KR101648563B1 - 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치 - Google Patents

그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조방법은, 탄소화 촉매를 포함하는 그래핀 성장필름 표면에 그래핀을 형성하는 단계와, 캐리어 필름과 상기 그래핀 성장필름의 상기 그래핀이 형성된 표면이 서로 마주보도록 상기 캐리어 필름 및 상기 그래핀 성장필름을 배치하는 단계와, 상기 그래핀과 상기 캐리어 필름이 달라붙도록 상기 그래핀 성장필름 또는 상기 캐리어 필름 중 적어도 하나를 공압으로 가압하는 가하는 단계와, 상기 그래핀 성장필름을 제거하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조장치는, 캐리어 필름이 감겨져 배치되는 제1릴과, 상기 제1릴에 배치된 캐리어 필름을 풀어 제1위치로 이동시키는 제1이송시스템과, 그래핀 성장필름이 감겨져 배치되는 제2릴과, 상기 제2릴에 배치된 상기 그래핀 성장필름을 풀어 상기 1위치의 상기 그래핀 성장필름에 대면되는 제2위치로 이동시키는 제2이송시스템과, 상기 그래핀 성장필름의 상기 제2릴과 상기 제2위치 사이의 이동경로 상에 배치되며 상기 그래핀 성장필름의 상기 캐리어 필름에 대면하는 면에 그래핀을 형성하는 그래핀 합성챔버와, 상기 제1위치의 상기 캐리어 필름과 제2위치의 상기 그래핀이 달라붙도록 상기 제1위치의 상기 캐리어 필름 또는 제2위치의 상기 그래핀 성장필름 중 어느 하나에 공압을 가하는 제1분사노즐과, 상기 캐리어 필름의 상기 제1위치 이후의 이송경로 상에 배치되며 상기 그래핀 성장필름을 제거하는 그래핀 성장필름 제거부를 구비한다.

Description

그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치 {Method For Manufacturing Graphene Transfer Film And Apparatus For Manufacturing Graphene Transfer Film}
본 발명은 그래핀 전사필름 제조방법 및 이를 수행하기 위한 그래핀 전사필름 제조장치에 관한 것이다.
그래핀(Graphene)은 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결되어 벌집 모양의 2차원 평면 구조를 이루는 물질로서, 그 두께가 매우 얇고 투명하며 전기 전도성이 매우 큰 특성을 가진다. 그래핀의 이러한 특성을 이용하여 그래핀을 투명 디스플레이 또는 휘어질 수 있는 디스플레이에 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있으며, 최근에는 그래핀을 대형으로 합성하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다.
그래핀은 일반적으로 금속촉매를 이용한 화학기상증착법(Chemical vapor deposition)에 의해서 합성되며, 금속촉매의 상부에 형성된다. 이렇게 형성된 그래핀은 사용하고자하는 최종 제품에 따라서 다양한 방법으로 전사되며, 연성회로기판과 같은 기판에 부착된다.
그래핀을 기판에 전사하기 위한 매개체로서 통상적으로 그래핀 전사필름이 사용되는데, 그래핀 전사필름은 캐리어 필름의 일면에 그래핀이 부착된 것이다. 즉 그래핀 전사필름의 그래핀이 형성된 면을 기판에 접촉시켜 그래핀을 기판에 접착시킨 후 캐리어 필름만을 떼어내는 방법으로 그래핀이 기판에 최종적으로 전사된다.
