KR20140031008A - 캐리어 테이프, 그래핀 전사용 테이프 및 이의 제조방법 - Google Patents

캐리어 테이프, 그래핀 전사용 테이프 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20140031008A
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Abstract

본 발명은 그래핀과 캐리어 테이프를 접착할 때 그래핀과 캐리어 테이프 사이에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있는 캐리어 테이프, 그래핀 전사용 테이프 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 복수의 관통 홀을 가지는 캐리어 테이프; 및 상기 캐리어 테이프의 일면에 배치되는 그래핀; 을 포함하는 그래핀 전사용 테이프를 개시한다.

Description

캐리어 테이프, 그래핀 전사용 테이프 및 이의 제조방법{Carrier tape, tape for transferring graphene, method of manufacturing the same}
본 발명은 그래핀을 전사하기 위해 사용되는 캐리어 테이프 및 그래핀 전사용 테이프에 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 터치 패널, 투명 디스플레이 또는 플렉서블(flexible) 디스플레이 등에 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 이와 같은 그래핀에 대한 관심이 증대됨에 따라 고품질의 그래핀을 대량 생산하기 위한 방법이 요구되고 있다.
그래핀은 탄소공급원을 투입하여 화학기상증착법 등에 의해 촉매 금속의 표면에 합성되며, 이렇게 그래핀이 형성된 촉매 금속을 캐리어 테이프에 부착함으로써, 그래핀 전사용 테이프를 제조한다. 이렇게 제조된 그래핀 전사용 테이프를 이용하여 그래핀을 타겟 기판 상에 전사하여 그래핀을 얻을 수 있다. 그런데, 그래핀 전사용 테이프를 제조하는 과정에서 그래핀과 캐리어 테이프를 접착할 때 그래핀과 캐리어 테이프 사이에 기포가 생기고 이러한 기포로 인해 그래핀의 균일성이 저하되는 문제가 있다.
1. 특허문헌: 미국특허공개공보 제2012-0006784호
본 발명은 그래핀과 캐리어 테이프를 접착할 때 그래핀과 캐리어 테이프 사이에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있는 캐리어 테이프, 그래핀 전사용 테이프 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 열을 가하면 접착력이 제거되는 접착층이 일면에 구비되는 캐리어 테이프에 있어서, 상기 캐리어 테이프는 복수의 관통 홀을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 캐리어 테이프는 제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 캐리어 테이프에 상기 일면을 덮는 보호 필름이 더 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 보호 필름의 일측 모서리는 상기 캐리어 테이프의 일측 모서리와 연결된 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 관통 홀을 가지는 캐리어 테이프; 및 상기 캐리어 테이프의 일면에 배치되는 그래핀; 을 포함하는 그래핀 전사용 테이프를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 관통 홀과 상기 그래핀이 중첩하도록 상기 그래핀을 배치한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 캐리어 테이프의 일면에는 상기 그래핀을 접착시키는 접착층이 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 접착층은 열을 가하면 접착력이 제거되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 캐리어 테이프는 제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태이고, 상기 그래핀은 상기 캐리어 테이프의 일면에 상기 제1방향을 따라 배치되며 각각이 패널 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 그래핀의 상면에 배치되는 촉매 금속을 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 캐리어 테이프에 적어도 상기 촉매 금속을 덮는 보호 필름이 더 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 보호 필름의 일측 모서리는 상기 캐리어 테이프의 일측 모서리와 연결된 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 촉매 금속 패널의 적어도 일면에 그래핀 막이 형성된 적층체를 형성하는 단계; 제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태이며 일면에 접착층이 구비되고 복수의 관통 홀을 가지는 캐리어 테이프를 준비하는 단계; 상기 그래핀 막이 상기 접착층에 대면되도록 상기 적층체를 상기 캐리어 테이프의 일면에 배치하고 상기 보호 필름으로 덮는 단계; 및 대향 배치된 롤러들을 사용하여 상기 캐리어 테이프, 상기 적층체 및 상기 보호 필름을 라미네이션 가공하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 적층체를 상기 캐리어 테이프에 배치하는 단계는, 상기 관통 홀과 상기 적층체가 중첩하도록 상기 적층체를 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 적층체를 상기 캐리어 테이프에 배치하는 단계는, 상기 적층체가 상기 캐리어 테이프의 일면에 상기 제1방향을 따라 배치한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 라이네이션 가공 단계 이후에, 상기 보호 필름을 제거하는 단계; 및 상기 그래핀 막을 상기 캐리어 테이프에 남기도록 상기 촉매 금속 패널을 제거하는 단계; 를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 그래핀과 캐리어 테이프를 접착할 때 그래핀과 캐리어 테이프 사이에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기포로 인해 그래핀이 손상되는 문제가 해결되어 품질이 좋은 그래핀을 제조할 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 언급되는 그래핀을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어 테이프(120)를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(300)를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(400)를 도시한 것이다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐리어 테이프(120)를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(600)를 도시한 것이다.
