KR102289909B1 - 벨로우즈 유닛을 사용한 진공 분위기 2차원 물질 전사 장치 - Google Patents

벨로우즈 유닛을 사용한 진공 분위기 2차원 물질 전사 장치 Download PDF

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류희제
권준영
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치는 진공이나 가스 분위기 조절이 가능한 챔버 내에서 2차원 물질의 전사를 함으로써, 수분이나 탄화수소 등의 불순물이 2차원 물질의 이종 접합 계면에 존재하는 것을 방지하여 제조되는 2차원 물질 구조체의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 수분이 있는 경우 전사가 불가능한 2차원 물질의 전사가 가능하다. 나아가 챔버의 관측창을 통해 광측유닛으로 전사과정을 관측할 수 있고, 동시에 스테이지의 상하좌우전후 거동 및 회전거동을 제어가능하도록 구성함으로써 2차원 물질의 전사 위치를 정확하게 제어하고, 나아가 결정립의 각도를 제어하여 제조되는 2차원 구조체의 물성 제어 및 품질 향상이 가능하다는 장점이 있다.

Description

벨로우즈 유닛을 사용한 진공 분위기 2차원 물질 전사 장치 {Bellows unit based vacuum environment transfer stage for 2D materials}
본 발명은 벨로우즈 유닛을 사용한 진공 분위기 2차원 물질 전사 장치에 관한 것으로서, 2차원 물질을 전사하는 과정을 진공 분위기에서 수행하되 동시에 현미경과 같은 광측유닛으로 전사 과정을 관측하면서 진행할 수 있는 2차원 물질 전사장치에 관한 것이다.
2차원 물질이란 원자층과 원자층 사이가 분자간힘(van der Waals Force: vdW Force)에 의해 결합되어 있는 물질을 의미한다. 층과 층 사이에 다른 vdW 힘 외에 다른 화학적 결합이 없어 원자 단위로 단층 내지 수층의 매우 얇은 두께로 안정적으로 존재가능하다는 특징이 있다. 이처럼 수나노미터 또는 그 이하 수 준의 두께에 의해 종래의 벌크한 재료들에서 볼 수 없었던 새로운 기계적, 전기적, 화학적, 광학적 특성을 나타낸다. 더욱이 얇은 두께로 인해 2차원 물질은 투명성과 유연성을 가진다는 장점이 있다.대표적인 2차원 물질로는 그래핀, 전이금속 칼코겐화합물, 흑린 등 이 있다.
2차원 물질을 이용한 장치 등을 구현할 경우 제조과정에서 전사(transfer) 공정이 자주 이용된다. 전사 공정이란 2차원 물질을 3차원 기판이나 다른 2차원 물질로 이동시키는 것이다.
이처럼 2차원 물질을 전사시켜 2차원 물질 기반 이종접합 구조를 제작하는 경우, 다양한 부산물들이 이종접합 계면 사이에 갇히는 현상이 발생한다. 이종접합 계면에 갇힌 부산물들은 이종접합 구조 제작을 통한 물리적 현상 이용에 장애가 된다. 즉, 2차원 물질의 이종접합 계면 사이에 수분이나 탄화수소 등의 불순물이 포집되는 것이다.
지금까지 2차원 물질을 전사하는 기술은 다양한 고분자 지지층을 사용하여 2차원 물질을 이동시키고, 대면적으로 전사시키는 방법에 집중되었다. 하지만 전사 공정에서 나타나는 상술한 계면 특성 저하 부분을 개선하는 기술은 부족하다.