본 발명은 그래핀이 합성된 금속촉매를 포함하는 그래핀 성장필름과 캐리어 필름을 부착하는 과정에서 그래핀이 손상되는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치를 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조방법은, 탄소화 촉매를 포함하는 그래핀 성장필름 표면에 그래핀을 형성하는 단계와, 캐리어 필름과 상기 그래핀 성장필름의 상기 그래핀이 형성된 표면이 서로 마주보도록 상기 캐리어 필름 및 상기 그래핀 성장필름을 배치하는 단계와, 상기 그래핀과 상기 캐리어 필름이 달라붙도록 상기 그래핀 성장필름 또는 상기 캐리어 필름 중 적어도 하나를 공압으로 가압하는 가하는 단계와, 상기 그래핀 성장필름을 제거하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조장치는, 캐리어 필름이 감겨져 배치되는 제1릴과, 상기 제1릴에 배치된 캐리어 필름을 풀어 제1위치로 이동시키는 제1이송시스템과, 그래핀 성장필름이 감겨져 배치되는 제2릴과, 상기 제2릴에 배치된 상기 그래핀 성장필름을 풀어 상기 1위치의 상기 그래핀 성장필름에 대면되는 제2위치로 이동시키는 제2이송시스템과, 상기 그래핀 성장필름의 상기 제2릴과 상기 제2위치 사이의 이동경로 상에 배치되며 상기 그래핀 성장필름의 상기 캐리어 필름에 대면하는 면에 그래핀을 형성하는 그래핀 합성챔버와, 상기 제1위치의 상기 캐리어 필름과 제2위치의 상기 그래핀이 달라붙도록 상기 제1위치의 상기 캐리어 필름 또는 제2위치의 상기 그래핀 성장필름 중 어느 하나에 공압을 가하는 제1분사노즐과, 상기 캐리어 필름의 상기 제1위치 이후의 이송경로 상에 배치되며 상기 그래핀 성장필름을 제거하는 그래핀 성장필름 제거부를 구비한다.
본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치에 의하면, 그래핀과 캐리어 필름을 부착하는 과정에서 그래핀이 손상되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 II 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 III 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 IV 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 V 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 VI 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 그래핀 전사필름 제조장치의 제1분사노즐이 위치한 부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 그래핀 성장필름의 다른 일례를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치의 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 내지 도 6은 도 1의 II 내지 VI부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 7은 도 1의 그래핀 전사필름 제조장치의 제1분사노즐이 위치한 부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1)는 제1릴(100), 제1이송시스템(200), 제2릴(300), 제2이송시스템(400), 그래핀 합성챔버(600), 제1분사노즐(500), 지지블록(900), 그래핀 성장필름 제거부(700) 및 제3릴(800)을 구비한다.
제1릴(100)은 캐리어 필름(T)이 감겨져 배치된다. 캐리어 필름(T)의 소재로는(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylen Terephthalate), 폴리 이미드 필름(Polyimide film), 폴리 우레탄 필름, 유리(glass) 등의 다양한 소재가 사용될 수 있다. 또한 캐리어 필름(T)은 일정한 온도에 이르면 접착력을 잃는 열 박리 필름인 것이 바람직하다.
제1이송시스템(200)은 복수의 롤러(202,204,206)를 구비하며, 제1릴(100)에 감긴 캐리어 필름(T)을 풀어 일 방향으로 이송하는 역할을 한다. 제1이송시스템은 캐리어 필름(T)을 일 방향으로 이동시켜 제1릴(100)로부터 이격된 제1위치(L1)에 위치시킨다. 제1이송시스템(200)의 구체적인 구성은 본 발명의 기술분야의 당업자에게는 통상적인 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제2릴(300)에는 그래핀 성장필름(S)이 감겨져 배치된다. 그래핀 성장필름(S)은 실리콘(silicon)소재 또는 금속소재를 포함하여 형성된다. 본 실시예에서는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 소재의 그래핀 성장필름(S)을 사용하는 것으로 설명한다.
그래핀 성장필름(S)은 표면을 이루는 일면(S1)에 그래핀(G)이 합성될 수 있도록 탄소화 촉매를 포함한다. 탄소화 촉매는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로지움(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 그래핀 성장필름(S)이 구리 소재로 이루어지므로 본 실시예의 그래핀 성장필름(S)은 탄소화 촉매로서 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 포함한다고 할 수 있다.