도 7은 도 3, 도 4 및 도 6에서 설명된 그래핀 전사용 테이프를 제조하는 방법을 포함하는 그래핀 막(110)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8 내지 도 14는 도 7의 각 단계에 대응되는 그래핀 막(110)을 포함하는 적층체의 개략적인 측단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분"위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 명세서에서 언급되는 그래핀을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
본 명세서에서 사용되는 "그래핀(graphene)" 이라는 용어는 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 막 형태로 형성된 것으로서, 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 그래핀 막은 서로 공유 결합된 탄소원자(C)들(통상 sp2 결합)의 단일층을 이룬다. 그래핀 막은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5원환 및/또는 7원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.
그래핀 막은 도시된 바와 같이 그래핀의 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이들이 여러 개 서로 적층되어 복수층을 형성하는 것도 가능하며, 통상 상기 그래핀의 측면 말단부는 수소원자(H)로 포화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어 테이프(120)를 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(300)를 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(400)를 도시한 것이다. 도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐리어 테이프(120)를 도시한 것이다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(600)를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 테이프(120)는 열을 가하면 접착력을 잃는 열박리 테이프일 수 있다. 열박리 테이프는 PET(polyethyleneterephthalate) 또는 폴리이미드(PI) 재질의 기저 소재의 일면에 가열 시에 접착력을 잃는 접착제 또는 발포제를 포함하는 접착제로 이루어진 접착층이 구비된 것일 수 있다. 이러한 접착제는 도 3을 참조할 때 적어도 그래핀 막(110)이 배치될 영역에 박막 형태로 도포거나, 방울 형태로 드롭된다.
또한, 캐리어 테이프(120)는 복수의 관통 홀(125)을 가지는 것을 특징으로 한다. 관통 홀(125)은 도 3을 참조할 때 적어도 그래핀 막(110)이 배치될 영역에 형성되어야 한다. 관통 홀(125)은 일정한 규칙을 가지고 배열될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 랜덤하게 배열될 수도 있다. 관통 홀(125)의 크기는 도 3을 참조하며 부착될 그래핀 막(110)의 크기보다 작아야 하며, 최소한 그래핀 막(110)과 캐리어 테이프(120)을 접착할 때 그 사이에서 발생하는 기포가 빠져 나갈 수 있을 정도의 크기를 가져야 한다. 예를 들어 관통 홀(125)의 직경은 수 내지 수십 마이크로미터일 수 있다.
아울러, 캐리어 테이프(120)는 제1방향(x축 방향)의 폭(W)과 제2방향(y축 방향)의 길이를 가지는 띠 형태일 수 있다. 캐리어 테이프(120)가 띠 형태를 가지는 경우 캐리어 테이프(120)를 롤투롤(roll to roll) 공정에 적용할 수 있는 이점이 있다. 이렇게 롤투롤 공정을 이용함으로써 그래핀의 대량 생산이 가능하게 된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(300)는 도 2에서 설명한 캐리어 테이프(120)의 일면에 적어도 그래핀 막(110)이 배치된 것을 특징으로 한다.