본 발명의 일 목적은 2차원 물질의 전사과정에서 이종 접합의 계면에 불순물이 위치하여, 2차원 물질의 이종접합 계면의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 2차원 물질 전사 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 2차원 물질의 전사과정에서 2차원 물질의 결정립의 각도를 제어함으로써 보다 더 높은 품질의 2차원물질 구조체를 제작할 수 있는 2차원 물질 전사 장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치는 밀폐된 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며, 전사될 2차원 물질이 놓여지는 플레이트를 포함하는 스테이지; 상기 플레이트와 연결된 축을 제어함으로써, 상기 플레이트의 상하좌우전후거동을 제어하는 스테이지 제어유닛; 및 상기 스테이지와 상기 스테이지 제어유닛의 사이를 연결하는 벨로우즈 유닛;을 포함한다. 이때, 상기 벨로우즈 유닛은, 상기 축을 감싸는 주름관 형태이며, 일 단부는 상기 챔버에 결합되고, 타 단부는 상기 스테이지 제어유닛에 결합되는 벨로우즈 커버를 포함하고, 상기 벨로우즈 커버는 상기 스테이지 제어유닛를 상기 플레이트의 상하좌우전후 거동시킬 경우에 그 거동에 따라서 변형됨으로써 상기 챔버 내부의 밀폐성이 유지된다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고, 상기 하우징의 하면에는 상기 축이 지나는 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고, 상기 상부 커버에는 관측창이 설치되며, 상기 챔버의 상부에는 전사 과정을 상기 관측창을 통해 확인할 수 있는 관측 유닛이 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스테이지는, 상기 플레이트 상부에 설치되는 가열유닛을 더 포함하고, 상기 가열유닛은 2차원 물질의 전사과정에서 2차원 물질의 온도를 조절하는 것을 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고, 상기 하우징에는 "ㄱ" 형태의 고분자 지지층용 지그가 설치되고, 상기 고분자 지지층용 지그는 고분자 지지층을 가열유닛의 상부의 일 위치에 고정시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 일측에는 상기 챔버 내의 기체 상태를 조절하기 위한 가스출입구가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스테이지 제어유닛은 상기 축을 회전시킴으로써 상기 플레이트를 회전시키는 회전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 축의 하부에는 마그네틱 씰이 설치되며, 상기 마그네틱 씰에 의해 상기 축의 회전 거동시에도 상기 챔버의 밀폐성이 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치는 챔버 내에서 2차원 물질의 전사가 이루어진다. 따라서 2차원 물질의 전사 과정이 수행되는 공기 분위기를 조절할 수 있으며, 특히 챔버 내의 분위기를 진공상태로 하여 수분이나 탄화수소 등의 불순물이 2차원 물질의 이종 접합 계면에 존재하는 것을 방지하여 제조되는 2차원 물질 구조체의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 챔버의 관측창을 통해 광측유닛으로 전사과정을 관측할 수 있고, 동시에 스테이지가 회전가능하도록 구성함으로써 2차원 물질의 결정립의 각도를 제어하는 것이 가능하다. 따라서 이종접합 계면에서 서로 접합되는 2차원 물질들의 결정립의 각도를 조절하여 제조되는 2차원 물질의 물성의 조절이 가능하다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1의 2차원 물질 전사 장치의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 관측유닛과 챔버를 도시한 개략적 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 챔버의 상부 커버를 개방한 상태에서 챔버 내부의 개략적 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 벨로우즈 유닛을 개략적 사시도이며, 도 6은 벨로우즈 유닛의 개략적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치를 이용하여 전사 공정을 수행하는 것을 설명하는 개략적 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치를 이용하여 2차원 물질을 전사하는 전사 공정의 각 단계를 도시한 참고도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1의 개략적 단면도이다. 또한, 도 3 내지 6에는 본 발명의 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치의 각 구성의 도면이다.
이하, 도 1 내지 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)의 각 구성 및 동작, 그리고 효과에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)는 관측유닛(10), 챔버(20), 벨로우즈 유닛(30), 스테이지(4) 및 스테이지 제어유닛(50) 및 로 구성된다.
관측유닛(10)은 현미경일 수 있다. 관측유닛(10)은 챔버(20)의 상부커버(20b)에 설치된 관측창(25)을 통해 2차원 물질의 전사 과정을 측정한다.