제2이송시스템(400)은 복수의 롤러(402,404,406)를 구비하며, 제2릴(300)에 감겨있는 그래핀 성장필름(S)을 풀면서 이송시킨다. 제2이송시스템(400)은 그래핀 성장필름(S)이 제1위치(L1)에 위치한 캐리어 필름(T)과 대면되도록, 그래핀 성장필름(S)을 제1위치(L1)의 상측의 제2위치(L2)로 이송시킨다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제2위치(L2)의 그래핀 성장필름(S)과 제1위치(L1)의 캐리어 필름(T)은 서로 마주보게 된다. 제1위치(L1)와 제2위치(L2) 사이의 간격은 수 밀리미터 혹은 그 이하인 것이 바람직하다. 제2이송시스템(400)의 구체적인 구성은 본 발명의 기술분야의 당업자에게는 통상적인 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그래핀 합성챔버(600)는 그래핀 성장필름(S)의 캐리어 필름(T)에 대면하는 일면(S1)에 그래핀(G)을 형성하기 위한 것으로, 그래핀 성장필름(S)의 제2릴(300)과 제2위치(L2) 사이의 이동경로 상에 배치된다. 그래핀 합성챔버(600)는 내부공간을 구비하며, 그래핀 성장필름(S)이 그 내부공간을 통과한다. 그래핀 합성챔버(600)의 내부공간은 수소 기체와 탄화수소 기체를 포함하며, 발열체(610)에 의해서 고온으로 유지된다. 따라서 그래핀 성장필름(S)이 그래핀 합성챔버(600)의 내부공간을 통과하면, 그래핀 성장필름(S)의 표면에는 그래핀(G)이 형성된다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 그래핀 성장필름(S)의 캐리어 필름(T)에 대면하는 일면(S1)에만 그래핀(G)이 형성되는 것으로 설명하나, 캐리어 필름(T)에 대면하는 면(S1)을 포함한 그래핀 성장필름(S)의 양면에 그래핀(G)이 형성될 수도 있다. 그래핀 합성 챔버(600)는 그래핀(G)의 합성을 용이하게 하기 위하여 둘 이상으로 분리되어 구성될 수도 있다 .
제1분사노즐(500)은 공압펌프(510)에 연결되어 공기(A)를 분사하는 것으로, 제1위치(L1)의 하측에 배치되며, 그 분사구는 제1위치(L1)를 향한다. 도 7에 도시된 바와 같이 제1분사노즐(500)은 복수 개로 마련되며, 복수의 제1분사노즐(500)은 캐리어 필름(T)의 이송방향에 교차하는 방향을 따라 동일 간격으로 배열된다. 도 7에 도시된 바와 같이 제1분사노즐(500)이 제1위치(L1)의 캐리어 필름(T)에 공압을 가하면 제1위치(L1)의 캐리어 필름(T)은 제2위치(L2)의 그래핀 성장필름(S)에 달라붙게 된다.
한편, 본 실시예에서는 제1분사노즐(500)이 복수 개로 마련되는 것으로 설명하였으나, 제1분사노즐은 하나로 마련될 수도 있다. 특히 제1분사노즐이 하나로 마련될 경우, 제1분사노즐은 노즐 출구단이 캐리어 필름(T)의 이송방향에 교차하는 방향으로 길게 연장되며 그 폭이 좁게 형성된, 이른바 에어 나이프 형태로 이루어질 수도 있다.
지지블록(900)은 제1분사노즐(500)과 함께 제1위치(L1) 및 제2위치(L2)가 제1분사노즐(500) 사이에 두도록 제2위치(L2)의 상측에 배치된다. 따라서 제1분사노즐(500)과 지지블록(900) 사이의 공간으로 캐리어 필름(T)과 그래핀 성장필름(S)이 지나간다. 지지블록(900)은 제1분사노즐(500)의 공압에 의해서 캐리어 필름(T)과 그래핀 성장필름(S)이 함께 밀려나는 것을 제한하여 캐리어 필름(T)와 그래핀 성장필름(S)이 더욱 효과적으로 접착되도록 한다.
한편 본 실시예에서 제1분사노즐(500)은 캐리어 필름(T)을 향하여 공압을 가하는 것으로 설명하였으나, 제1분사노즐(500)은 그래핀 성장필름(S)을 향하여 공압을 가하도록 배치될 수도 있다.
