KR101089968B1 - 박막 패턴 형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치는 시트에 박막 패턴을 성막하도록 상기 시트를 냉각시키는 냉각 드럼; 상기 시트 상에 증착될 박막의 패턴에 대응하는 마스크 패턴을 구비하는 마스크; 상기 마스크를 상기 냉각 드럼을 향하여 이송시키는 다수개의 롤러를 포함하는 이송부; 및 상기 마스크의 패턴 외측에 형성되며, 상기 마스크 형상의 변경 방지를 위해 보강재를 배치하는 형상 유지부;를 포함한다.

Description

박막 패턴 형성장치{THIN FILM FORMATION APPARATUS}

본 발명은 박막 패턴 형성장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 롤 사이에서 주행하는 시트 상에 원하는 박막 패턴을 형성하기 위한 박막 패턴 형성장치에 관한 것이다.

디지털 전자제품의 소형화, 다기능화에 따라, 다양한 수동 부품들도 보다 업그레이드되는 기능과 함께 경박 단소화되는 추세에 있다.

특히, 캐패시터는 카메라폰, DMB폰, 네비게이션과 같은 휴대용 소형 전자제품에 다량 사용되며, 초박층 및 고적층화와 함께 고용량, 고기능이 더욱 요구되며, 이러한 캐패시터에 전극 패턴을 형성시키는 방법으로는 스크린 인쇄방식이 많이 사용된다.

그러나, 기존의 스크린 인쇄 방식으로는 동일 칩 사이즈 내에서 고용량을 구현하는 데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하고자 여러 가지 공법이 시도되고 있으며, 이러한 시도 중 하나로 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 들 수 있다.

여기서, 롤투롤 공정이란 진공 챔버 내에서 전극 패턴이 새겨진 롤형의 마스크를 이용하여 시트에 박막 전극을 성막하는 공법이다. 롤투롤 공정은 플렉서블 기 판에서 디스플레이 또는 소자를 구현하는 데 있어서도 기존의 배치 타입 공정보다 양산성이 우수하므로 적극 검토되고 있다.

그러나, 이러한 롤투롤 공정에서 롤형의 마스크는 이송 경로를 따라 회전하는 데, 이송시키는 롤을 통해 진행하는 마스크가 이송 경로에서 좌우로 흔들리는 이송롤에 의해서 내측으로 휘거나 구겨지는 변형이 일어난다는 문제점이 발생된다.

따라서, 이러한 문제점에 의한 마스크를 통해 전극 패턴이 정확하게 시트에 인쇄되지 못하고, 전극 패턴의 번짐이 생겨 칩의 전기적 특성 불량 및 신뢰성에 큰 악영향을 미치게 된다.

본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 마스크의 사행 및 변형을 방지하므로 시트에 형성되는 패턴의 번짐을 억제할 수 있으며, 이를 통해서 칩의 전기적 특성을 향상시키고 높은 신뢰성 및 수율을 얻는 박막 패턴 형성장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치는 시트에 박막 패턴을 성막하도록 상기 시트를 냉각시키는 냉각 드럼; 상기 시트 상에 증착될 박막의 패턴에 대응하는 마스크 패턴을 구비하는 마스크; 상기 마스크를 상기 냉각 드럼을 향하여 이송시키는 다수개의 롤러를 포함하는 이송부; 및 상기 마스크의 패턴 외측에 형성되며, 상기 마스크 형상 변경 방지를 위해 보강재를 배치하는 형상 유지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 형상 유지부는 상기 마스크에 돌출 형성되며, 상기 이송부는 상기 형상 유지부를 수용하도록 수용 홈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형상장치의 상기 형상 유지부는 상기 패턴의 양측에 다수개가 형성되고 상기 수용 홈은 상기 형상 유지부를 수용하도록 상기 이송부의 양측부에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 형상 유지부는 상기 마스크의 단부에 상기 마스크의 폭 만큼 길게 형성되고, 상기 수용 홈은 상기 형상 유 지부를 수용하도록 상기 이송부의 길이 방향으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 형상 유지부는 바(bar) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 형상 유지부는 육면체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 형상 유지부는 스테인레스 스틸(sus)이나 합금(alloy) 재질로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 이송부는, 상기 냉각 드럼을 향하여 상기 마스크를 진행시키는 내부 이송롤 및, 상기 냉각 드럼에서 외부로 이송되도록 상기 마스크를 진행시키는 외부 이송롤을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 이송부는 상기 마스크에 폭에 대응되고 상기 마스크의 단부에 폭방향으로 형성된 형상 유지부가 걸리는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 안착부는 상기 이송부를 중심으로 약 120도 각도를 이루도록 세 부분으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치의 상기 시트는 유전체 그린시트이며, 상기 증착 소스는 은(Ag) 또는 니켈(Ni)인 전극 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치는 마스크에 형상 유지부가 형성되며 이송부에 상기 형상 유지부에 대응되는 수용 홈이 마련되어 마스크가 이송 시에 사행 및 변형을 방지하므로 시트에 형성되는 패턴의 번짐을 억제할 수 있으며, 이를 통해서 칩의 전기적 특성을 향상시키고 높은 신뢰성 및 수율을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 박막 패턴 형성장치에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 박막 패턴 형성장치는 냉각 드럼(110), 소스 재치부(120), 마스크(130) 및 이송부(140)를 포함한다.