관측유닛(10)이 현미경인 경우 렌즈(11), 여러 종류의 렌즈(11)를 회전시켜 대상을 촬영하는 렌즈(11)를 바꿀 수 있는 터렛(12), 렌즈(11)의 대상에 대한 X, Y, Z방향의 변위를 조절할 수 있는 레버(13) 및 렌즈(11)를 통해 관측한 대상에 관한 이미지를 제공하는 이미지 센서(14)를 구비한다. 렌즈(11)는 관측창(25)을 통해 2차원 물질의 전사 과정을 관측하므로, 관측창(25)의 굴절률을 감안하여 렌즈(11)의 종류가 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 터렛(12)에 다양한 배율의 렌즈(11)를 설치함으로써, 관측의 자유도를 향상시킬 수 있다.
관측유닛(10)의 아래에는 챔버(20)가 위치한다. 즉, 관측유닛(10)의 렌즈(11)가 챔버(20) 내부를 관측창(25)을 통해 관측할 있도록 챔버(20)가 위치하는 것이다.
챔버(20)는 하우징(20a)과 상부커버(20b)로 구성되며, 하우징(20a)과 상부커버(20b)가 닿는 면에는 오-링(21)이 설치되어 챔버(20) 내부를 밀폐시킬 수 있다. 상부커버(20b)에는 관측창(25)이 설치된다. 관측창(25)은 투명하여 관측유닛(10)을 통해 전사과정을 관측할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 관측창(25)은 유리로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
챔버(20)의 외측, 예컨대 하우징(20a)에는 진공도 센서(23)와 가스 출입구(22)가 연결된다. 진공도 센서(23)는 챔버(20) 내부의 압력을 측정하여 진공도를 평가하는 것이며, 가스 출입구(22)에는 로터리 펌프나 가스 조절기가 연결되어 챔버(20) 내부를 진공으로 만들거나 목적하는 가스 분위기(예컨대, 질소, 아르곤 등)으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)는 전사 과정에서 2차원 물질의 이종 접합 계면에 수분이나 탄화수소 등의 불순물이 위치하는 것을 방지하기 위해 전사 과정이 진행되는 동안 챔버(20)의 내측을 진공분위기로 유지할 수 있다. 구체적으로 0.2 torr 이하의 진공도에서는 대기중 불순물 영향을 대부분 제거한 상태에서 전사를 진행하 수 있다. 본 발명에서는 로터리 펌프를 사용하여 중진공도 (~ 10-3 torr)까지 진공도 제어가 가능하다. 나아가 터보 펌프를 사용하고, 챔버와 벨로우즈 유닛의 강도를 향상시킴으로써 고진공도까지 제어가 가능하다.
챔버(20) 내에는 스테이지(40)가 위치한다. 스테이지(40)는 플레이트(40a)와, 플레이트(40a) 상에 배치되는 가열유닛(41)을 구비한다.
플레이트(40a)는 하우징(20a)와 독립되어 스테이지 제어유닛(50)에 의해 상하좌우전후로 거동하거나, 회전거동하는 것이 가능하다. 즉, 하우징(20a)의 아랫면의 중앙에 구멍이 있고, 축(35)이 구멍을 통해 플레이트(40a)와 연결되며, 축(35)에 의해 플레이트(40a)가 거동한다. 이처럼 플레이트(40a)가 자유롭게 거동하면서도 챔버(20) 내의 밀폐성이 유지되어야만, 전사 공정에서 2차원 물질의 이종접합 계면에 불순물이 위치하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)는 플레이트(40a)가 자유롭게 거동하면서도 챔버(20) 내의 밀폐성이 유지시킬 수 있도록 벨로우즈 유닛(30)을 이용하는 바, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
가열유닛(41)의 내측에는 저항이나 금속으로 된 발열부재(41a)가 삽입되고, 발열부재(41a)가 도선(41b)이 연결된다. 가열유닛(41)은 2차원 물질의 전사과정에서 2차원 물질의 온도를 조절한다. 한편, 도선(41b)은 하우징(20a)을 관통하여 외측으로 연결되는데, 이 경우에도 여전히 챔버(20)가 밀폐상태가 될 수 있도록 구성된다. 예컨대, 도선(41b)이 하우징(20a)을 관통하는 구멍이 접착제나 충진재에 의해 완전히 막히도록 구성될 수 있다. 한편, 발열부재(41a)가 위치한 곳에는 온도 측정을 위한 온도계(예를 들어, 써모커플)이 설치되어 가열유닛(41)의 온도를 제어하는 것을 도울 수 있다. 가열유닛(41)은 플레이트(40a)에 형성된 높이조절부재(43) 상에 형성될 수 있다. 후술하는 상부 기판(42a)에 대응하는 높이를 맞춰주기 위함이다. 가열유닛(41) 상에 상면에 전사할 2차원 물질이 형성된 하부 기판을 놓고, 가열유닛(41)과 플레이트(40a)의 거동을 제어하여 2차원 물질을 고분자 지지층을 이용하여 전사한다.