뿐만 아니라 도 8에 도시된 바와 같이, 지지블록(900) 대신에 제1분사노즐(500)을 바라보도록 배치된 제2분사노즐(502)이 구비될 수 있다. 도 8은 상기 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1)에서 지지블록(900)을 제2분사노즐(502)로 교체한 그래핀 전사필름 제조장치(2)의 개략적인 도면이다. 도 8을 참조하면 제2분사노즐(502)은 제1분사노즐(500)과 함께 상기 제1위치(L1) 및 상기 제2위치(L2)를 사이에 두도록, 제2위치(L2)의 상측에 배치되며 그래핀 성장필름(S)을 향하여 분사구가 배치된다. 따라서 제2분사노즐(502)은 제1분사노즐(500)과 함께 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)을 더욱 밀착시킨다. 제2분사노즐(502)도 제1분사노즐(500)과 마찬가지로 공압펌프(512)에 연결되어 있고, 가열부(522)를 구비한다. 이처럼 제1 및 제2분사노즐(500,502)을 구비한 그래핀 전사필름 제조장치(2)의 경우, 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)를 비접촉적으로 상호 가압할 수 있으므로 그래핀(G)이 캐리어 필름(T)에 전사되는 과정에서 손상되는 것이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.
그래핀 성장필름 제거부(700)는 그래핀 성장필름(S)이 달라붙어 있는 캐리어 필름(T)으로부터 그래핀 성장필름(S)만을 제거하기 위한 것으로, 캐리어 필름(T)의 이동경로 상에서 제1위치(L1)의 이후에 배치된다. 그래핀 성장필름 제거부(700)는 제1위치(L1)를 지나면서 그래핀 성장필름(S)이 부착된 캐리어 필름(T)에 에칭용액을 가하여, 그래핀 성장필름(S)만을 제거해준다. 따라서 그래핀 성장필름 제거부(700)를 지난 캐리어 필름(T)에는 그래핀(G)만이 남아있게 된다.
제3릴(800)은 제1릴(100)에 대응되는 것으로, 제1릴(100)에서 풀어져 제1위치(L1) 및 그래핀 성장필름 제거부(700)를 지난 캐리어 필름(T)이 감겨져 배치된다.
다음으로 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조방법에 관하여 도면을 참고하여 설명한다. 본 실시예에서는 상술한 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
도 10을 참조하면 본 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조방법은,
i.그래핀 성장필름(S)의 일면(S1)에 그래핀(G)을 형성하는 단계(ST10 단계);
ii. 그래핀 성장필름(S)의 그래핀(G)이 형성된 표면(S1)과 캐리어 필름(T)이 서로 마주보도록 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)을 배치하는 단계(ST20 단계);
iii. 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)이 서로 달라붙도록, 캐리어 필름(T)에 공압을 가하는 단계(ST30 단계); 및
iv. 캐리어 필름(T)에 달라붙은 그래핀 성장필름(S)을 에칭하여 제거하는 단계(ST40 단계);를 포함한다.
먼저 그래핀 성장필름(S)의 일면(S1)에 그래핀(G)을 형성한다(ST10 단계).
그래핀 합성챔버(600)에 수소 기체 및 탄화수소 기체를 주입하고, 그 내부공간을 고온으로 유지시켜 둔 상태에서 제2이송시스템(400)을 작동시켜 제2릴(300)의 그래핀 성장필름(S)을 그래핀 합성챔버(600)로 이송한다. 그래핀 성장필름(S)이 그래핀 합성챔버(600)로 이송되면 탄소화 촉매에 의해서 그래핀 성장필름(S)의 일면(S1)을 포함한 표면에 그래핀(G)이 형성된다. 즉 도 2에 도시된 상태의 그래핀 성장필름(S)은 그래핀 합성챔버(600)을 지나면서, 도 3에 도시된 바와 같이 일면(S1)에 그래핀(G)이 형성된다.
다음으로, 그래핀 성장필름(S)의 그래핀(G)이 형성된 표면(S1)과 캐리어 필름(T)이 서로 마주보도록 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)을 배치한다(ST 20 단계).
