 및 권취롤;
    증착소스를 수용하여 증착소스를 증발시켜 증착영역 상에 위치한 상기 시트 상에 박막을 증착시키도록 장착된 소스재치부;
    상기 시트 상에 증착하고자 하는 박막의 패턴을 정의하는 패턴을 가지며, 상기 마스크 적재부에 비치된 적어도 하나의 마스크;
    상기 마스크 적재부에서 비치된 적어도 하나의 마스크를 상기 성막공간부의 증착위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성된 마스크 이동부;
    상기 소스재치부에서 상기 마스크로 증발되는 증착소스의 진행을 선택적으로 차폐시키는 셔터부; 및
    상기 권출롤과 권취롤 사이의 증착영역 상에 위치하여 상기 시트를 지지하기 위한 지지판을 포함하는 박막 패턴 형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 적재부에 배치된 적어도 하나의 마스크는 복수의 마스크이며,
    상기 마스크 이동부는 상기 복수의 마스크 중 하나를 선택하여 상기 마스크 적재부에서 상기 성막공간부의 증착위치로 또는 그 반대로 이송시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 이동부는, 상기 마스크 적재부에 위치한 마스크 로더와 상기 성막 공간부에 위치한 마스크 리프터를 포함하며,
    상기 마스크 로더는 상기 마스크를 상기 마스크 적재부에서 상기 마스크 리프터로 인도하도록 구성되며, 상기 마스크 리프터는 상기 마스크를 상기 지지판 상에 위치한 시트에 밀착되도록 수직이동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시트는 유전체 그린시트이며, 상기 증착소스는 Ag 또는 Ni인 전극물질인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시트는 플렉서블 기판인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 박막증착은 전자빔(e-beam) 증착, 열 증착, 스퍼터링, 이온빔 증착(Ion-Beam Deposition) 및 펄스 레이저 증착(Pulse Laser Deposition)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
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