하우징(20a)에는 고분자 지지층용 지그(42)가 설치된다. 고분자 지지층용 지그(42)는 "ㄱ"자 형태일 수 있다. 고분자 지지층용 지그(42)는 고분자 지지층을 가열유닛(41)의 상부의 일 위치에 고정시키는 역할을 한다. 즉, 고분자 지지층용 지그(42)에 상부 기판(42a)을 고정시키고, 상부 기판(42a)의 하부에 고분자 지지층을 형성한다. 상부 기판(42a)은 투명한 재질, 예컨대 유리인 것이 바람직하다. 상부 기판(42a)이 투명한 재질인 경우 관측유닛(10)으로 전사과정을 관측할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 바와 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)는 스테이지(40)가 상하좌우전후 거동 및 회전 거동이 가능하다는 장점이 있다.
스테이지(40)는 하부에 위치하는 스테이지 제어유닛(50)에 의해 상하좌우전후 거동 및 회전 거동이 제어된다. 즉, 스테이지 제어유닛(50)의 X축 스테이지 이동모듈(51), Y축 스테이지 이동모듈(52), Z축 스테이지 이동모듈(53), 및 회전모듈(54)에 의해 플레이트(40a)와 연결된 축(35)이 상하좌우전후 거동 및 회전 거동하는 것이다. 스테이지 이동모듈(51, 52, 53)에 의해 전사과정에서 2차원 전사물질을 정확하게 고분자 지지층으로 이동시키고, 또 다시 다른 2차원 물질이나 기판으로 정확하게 이동시킬 수 있다. 스테이지 이동모듈(51, 52, 53)은 바벨기어를 이용하여 조작레버를 회전시켜서 축(35)을 상하좌우전후로 이동시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것이 아니다. 예컨대, 별도의 구동모터를 이용하여 축(35)의 상하좌우전후 거동을 제어하는 것도 가능하다. 회전모듈(54)은 축(35) 자체를 회전시킨다. 회전모듈(54)도 스테이지 이동모듈(51, 52, 53)과 마찬가지로 바벨기어와 베어링 등을 이용하여 구현될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것이 아니다. 회전모듈(54)에 의해 축(35)이 회전하면 결론적으로 전사하고자 하는 2차원 물질이 회전하게 되는데, 관측유닛(10)으로 2차원 물질의 결정립의 각도를 확인하여 이종 접합 계면에서 상하의 물질의 결정립의 각도를 제어할 수 있다.