제2이송시스템(400)을 계속 동작시켜 그래핀 합성챔버(600)를 통과한 그래핀 성장필름(S)을 제2위치(L2)로 이송하고, 제1이송시스템(200)을 동작시켜 캐리어 필름(T)을 제1위치(L1)로 이송한다. 제2이송시스템(400)은 그래핀 성장필름(S)이 제2위치(L2)로 이송될 때, 그래핀 성장필름(S)의 그래핀(G)이 형성된 일면이 캐리어 필름(T)을 바라보도록 구성되어 있다. 그러므로 도 4에 도시된 바와 같이 그래핀 성장필름(S)은 제2위치(L2)로 이송되면서 그래핀(G)이 형성된 일면(S1)이 캐리어 필름(T)을 바라보게 된다. 제1이송시스템 및 제2이송시스템에 의해서 각각 제1위치 및 제2위치로 이송되면, 도 7에 도시된 바와 같이 캐리어 필름(T) 및 그래핀 성장필름(S)의 그래핀(G)이 형성된 일면(S1)이 서로 대면된다.
다음으로 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)이 서로 달라붙도록 캐리어 필름(T)에 공압을 가한다(ST30 단계).
도 7에서 도시된 바와 같이 제1위치(L1)에 캐리어 필름(T)이 위치되고 제2위치(L2)에 그래핀 성장필름(S)이 배치되면, 복수의 제1분사노즐(500)로 캐리어 필름(T)에 공기(A)를 분사하여 공압을 가한다. 제1분사노즐(500)이 가하는 공압에 의해서, 캐리어 필름(T)은 그래핀 성장필름(S) 쪽으로 밀려나 캐리어 필름(T)과 그래핀 성장필름(S)이 서로 달라붙게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 제1위치(L1)를 지난 캐리어 필름(T)에는 그래핀 성장필름(T)이 부착된다. 이때 그래핀(G)에 과도한 압력이 가해지지 않도록 제1분사노즐(500)이 분사하는 공기(A)의 압력을 적절히 조절해준다.
한편, 본 단계(ST30)는 캐리어 필름(T)을 가압하는 공기(A)를 가열하는 단계(ST32 단계)를 더 포함한다. 캐리어 필름(T)에 가해지는 공기(A)를 가열하는 단계를 더 구비할 경우, 공기(A)가 캐리어 필름(T)에 공압을 가함과 동시에 캐리어 필름(T)을 가열하므로 캐리어 필름(T)과 그래핀 성장필름(S)이 더욱 잘 달라붙게 된다.
또한 캐리어 필름(T)이 가열되면 캐리어 필름(T) 및 그래핀(G)의 계면 간의 접촉시 유연성이 증가된다. 따라서 캐리어 필름(T) 또는 그래핀(G)의 표면에 요철, 곡면 또는 패턴이 형성되는 등, 캐리어 필름(T) 또는 그래핀(G)이 다양한 표면 상태를 가지더라도 유연하게 대처할 수 있다.
본 단계(ST32)에서 있어서, 캐리어 필름(T)이 열 박리 필름인 경우에는 공압을 가하는 공기(A)의 온도가 열 박리 필름의 박리온도를 넘지 않도록 한다.
다음으로 그래핀 성장필름(S)을 에칭하여 제거한다(ST40 단계).
제1이송시스템(200)을 계속 동작시켜 제1위치(L1)을 지나 그래핀 성장필름(S)이 접착된 캐리어 필름(T)을 그래핀 성장필름 제거부(700)로 진입시킨다. 그래핀 성장필름 제거부(700)에서는 그래핀 성장필름(S)이 접착된 캐리어 필름(T)에 에칭 용액을 가하여 그래핀 성장필름(S)만을 제거한다. 따라서 캐리어 필름(T)이 그래핀 성장필름 제거부(700)를 통과하면 도 6에 도시된 바와 같이 캐리어 필름(T)의 일면(T1)에는 그래핀(G)만이 남게 된다. 즉 캐리어 필름(T)에 그래핀(G)이 부착된 그래핀 전사필름(F)이 제조되는 것이다. 이와 같이 제조된 그래핀 전사필름(F)은 제1이송시스템(200)에 의해 계속 이송되어 제3릴(800)에 감겨진다.