냉각 드럼(110)은 이송 경로를 따라 이송되는 시트(S)에 박막 패턴을 성막하기 위한 성막 공간에 위치하며 상기 시트를 냉각시키게 된다. 이때, 냉각 드럼(110)은 회전 가능하며, 냉각 드럼(110)의 내부에는 냉각액이 흐르는 것을 통해서 온도를 낮추며, 외측에 시트(S)와 직접적인 접촉에 의해서 시트(S)를 냉각시킨다.

냉각 드럼(110)은 이송부(140)의 내부 이송롤(142)과 냉각 드럼(110)에서 외부로 이송되도록 마스크(130)를 진행시키는 외부 이송롤(144) 사이에 배치되며, 그 위치는 소스 재치부(120)와 대응되는 위치이다.

그리고, 냉각 드럼(110)의 주면은 탄성 재질로 구성될 수 있으며, 상기 탄성 재질 부분은 가압에 의해 두께가 감소될 수 있으며, 압력이 해제되면 원래 상태로 복원력을 갖는 재질로 이루어질 수도 있다. 그러나, 냉각 드럼의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 냉각 드럼(110)은 원통형으로 형성되는 것이 바람직하며 이러한 형상은 시트(S)가 이송 경로를 원활하게 이동할 수 있는 효과가 있다.

본 실시예에서 박막 패턴 형성장치는 MLCC 제조 공정 또는 플렉서블 소자를 제조하기 위한 공정에 유용하게 사용될 수 있다. 이때, 시트(S)는 유전체 그린시트이며, 상기 증착 소스는 은(Ag) 또는 니켈(Ni)인 전극 물질인 것을 특징으로 할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 시트는 플렉서블 기판일 수 있다.

소스 재치부(120)는 전자 빔과 같이 시트 표면에 박막이 형성되도록 증착소스(M)를 증발시키는 수단을 포함한다.

이때, 소스 재치부(120)로부터 냉각 드럼(110)을 향하여 증발된 증착 소스가 진행되고 증착이 완료된 후에는 냉각 드럼(110)을 향하지 않도록 그 경로를 차단하기 위한 셔터를 더 포함할 수 있다.

이러한 박막 증착은 전자빔(e-beam)을 이용한 증착에 한정되지 않으며, 열 증착, 스퍼터링, 이온빔 증착(Ion-Beam Deposition) 및 펄스 레이저 증착(Pulse Laser Deposition)으로 구성된 그룹 중에서 하나를 적용하여 박막 증착을 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치에서 마스크를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 마스크(130)는 롤 형상으로 형성되어 이송부(140)를 따라 회전하게 되며, 냉각 드럼(110)에 마련되는 성막 공간을 지나가도록 설계된다.

마스크(130)는 중앙에 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있으며, 상기 패턴은 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

그리고, 마스크(130)에는 박막 패턴에 대응하는 마스크 패턴(132)에 인접하게 위치한 형상 유지부(134)가 형성된다.

형상 유지부(134)는 마스크 패턴(132)의 양측에 다수개가 형성되거나, 단부에 마스크(130)의 폭 만큼 길게 연장되도록 형성된 보강재이다. 그러나, 형상 유지부는 이에 한정되지 않으며 설계자의 의도에 따라 그 위치와 길이를 다양하게 설정하는 것도 가능하다.

이때, 형상 유지부(134)는 그 재질이 스테인레스 스틸(sus)이나 합금(alloy) 재질로 형성되는 보강재를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 마스크(130)가 이송부(140)에 의해서 이송될 때 외부의 환경에 의해서 마스크(130)의 형상이 변형되지 않도록 외부의 힘을 지지할 수 있는 소정의 강도를 가지는 재질이면 모두 가능하다.

또한, 형상 유지부(134)는 육면체 형상으로 형성되며, 마스크(130)의 저면에 부착될 수 있다. 이때, 형상 유지부(134)의 형상은 원통형의 형상으로 형성되는 것도 바람직하다. 따라서, 원통형의 형상 유지부는 마스크(130)와의 접촉 면적이 작으므로 마스크(130)에 접촉하는 데 보다 유리할 수 있다.