본 발명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치(100)는 챔버(20)가 진공을 유지하는 상태에서 스테이지(40)의 거동을 제어할 필요가 있다. 이를 위해 스테이지(40)와 스테이지 제어유닛(50)의 사이에는 벨로우즈 유닛(30)이 필요하다. 벨로우즈 유닛(30)은 회전모듈(54)의 구동부를 감싸는 케이스(31)와 케이스(31)와 챔버(20)를 연결하는 벨로우즈 커버(32)를 포함한다. 케이스(31)의 내측에 축(35)이 회전하는 부분, 즉 축(35)의 하단부에는 마그네틱 씰(33)이 위치 한다. 마그네틱 씰(33)은 축(35)과 케이스(31) 틈새에 자석에 의해 형성되는 자속 선을 따라 자성 유체를 구비한다. 따라서 자력에 의해 틈새에 머무는 자성 유체는 압력 차가 있어도 흘러 다니지 않고 액상의 오링과 같이 기능을 한다. 즉, 축(35)의 회전시에도 챔버(20)의 밀폐성이 유지된다. 벨로우즈 커버(32)는 주름관 형태의 커버(32)로써 케이스(31)와 챔버(20) 사이의 밀폐성을 유지하면서, 동시에 스테이지 제어유닛(50)에 의해 스테이지(40)가 상하좌우전후로 거동할 경우에도 밀폐성을 유지한다. 즉, 벨로우즈 커버(32)가 주름관 형태이기 때문에 스테이지 제어유닛(50)이 좌우전후로 축을 이동시키면 벨로우즈 커버(32)도 그에 따라서 변형되면서 밀폐성을 유지한다. 또한, 스테이지 제어유닛(50)이 상하로 거동하면, 주름관이 접히거나 펴지면서 밀폐성을 유지한다. 결국, 챔버(20)내에서 스테이지(40)의 거동과 무관하게 챔버(20)의 밀폐성을 유지함으로써 챔버(20) 내를 진공 분위기나 특정 가스의 분위기로 유지할 수 있다. 벨로우즈 커버(32)는 낮은 기체압을 견딜 수 있는 재질 및 구조인 것을 채용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치를 이용하여 전사 공정을 수행하는 것을 설명하는 개략적 플로우 차트이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치를 이용하여 2차원 물질을 전사하는 전사 공정의 각 단계를 도시한 참고도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치를 이용하여 전사 공정을 수행하는 것에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 챔버(20)의 상부커버(20b)를 열고 전사할 2차원 물질(2a)이 상면에 형성된 하부기판(1)을 가열유닛(41) 위에 올려놓고, 고분자 지지층(3)이 하면에 형성된 상부기판(42a)를 고분자 지지층용 지그(42)에 고정시킨다. 이때 하부기판(1)의 전사할 2차원 물질(2a)의 옆에는 전사될 2차원 물질 또는 3차원 기판(2b)이 놓여진다. 한편, 고분자 지지층은 다층(3a, 3b)으로 형성된 것을 이용할 수 있다.
상부커버(20b)를 하우징(20a)에 결합시켜 챔버(20)를 밀폐시키고, 가스 출입구(22)에 진공 펌프를 연결하여 챔버 내부의 압력을 낮춰준다. 챔버(20) 내부의 압력은 0.2 torr 이하, 바람직하게는 중진공도 (~10-3 torr)까지 낮춘다.
관측유닛(10)으로 2차원 물질을 관측을 하면서 2차원 물질(2a)을 고분자 지지층(3)에 닿게 한 뒤, 가열유닛(41)을 이용하여 가열해준다. 이와 같은 방법에 의해 2차원 물질(2a)이 고분자 지지층(3)으로 전사된다.
스테이지 제어유닛(50)을 이용하여 2차원 물질(2a)이 전사된 고분자 지지층(3)을 전사될 2차원 물질 또는 3차원 기판(2b)의 위치로 이동시킨다.
관측유닛(10)으로 2차원 물질(2a)의 정확한 위치나 각도를 보고, 스테이지 제어유닛(50)으로 정밀하게 제어한 뒤 2차원 물질(2a)을 2차원 물질 또는 3차원 기판(2b)으로 전사하여 2차원 물질 구조체(2)를 생성한다.