본 실시예에서 그래핀 성장필름(S)을 제거하는 단계(ST40)는 그래핀 성장필름(S)을 전체적으로 제거하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 그래핀 성장필름(S)을 제거하는 단계(ST40)는 그래핀 성장필름(S)을 소정의 패턴으로 제거하는 단계일 수도있다. 그래핀 성장필름(S)을 소정의 패턴으로 제거하기 위해서는 그래핀 성장필름(S)의 그래핀(G)이 합성된 면(S1)의 반대면에 에칭 레지스트를 패터닝해 줌으로써 원하는 부분만을 에칭으로 제거하면 된다. 이와 같이 그래핀 성장필름(S)을 소정의 패턴으로 제거한 후, 잔존하는 그래핀 성장필름(S)을 그래핀 제거 레지스트로 활용하면, 그래핀 성장 필름(S)이 제거된 부분으로 노출된 그래핀(G)만을 제거할 수 있다. 따라서 그래핀 성장필름(S)과 그래핀(G)이 적층된 패턴을 생성할 수 있으며, 이를 2차적인 전사 공정을 통하여 기판 등에 부착할 수도 있다. 이와 같이 그래핀 성장필름(S) 및 그래핀(G)이 패터닝함으로써, 그래핀(G)을 소정의 패턴으로 기판에 전사할 수 있다.
제3릴(800)에 감겨진 다량의 그래핀 전사필름(F)은 그래핀(G)을 연성회로기판에 전사하는데 사용된다. 즉 그래핀 전사필름(F)의 그래핀(G)이 형성된 면을 연성회로기판에 접촉시키고 캐리어 필름(T)만을 제거해 줌으로써 연성회로기판에 그래핀(G)을 전사할 수 있다. 캐리어 필름(T)으로서 열 박리 필름을 사용할 경우, 캐리어 필름(T)에 열을 가하면 캐리어 필름(T)의 접착력이 제거되므로 손쉽게 캐리어 필름(T)을 그래핀(G)으로부터 분리시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1) 및 그래핀 전사필름 제조방법에 따르면, 공압을 이용하여 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)을 서로 붙여주므로 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)에 고르게 압력이 가해질 수 있고, 그래핀(G)에 가해지는 충격이 효과적으로 감소될 수 있다. 그러므로 그래핀 성장필름(S)과 캐리어 필름(T)을 부착하는 과정에서 그래핀(G)이 손상되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 제1 및 제2위치(L1,L2)의 상하 양측에 제1 및 제2분사노즐(500,502)이 구비한 도 8의 그래핀 전사필름 제조장치(2)의 경우에도, 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)을 공압을 이용하여 비접촉적으로 가압하므로, 그래핀 성장필름(S) 상에 합성된 그래핀(G)이 전사되는 과정에서 손상되거나 그 특성이 저하되는 것이 효과적으로 억제될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1)에 따르면, 공압을 이용하여 캐리어 필름(T)을 비접촉적으로 가압하므로, 그래핀(G), 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)의 두께가 달라지더라도 이에 맞추어 제1분사노즐(500) 및 지지블록(900)의 위치를 재설정해 줄 필요성이 적다. 즉, 한 쌍의 롤러를 이용하여 가압하는 경우에는 그래핀(G)의 합성 상태나 두께, 캐리어 필름(T)의 두께나 특성 등에 따라서 적절한 가압을 위하여 간극 조절이 필요한데 반해, 본 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조장치(1)는 이러한 필요성이 적다. 또한 캐리어 필름(T)의 표면에 요철 또는 패턴 등이 형성되어 있더라도 이에 효과적으로 대처할 수 있다. 도 8에 도시된 그래핀 전사필름 제조장치(2)의 경우도 마찬가지의 장점을 가진다.
한편, 상기 실시예에서 그래핀 성장필름(S)은 구리 소재 또는 니켈 소재로 이루어져 별도의 탄소화 촉매 층을 구비하지 않는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 그래핀 성장필름(S)은 별도의 탄소화 촉매층을 구비할 수도 있다. 예를 들면 그래핀 성장필름(S)은 도 9에 도시된 바와 같이, 실리콘 또는 폴리머 소재의 베이스 필름(M)과, 그 베이스 필름(M)의 표면에 배치되며 구리 등의 탄소화 촉매를 포함하는 탄소화 촉매층(C)을 구비하는 형태로 이루어질 수도 있다.
