KR101696532B1 - 층상 구조 물질의 전사 방법, 및 전사 장치 - Google Patents

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Abstract

층상 구조 물질의 전사 장치가 제공된다. 상기 층상 구조 물질의 전사 장치는, 층상 구조 물질(layered structure material)이 박리된 피스(piece)를 갖는 소재가 부착되는 캐리어(carrier), 상기 캐리어를 고정시키는 캐리어 지지부, 및 상기 소재와 마주보도록 기판이 배치되고, 상기 기판을 이동시켜 상기 피스가 상기 기판 상으로 전사될 수 있도록 구성된(configured to) 기판 지지부를 포함한다.

Description

층상 구조 물질의 전사 방법, 및 전사 장치{Method of transfer layered structure material, and transfer apparatus}
본 발명은 층상 구조 물질의 전사 방법, 및 전사 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 접착력이 다른 소재를 이용하여 층상 구조 물질을 전사하는 방법, 및 층상 구조 물질이 박리된 피스를 갖는 소재를 고정시켜 전사하는 전사 장치에 관련된 것이다.
3차원 재료와 다른 2차원 재료의 전기적, 기계적, 물리적 특성으로 인해, 최근 2차원 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 2차원 재료는 저전력 전기 회로, 플렉시블 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에 폭 넓게 활용될 수 있다.
최근 2 차원 계 transition metal dichalcogenides(TMDs) 물질이 활발하게 연구되고 있으나, 2차원 박막을 제조하는 것이 용이하지 않아, 대부분 bulk로부터 박리하여 2차원 박막을 제조하고 있다. 또한, 2 차원 계 재료의 대표적인 예로 그래핀 또한, 개발 초기 당시에는 기계적으로 박리 전사하는 방법으로 실리콘 산화막 상에 형성되었다.
예를 들어, 대한민국 특허 공개공보 10-2012-0052648(출원번호 10-2010-0113905, 출원인 삼성테크윈)에는, 열 박리 필름에 부착된 그래핀을 전사 대상 필름에 전사하는 과정에서 그래핀이 손상되거나 품질이 저하되는 것을 방지하기 위해, 열 박리 필름과 전사 대상 필름을 예열하고, 예열된 열 박리 필름을 재 가열하는 그래핀 전사 방법이 개시되어 있다.
대한민국 특허 공개공보 10-2012-0052648
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성을 갖는 층상 구조 물질의 전사 방법 및 전사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 수율이 향상된 층상 구조 물질의 전사 방법 및 전사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 육안으로 제어 가능한 층상 구조 물질의 전사 방법 및 전사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기판 오염을 최소화시킬 수 있는 층상 구조 물질의 전사 방법 및 전사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 층상 구조 물질의 전사 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질의 전사 장치는, 층상 구조 물질(layered structure material)이 박리된 피스(piece)를 갖는 소재가 부착되는 캐리어(carrier), 상기 캐리어를 고정시키는 캐리어 지지부, 및 상기 소재와 마주보도록 기판이 배치되고, 상기 기판을 이동시켜 상기 피스가 상기 기판 상으로 전사될 수 있도록 구성된(configured to) 기판 지지부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소재는, 상기 캐리어와 부착된 제2 면, 및 상기 피스가 부착된 제2 면을 가지고, 상기 기판 지지부는 상기 캐리어 아래에 배치되어, 상기 기판의 상부면이 상기 소재의 상기 제2 면과 마주볼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판 지지부는, 지면(ground)에 평행한 제1 방향, 지면에 평행하고 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향, 및 상기 제1 및 제2 방향들에 수직한 제3 방향으로 상기 기판을 이동시키도록 구성되고, 상기 기판의 상부면에 대한 법선을 회전축으로 상기 기판을 회전시키도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 캐리어는, 상기 소재가 부착되고 투명한 소재 부착부, 및 상기 소재 부착부와 결합되고, 상기 캐리어 지지부에 의해 고정되는 평판부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질의 전사 장치는, 상기 소재 부착부 상에 배치된 현미경을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 층상 구조 물질의 전사 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질의 전사 방법은, 층상 구조 물질(layered structure material)을 준비하는 단계, 상기 층상 구조 물질에 제1 소재를 접착시켜, 상기 층상 구조 물질이 기계적으로 박리된 피스(piece)를 상기 제1 소재로 전사하는 단계, 상기 제1 소재보다 낮은 접착력을 갖는 제2 소재를 상기 제1 소재에 접착시켜, 상기 피스를 상기 제2 소재로 전사하는 단계, 및 상기 제2 소재에 