결과적으로 이송부(140)에 의해서 마스크(130)가 이동할 때 이송부(140)의 회전에 의해서 마스크(130)가 내측으로 휘거나 그 형상이 변형되는 현상이 발생하는 데, 이러한 형상 유지부(134)는 마스크(130)의 형상 변경을 방지하도록 지지하는 힘을 제공하므로 상기의 문제점을 해결할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치에서 마스크가 이송부에 연결되는 모습을 설명하기 위한 부분 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 이송부(140)는 다수개의 롤러(141)를 포함하고, 다수개의 롤러(141)는 진공 챔버(150) 내에 장착되어 시트 및 마스크(130)를 이송시키는 역할을 한다. 이때, 시트는 마스크(130)와 밀착되도록 위치하며, 마스크(130)의 패턴을 통과하여 증착되기 위한 박막이 마스크(130)와의 접촉면에 형성되게 된다.

그리고, 이송부(140)는 냉각 드럼(110)을 향하여 마스크(130)를 진행시키는 내부 이송롤(142) 및, 냉각 드럼(110)에서 외부로 이송되도록 마스크(130)를 진행시키는 외부 이송롤(144)을 포함한다. 내부 이송롤(142) 및 외부 이송롤(144)은 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 내부 이송롤(142)에는 마스크(130)의 저면에 부착된 형상 유지부(134)에 대응되도록 수용 홈(145)이 형성되는데, 수용 홈(145)은 마스크 패턴(132)의 양측에 형성된 형상 유지부(134)가 내삽될 수 있도록 내부 이송롤(142)의 양측부에 링 형상으로 마련되고, 마스크(130)의 단부에 길게 형성된 형상 유지부(134)에 대응되도록 내부 이송롤(142)의 일면에 길게 형성된다.

그리고, 이송부(140)는 마스크(130)의 폭에 대응되고 마스크(130)의 단부에 폭방향으로 형성된 형상 유지부(134)가 수용홈(145)에 내삽된 상태로 걸리는 안착부(146)를 포함한다. 따라서, 마스크(130)는 이송부(140)의 안착부(146)에 의해 걸린 상태로 안착되므로 이송부(140)가 회전 시에도 마스크(130)가 회전 방향 좌우로 유동 없이 이송 방향을 따라 진행될 수 있다.

또한, 안착부(146)는 상기 이송부를 중심으로 약 120도 각도를 이루도록 세 부분으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 안착부(146)는 이에 한정되는 것이 아니며 설계자의 의도에 따라 다수개가 형성되는 것도 바람직하다.

따라서, 본 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치는 마스크(130)에 형상 유지부(134)가 형성되며 이송부(140)에 형상 유지부(134)에 대응되는 수용 홈(145)이 마련되므로 마스크가 이송 시에 이송부(140)의 흔들림에 의해서 내측으로 휘는 사행 및 변형을 방지할 수 있다.

결과적으로 이러한 사행 및 변형에 의해서 시트에 형성되는 패턴의 번짐을 억제할 수 있으며, 이를 통해서 칩의 전기적 특성을 향상시키고 높은 신뢰성 및 수율을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치에서 마스크를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 패턴 형성장치에서 마스크가 이송부에 연결되는 모습을 설명하기 위한 부분 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110.... 냉각 드럼 120.... 소스 재치부

130.... 마스크 140.... 이송부

Claims (11)

1. 시트에 박막 패턴을 성막하도록 상기 시트를 냉각시키는 냉각 드럼;

   상기 시트 상에 증착될 박막의 패턴에 대응하는 마스크 패턴을 구비하는 마스크;

   상기 마스크를 상기 냉각 드럼을 향하여 이송시키는 다수개의 롤러를 포함하는 이송부; 및

   상기 마스크의 패턴 외측에 형성되며, 상기 마스크 형상의 변경 방지를 위해 보강재를 배치하는 형상 유지부;를 포함하는 박막 패턴 형성장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 상기 마스크에 돌출 형성되며, 상기 이송부에는 상기 형상 유지부를 수용하도록 수용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 상기 패턴의 양측에 다수개가 형성되고 상기 수용 홈은 상기 형상 유지부를 수용하도록 상기 이송부의 양측부에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 상기 마스크의 단부에 상기 마스크의 폭 만큼 길게 형성되고, 상기 수용 홈은 상기 형상 유지부를 수용하도록 상기 이송부에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 원통형의 바(bar) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 육면체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 형상 유지부는 스테인레스 스틸(sus)이나 합금(alloy) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 이송부는,

   상기 냉각 드럼을 향하여 상기 마스크를 진행시키는 내부 이송롤 및, 상기 냉각 드럼에서 외부로 이송되도록 상기 마스크를 진행시키는 외부 이송롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 이송부는,

   상기 마스크에 폭에 대응되고 상기 마스크의 단부에 폭방향으로 형성된 형상 유지부가 걸리는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 안착부는 상기 이송부를 중심으로 약 120도 각도를 이루도록 세 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 시트는 유전체 그린시트이며, 상기 증착 소스는 은(Ag) 또는 니켈(Ni)인 전극 물질인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 형성장치.

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