또한 상기 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조방법에서는 릴에 감겨진 그래핀 성장필름(S) 및 캐리어 필름(T)을 사용하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 본 발명에 따른 그래핀 전사필름 제조방법은 릴을 사용하지 않고 절편의 형태의 그래핀 전사필름 또는 캐리어 필름을 사용하는 경우에도 적용될 수 있다.
또한 상기 실시예에 따른 그래핀 전사필름 제조방법에 있어서, 제1분사노즐(500)로 공압을 가하는 단계는 공기를 가열하는 단계를 더 포함하는데, 공기를 가열하는 단계는 수행되지 않을 수도 있다. 즉 공기를 가열하지 않고 공압만으로 캐리어 필름(T)과 그래핀(G)이 합성된 그래핀 성장필름(S)을 접착시킬 수도 있다.
또한 상기 실시예에서는 에칭에 의한 화학적인 방법으로 그래핀 성장필름(S)을 제거하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 물리적인 방법으로 그래핀 성장필름(S)을 제거할 수도 있다.
또한 상기 실시예에서는 그래핀 전사필름(F)이 제3릴(800)에 감겨지는 것으로 설명하였으나 이와는 달리 그래핀 전사필름(F)은 제3릴에 감겨지지 않고 적절한 길이로 절단된 절편의 형태로 제작될 수도 있다.
이상 본 발명의 일부 실시예에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
1 ... 그래핀 전사필름 제조장치 100 ... 제1릴
200 ... 제1이송시스템 300 ... 제2릴
400 ... 제2이송시스템 500 ... 제1분사노즐
502 ... 제2분사노즐 600 ... 그래핀 합성챔버
700 ... 그래핀 성장필름 제거부 800 ... 제3릴
900 ... 지지블록

Claims (14)

  1. 탄소화 촉매를 포함하는 그래핀 성장필름 표면에 그래핀을 형성하는 단계;
    캐리어 필름과 상기 그래핀 성장필름의 상기 그래핀이 형성된 표면이 서로 마주보도록, 상기 캐리어 필름 및 상기 그래핀 성장필름을 배치하는 단계;
    상기 그래핀과 상기 캐리어 필름이 달라붙도록, 상기 그래핀 성장필름 또는 상기 캐리어 필름 중 적어도 하나에 공압을 가하는 단계; 및
    상기 그래핀 성장필름을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 공압을 가하는 단계는,
    공압을 가하는 공기를 가열하는 단계를 포함하는 그래핀 전사필름 제조방법.
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  9. 캐리어 필름이 감겨져 배치되는 제1릴;
    상기 제1릴에 배치된 캐리어 필름을 풀어, 제1위치로 이동시키는 제1이송시스템;
    그래핀 성장필름이 감겨져 배치되는 제2릴;
    상기 제2릴에 배치된 상기 그래핀 성장필름을 풀어, 상기 1위치의 상기 그래핀 성장필름에 대면되는 제2위치로 이동시키는 제2이송시스템;
    상기 그래핀 성장필름의 상기 제2릴과 상기 제2위치 사이의 이동경로 상에 배치되며, 상기 그래핀 성장필름의 상기 캐리어 필름에 대면하는 면에 그래핀을 형성하는 그래핀 합성챔버;
    상기 제1위치의 상기 캐리어 필름과 제2위치의 상기 그래핀이 달라붙도록, 상기 제1위치의 상기 캐리어 필름 또는 제2위치의 상기 그래핀 성장필름 중 어느 하나에 공압을 가하는 제1분사노즐; 및
    상기 캐리어 필름의 상기 제1위치 이후의 이송경로 상에 배치되며, 상기 그래핀 성장필름을 제거하는 그래핀 성장필름 제거부;를 포함하며,
    상기 제1분사노즐은,
    분사되는 공기를 가열하기 위한 가열부를 더 포함하는 그래핀 전사필름 제조장치.
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