전사된 상기 피스를 기판 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소재에 전사된 상기 피스를 상기 기판 상에 전사하는 단계는, 상기 피스가 전사된 상기 제2 소재를 고정시키는 단계, 및 상기 기판을 움직여, 상기 기판과 상기 제2 소재를 접착시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소재는 투명할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소재는 스카치 테이프를 포함하고, 상기 제2 소재는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질이 박리되어, 상기 제1 소재로 복수의 상기 피스가 전사되는 경우, 상기 복수의 피스 중에서, 일부가 상기 제2 소재로 전사되고, 나머지 일부는, 상기 제1 소재에 잔존될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치는, 층상 구조 물질이 박리된 피스를 갖는 소재가 부착되는 캐리어, 상기 캐리어를 고정하는 캐리어 지지부, 및 기판을 이동시켜 상기 기판 상으로 상기 피스가 전사되도록 구성된 기판 지지를 포함할 수 있다. 상기 피스가 부착된 상기 소재가 고정된 상태에서 상기 기판에 이동되어 상기 소재와 접촉되고, 이로 인해, 상기 피스가 상기 기판으로 전사될 수 있다. 이에 따라, 전사 수율이 향상된 고 신뢰성의 층상 구조 물질의 전사 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법은, 상기 층상 구조 물질에 제1 소재를 접착시켜 상기 층상 구조 물질이 기계적으로 박리된 피스를 상기 제1 소재에 접착시키는 단계, 상기 제1 소재보다 낮은 접착력을 갖는 제2 소재로 상기 피스를 전사하는 단계, 및 상기 제2 소재에 부착된 상기 피스를 상기 기판으로 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 층상 구조 물질이 용이하고 안정적으로 상기 기판으로 전사될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치에 포함된 캐리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법으로 제조된 hBN 2차원 물질의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법을 이용하여 제조된 전자 소자를 설명하기 위한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치에 포함된 캐리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치는, 캐리어(110, carrier), 상기 캐리어(110)를 지지하는 캐리어 지지부(115), 기판 지지부(120), 현미경(130), 카메라(140), 제어부(150), 및 램프부(160)를 포함할 수 있다.
상기 캐리어(110)에 피스(212, piece)를 갖는 소재(210)가 부착될 수 있다. 상기 피스(212)는 층상 구조 물질(layered structure material)이 박리된 것일 수 있다. 상기 피스(212)는 상기 소재(210)에 접착되어, 지면(ground)를 향하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 소재(210)가, 상기 캐리어(110)와 접촉하는 제1 면, 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하는 경우, 상기 피스(212)는 상기 제2 면에 부착될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소재(210)는 투명한 물질(예를 들어, PDMS)일 수 있다.
상기 캐리어(110)는, 소재 부착부(112) 및 상기 소재 부착부(112)와 결합된 평판부(114)를 포함할 수 있다. 상기 소재 부착부(112)의 일면, 다시 말하면, 지면과 마주보는 일면에 상기 소재(210)가 부착될 수 있다. 상기 소재 부착부(112)는 투명한 소재(예를 들어, 유리)로 형성될 수 있다. 상기 평판부(114)는 상기 소재 부착부(112)를 둘러싸고, 상기 캐리어 지지부(115)와 결합되어 고정될 수 있다.
상기 기판 지지부(120) 상에 기판(220)이 배치될 수 있다. 상기 기판 지지부(120)는 상기 캐리어(110) 아래에 배치되어, 상기 기판(220)의 상부면이 상기 소재(210)의 상기 제2 면과 마주볼 수 있다.
상기 기판 지지부(120)는 상기 기판(220)을 이동시켜, 상기 소재(210)의 상기 제2 면 상에 부착된 상기 피스(212)가 상기 기판(220)의 상기 상부면 상으로 전사되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 기판 지지부(120)는, 제1 내지 제3 위치 조절부들(122, 124, 126), 및 회전부(128)를 포함할 수 있다. 상기 제1 위치 조절부(122)는, 지면에 평행한 제1 방향(도 1에서 X 축 방향)으로 상기 기판(220)을 이동시킬 수 있다. 상기 제2 위치 조절부(124)는, 지면에 평행하고 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향(도 1에서 Y축 방향)으로 상기 기판(220)을 이동시킬 수 있다. 상기 제3 위치 조절부(126)는, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한(perpendicular) 제3 방향(도 1에서 Z축 방향)으로 상기 기판(220)을 이동시킬 수 있다. 상기 회전부(128)는 상기 기판(220)의 상기 상부면에 대한 법선을 회전축으로 상기 기판(220)을 회전시킬 수 있다.