가스 출입구를 통해 챔버(20) 내부의 압력을 대기압으로 설정하한다. 챔버(20)의 압력이 낮아지면, 상부커버를 개방하고 2차원 물질 구조체(2)를 획득할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질 전사 장치는 진공이나 가스 분위기 조절이 가능한 챔버 내에서 2차원 물질의 전사를 함으로써, 수분이나 탄화수소 등의 불순물이 2차원 물질의 이종 접합 계면에 존재하는 것을 방지하여 제조되는 2차원 물질 구조체의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 수분이 있는 경우 전사가 불가능한 2차원 물질의 전사가 가능하다. 나아가 챔버의 관측창을 통해 광측유닛으로 전사과정을 관측할 수 있고, 동시에 스테이지의 상하좌우전후 거동 및 회전거동을 제어가능하도록 구성함으로써 2차원 물질의 전사 위치를 정확하게 제어하고, 나아가 결정립의 각도를 제어하여 제조되는 2차원 구조체의 물성 제어 및 품질 향상이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (8)

  1. 밀폐된 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며, 전사될 2차원 물질이 놓여지는 플레이트를 포함하는 스테이지; 상기 플레이트와 연결된 축을 제어함으로써, 상기 플레이트의 상하좌우전후거동을 제어하는 스테이지 제어유닛; 및 상기 스테이지와 상기 스테이지 제어유닛의 사이를 연결하는 벨로우즈 유닛;을 포함하는 2차원 물질 전사 장치로서:
    상기 벨로우즈 유닛은,
    상기 축을 감싸는 주름관 형태이며, 일 단부는 상기 챔버에 결합되고, 타 단부는 상기 스테이지 제어유닛에 결합되는 벨로우즈 커버를 포함하고,
    상기 벨로우즈 커버는 상기 스테이지 제어유닛를 상기 플레이트의 상하좌우전후 거동시킬 경우에 그 거동에 따라서 변형됨으로써 상기 챔버 내부의 밀폐성이 유지되고,
    상기 스테이지는,
    상기 플레이트 상부에 설치되는 가열유닛을 더 포함하고, 상기 가열유닛은 2차원 물질의 전사과정에서 2차원 물질의 온도를 조절하며,
    상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고,
    상기 하우징에는 "ㄱ" 형태의 고분자 지지층용 지그가 설치되고, 상기 고분자 지지층용 지그는 고분자 지지층을 가열유닛의 상부의 일 위치에 고정시키는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고,
    상기 하우징의 하면에는 상기 축이 지나는 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 하우징과 상기 하우징에 결합되는 상부 커버를 포함하고, 상기 상부 커버에는 관측창이 설치되며,
    상기 챔버의 상부에는 전사 과정을 상기 관측창을 통해 확인할 수 있는 관측 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 일측에는 상기 챔버 내의 기체 상태를 조절하기 위한 가스출입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 제어유닛은 상기 축을 회전시킴으로써 상기 플레이트를 회전시키는 회전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 축의 하부에는 마그네틱 씰이 설치되며, 상기 마그네틱 씰에 의해 상기 축의 회전 거동시에도 상기 챔버의 밀폐성이 유지되는 것을 특징으로 하는 2차원 물질 전사 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391232B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 그래핀 전사 장치 및 그래핀 전사 방법
KR102391237B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 열처리 모듈을 이용한 그래핀 전사 시스템 및 이를 이용한 그래핀 전사 방법
KR102391236B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 그래핀 전사 시스템 및 이를 이용한 그래핀 전사 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000459U (ko) * 2009-07-09 2011-01-17 우신크라이오백(주) 시험기판 이송 및 온도조절기능을 갖는 진공탐지장치
KR20160069195A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 (주)다인스 진공 라미네이터 및 이를 이용한 라미네이팅 방법
KR101813896B1 (ko) * 2011-04-18 2018-01-30 주식회사 디엠에스 임프린트 장치
KR20190013109A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000459U (ko) * 2009-07-09 2011-01-17 우신크라이오백(주) 시험기판 이송 및 온도조절기능을 갖는 진공탐지장치
KR101813896B1 (ko) * 2011-04-18 2018-01-30 주식회사 디엠에스 임프린트 장치
KR20160069195A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 (주)다인스 진공 라미네이터 및 이를 이용한 라미네이팅 방법
KR20190013109A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391232B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 그래핀 전사 장치 및 그래핀 전사 방법
KR102391237B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 열처리 모듈을 이용한 그래핀 전사 시스템 및 이를 이용한 그래핀 전사 방법
KR102391236B1 (ko) * 2021-10-14 2022-04-27 알파그래핀 주식회사 그래핀 전사 시스템 및 이를 이용한 그래핀 전사 방법

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