상기 현미경(130)은 상기 카메라(140)와 연결되고, 상기 캐리어(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 현미경(140)은, 위로 연장하는 수직 지지대(132), 및 상기 수직 지지대(132)에서 지면과 평행하게 연장하는 수평 지지대(134)에 고정될 수 있다. 상기 수평 지지대(134)는 높이 조절부(136)에 의해 상기 제3 방향으로 상기 현미경(130)을 이동시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 현미경(130)은 대물 광학 현미경일 수 있다.
상기 현미경(130)의 일단이 램프부(160)와 연결될 수 있다. 상기 램프부(160)는 상기 소재(210)를 향하여 광을 조사할 수 있다.
상기 카메라(140)는 상기 제어부(150)와 연결될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 소재 부착부(112) 및 상기 소재(210)가 투명한 물질로 형성되는 경우, 사용자는, 상기 현미경(130) 및 상기 카메라(140)를 통해, 상기 피스(212)가 상기 기판(220) 상으로 전사되는 과정을 육안으로 관찰하면서, 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 피스(212)를 갖는 상기 소재(210)는 상기 캐리어(110)에 부착되고, 상기 캐리어(110)는 상기 캐리어 지지대(115)에 고정된 상태에서, 상기 기판(220)이 상기 기판 지지대(120)에 의해 이동되어, 상기 피스(212)가 상기 기판(220)으로 전사될 수 있다. 이에 따라, 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스(212)가 상기 기판(220)으로 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다.
만약, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 피스(212)를 갖는 상기 소재(210)가 이동되어, 상기 기판(220)으로 전사되는 경우, 상기 피스(212)를 갖는 상기 소재(210)가 이동되는 과정에서 발생되는 진동으로 인해, 상기 피스(212)를 상기 기판(220) 전사하기 용이하지 않다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스(212)가 부착된 상기 소재(210)가 고정된 상태에서, 상기 피스(212)가 전사될 상기 기판(220)이 이동하여 상기 소재(210)와 접촉될 수 있다. 이에 따라, 층상 구조 물질의 전사 수율이 향상된 고신뢰성의 층상 구조 물질의 전사 장치가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법이 도 3을 참조하여 설명된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 층상 구조 물질이 준비된다(S110). 예를 들어, 상기 층상 구조 물질은, 그래핀, hBN, 또는 TMDs 등과 같이, 반데르발스 결합을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 층상 구조 물질에 제1 소재를 접착시켜, 상기 층상 구조 물질이 기계적으로 박리된 피스가 상기 제1 소재로 전사될 수 있다(S120). 일 실시 예에 상기 제1 소재의 adhesion to steel은 1.5~3.5 N/cm(based on ASTM D-3300 standard)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소재는 스카치 테이프(scotch tape)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질이 기계적으로 박리된 상기 피스를 상기 제1 소재로 전사하는 단계는, 수작업으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질이 박리되어, 상기 제1 소재로 복수의 상기 피스가 전사될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 소재에 상기 복수의 피스가 부착될 수 있다.
제2 소재를 상기 제1 소재에 접착시켜, 상기 피스가 상기 제2 소재로 전사될 수 있다(S130). 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소재는 투명할 수 있다. 상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 낮은 접착력을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소재의 holding force는 4~9N(based on ASTM standard)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소재는 PDMS일 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 제1 소재에 상기 복수의 피스가 부착되어 있는 경우, 상기 복수의 피스 중에서, 일부는 상기 제2 소재로 전사되고, 나머지 일부는 상기 제1 소재에 잔존될 수 있다.
상기 제2 소재에 전사된 상기 피스는 기판 상으로 전사될 수 있다(S140). 상기 제2 소재에 전사된 상기 피스를 상기 기판 상으로 전사하는 단계는, 상기 피스가 전사된 상기 제2 소재를 고정시키는 단계, 및 상기 기판을 움직여 상기 기판과 상기 제2 소재를 접착시켜, 상기 피스를 상기 기판으로 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소재에 부착된 상기 피스를 상기 기판 상으로 전사하는 단계는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 층상 구조 물질의 전사 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법은, 상기 층상 구조 물질에 상기 제1 소재를 접착시켜 상기 제1 소재로 상기 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스를 전사하는 단계, 상기 제1 소재와 상기 제2 소재를 접착시켜 상기 제2 소재로 상기 피스를 전사하는 단계, 상기 피스를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 캐리어(110)의 소재 부착부(112)에 부착하는 단계, 및 상기 기판을 상기 기판 지지대(120)에 배치시킨 후 상기 기판 지지대(120)를 이동시켜 상기 제2 소재에 부착된 상기 피스를 상기 기판으로 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 층상 구조 물질은 접착력이 상대적으로 높은 상기 제1 소재로 전사된 후, 접착력이 상대적으로 낮은 상기 제2 소재로 전사되고, 이후, 상기 제2 소재에서 상기 기판으로 전사될 수 있다. 이로 인해, 상기 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스는 상기 기판으로 안정적으로 전사될 수 있다.
만약, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 층상 구조 물질에 상대적으로 접착력이 높은 상기 제1 소재를 접착시켜 상기 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스를 상기 제1 소재로 전사한 후, 상기 제1 소재에 부착된 상기 피스를 상기 기판으로 바로 전사하는 경우, 상기 제1 소재의 높은 접착력으로 인해 상기 기판으로 전사하는 것이 용이하지 않다. 또한, 전사 후 상기 기판 상에 접착 물질이 잔존되어, 상기 기판이 오염될 수 있다.
또한, 만약, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 층상 구조 물질에 상대적으로 접착력이 낮은 상기 제2 소재를 접착시켜 상기 층상 구조 물질이 박리된 상기 피스를 상기 제2 소재로 전사하는 경우, 상기 제2 소재의 낮은 접착력으로 인해, 상기 층상 구조 물질로부터 상기 피스를 박리하는 것이 용이하지 않다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 접착력이 점차적으로 낮아지는 소재들을 이용하여 복수회 전사 공정이 수행되어, 상기 층상 구조 물질이 상기 기판 상으로 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예에서, 상기 층상 구조 물질이, 접착력이 상대적으로 높은 상기 제1 소재, 및 접착력이 상대적으로 낮은 상기 제2 소재에 의해 순차적으로 전사되는 것으로 설명하였으나, 접착력이 다른 3개 이상의 소재를 이용하여 상기 층상 구조 물질을 상기 기판 상으로 전사할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법을, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 이용하여 수행한 실험 결과가 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법으로 제조된 hBN 2차원 물질의 사진이다. 구체적으로, 도 4의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법으로 전사된 hBN 피스이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따른 전사 방법으로 전사된 hBN 피스이다.
도 4를 참조하면, 층상 구조 물질로 bulk hBN, 상대적으로 접착력이 높은 제1 소재로 길이 15cm 넓이 1.5cm인 스카치 테이프, 상대적으로 접착력이 낮은 제2 소재로 1cm X 1cm의 PDMS를 준비하였다.
스카치 테이프를 복수회 bulk hBN과 접촉시켜 피스들을 박리하였다. 상기 피스들이 접착된 스카치 테이프와 PDMS를 접촉시켜 손으로 고르게 눌러주어, 스카치 테이프에 부착된 상기 피스들을 PDMS로 전사하였다.
이후, 상기 PDMS에 부착된 상기 피스들을, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 이용하여, 기판 상으로 전사하였다. 구체적으로, 상기 피스가 부착되지 않은 면이 캐리어의 소재 부착부와 접촉되도록, 상기 PDMS를 캐리어에 부착하였다. 이후, 상기 기판이 배치된 기판 지지대를 이동시켜, 상기 PDMS에 부착된 상기 피스들을 상기 기판 상으로 전사시켰다.
상술된 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예로, 상기 스카치 테이프로 상기 피스들을 전사한 후, 상기 스카치 테이프와 상기 기판을 접촉시켜, 상기 기판으로 상기 피스들을 전사하였다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 경우, hBN 피스 외에 다른 잔여물이 상기 기판 상에 없는 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따른 경우, hBN 피스 주위에 접착 잔여물(도 4의 (b)에서 점선으로 표시된 사각형)이 다수 존재하고 있음을 확인할 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 실시 예에 따라, 접착력이 상대적으로 높은 제1 소재를 이용하여 층상 구조 물질을 박리하고, 상기 제1 소재에서 상기 제1 소재보다 접착력이 상대적으로 낮은 제2 소재로 상기 층상 구조 물질을 전사한 후, 상기 제2 소재에서 상기 기판으로 상기 층상 구조 물질을 재 전사하는 것이, 상기 기판의 오염을 최소화시키고 수율을 향상시킬 수 있는 전사 방법임을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법을 이용하여 제조된 전자 소자를 설명하기 위한 것이다.
도 5를 참조하면, 층상 구조 물질로 bulk MoS2, 제1 소재로 상대적으로 접착력이 높은 스카치 테이프, 제2 소재로 상대적으로 접착력이 낮은 PDMS를 준비하였다. 이후, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 이용하여, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법으로, MoS2를 금 전극 위에 전사하였다.
도 5의 (a)는 후면 게이트 전극을 갖는 2단자의 전계 효과 전자 소자를 제조한 것이고, 도 5의 (b)는 후면 게이트 전극을 갖는 다중 전극의 전자 소자를 제조한 것이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 장치를 이용하여, 본 발명의 실시 예에 따른 층상 구조 물질의 전사 방법으로 MoS2 2차원 물질을 정확하게 금 전극 위에 전사한 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110: 캐리어
115: 캐리어 지지부:
120: 기판 지지부
130: 현미경
140: 카메라
150: 제어부
160: 램프부

Claims (10)

  1. 층상 구조 물질(layered structure material)이 박리된 피스(piece)를 갖는 소재가 부착되는 캐리어(carrier);
    상기 캐리어를 고정시키는 캐리어 지지부; 및
    상기 소재와 마주보도록 기판이 배치되고, 상기 캐리어 지지부에 의해 상기 소재가 부착된 상기 캐리어가 고정된 상태에서 상기 기판이 상기 캐리어 지지부를 향하여 이동되는 방법으로 상기 피스가 상기 기판 상으로 전사될 수 있도록 구성된(configured to) 기판 지지부를 포함하는 층상 구조 물질의 전사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 소재는, 상기 캐리어와 부착된 제2 면, 및 상기 피스가 부착된 제2 면을 가지고,
    상기 기판 지지부는 상기 캐리어 아래에 배치되어, 상기 기판의 상부면이 상기 소재의 상기 제2 면과 마주보는 것을 포함하는 층상 구조 물질의 전사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    지면(ground)에 평행한 제1 방향, 지면에 평행하고 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향, 및 상기 제1 및 제2 방향들에 수직한 제3 방향으로 상기 기판을 이동시키도록 구성되고,
    상기 기판의 상부면에 대한 법선을 회전축으로 상기 기판을 회전시키도록 구성되는 것을 포함하는 층상 구조 물질의 전사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 캐리어는,
    상기 소재가 부착되고 투명한 소재 부착부; 및
    상기 소재 부착부와 결합되고, 상기 캐리어 지지부에 의해 고정되는 평판부를 포함하는 층상 구조 물질의 전사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 소재 부착부 상에 배치된 현미경을 더 포함하는 층상 구조 물질의 전사 장치.
  6. 층상 구조 물질(layered structure material)을 준비하는 단계;
    상기 층상 구조 물질에 제1 소재를 접착시켜, 상기 층상 구조 물질이 기계적으로 박리된 피스(piece)를 상기 제1 소재로 전사하는 단계;
    상기 제1 소재보다 낮은 접착력을 갖는 제2 소재를 상기 제1 소재에 접착시켜, 상기 피스를 상기 제2 소재로 전사하는 단계; 및
    상기 제2 소재에 전사된 상기 피스의 위치가 고정된 상태에서, 기판이 상기 제2 소재를 향하여 이동되는 방법으로, 상기 피스가 상기 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 층상 구조 물질의 전사 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 소재에 전사된 상기 피스를 상기 기판 상에 전사하는 단계는,
    상기 피스가 전사된 상기 제2 소재를 고정시키는 단계; 및
    상기 기판을 움직여, 상기 기판과 상기 제2 소재를 접착시키는 단계를 포함하는 층상 구조 물질의 전사 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 소재는 투명한 것을 포함하는 층상 구조 물질의 전사 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 소재는 스카치 테이프를 포함하고,
    상기 제2 소재는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 층상 구조 물질의 전사 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 층상 구조 물질이 박리되어, 상기 제1 소재로 복수의 상기 피스가 전사되는 경우,
    상기 복수의 피스 중에서, 일부가 상기 제2 소재로 전사되고, 나머지 일부는, 상기 제1 소재에 잔존되는 것을 포함하는 층상 구조 물질의 전사 방법.
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