캐리어 테이프(120)의 일면에는 복수의 그래핀 막(110)이 배치된다. 그래핀 막(110)은 불연속적인 패널 형태를 가지며 캐리어 테이프(120)의 길이 방향(y축 방향)을 따라 일렬로 배치된다. 그래핀 막(110)은 서로 소정의 간격으로 이격되도록 배치될 수 있나 이에 한정되는 것은 아니다. 그래핀 막(110)은 캐리어 테이프(120)의 양측 가장자리(모서리)로부터도 이격되게 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
캐리어 테이프(120)의 관통 홀(125)과 그래핀 막(110)은 서로 중첩되도록 그래핀 막(110)을 배치한다. 이로부터, 캐리어 테이프(120)에 그래핀 막(110)을 부착할 때 그 사이에서 발생하는 기포가 관통 홀(125)로 빠져 나가 기포로 인해 그래핀 막(110)이 손상되는 것이 방지된다. 캐리어 테이프(120)에 그래핀 막(110)을 부착할 때 캐리어 테이프(120)의 접착면과 그래핀 막(110) 사이에 공기가 유입되고 이렇게 유입된 공기가 완전히 제거되지 않으면 캐리어 테이프(120)와 그래핀 막(110) 사이에 기포가 남아있게 된다. 이러한 기포는 그래핀 막(110)에 주름을 발생시키게 되고 그래핀 막(110)에 주름이 생긴 채로 그래핀 막(110)에 스트레스를 가하는 공정이 계속되면 그래핀 막(110)에 러플(ruffle) 또는 크랙(crack) 등의 손상이 발생하는 문제가 있다. 이렇게 손상된 그래핀 막(110)은 균일성이 떨어지고 그래핀 막(110)의 위치에 따라 면저항 값의 편차가 크게 되어 그래핀 막(110) 전체의 전기적 특성이 저해되고 제품의 신뢰성이 하락한다. 그러나 본 발명의 일 실시예와 같이 캐리어 테이프(120)에 관통 홀(125)을 구비함으로써 그래핀 막(110)의 접착시 발생하는 기포로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(400)는 도 3에서 설명한 그래핀 막(110) 상면에 촉매 금속 필름(101)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
촉매 금속 필름(101)은 그래핀 막(110)을 형성하기 위한 촉매로써 도 4에서는 그래핀 막(110)이 불연속적인 패널 형태를 가지므로, 촉매 금속 필름(101)도 이와 같이 패널 형태를 가지는 것으로 도시되었다. 도시되지 않았으나, 도 4에 도시된 촉매 금속 필름(101)의 상면에 다른 그래핀 막(110)이 더 배치될 수도 있으며, 이는 촉매 금속 필름(101)의 한면에만 그래핀 막(110)을 합성하느냐, 양면 모두에 그래핀 막(110)을 합성하느냐에 따라 달라진다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐리어 테이프(120)는 도 2에서 설명한 캐리어 테이프(120)에 보호 필름(129)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
보호 필름(129)은 캐리어 테이프(120)의 일면을 덮는 것으로 물리적인 힘에 의해 박리가 가능한 이형 필름(release film) 또는 박리 필름(separated film)의 일종이다. 보호 필름(129)은 캐리어 테이프(120)의 접착층을 보호하거나, 캐리어 테이프(120) 일면에 부착된 그래핀 막(110) 또는 그래핀 막(110)이 형성된 촉매 금속 필름(101)을 보호하는 기능을 한다.
보호 필름(129)의 일측 모서리(122)와 캐리어 테이프(120)의 일측 모서리(122)는 서로 연결되어 캐리어 테이프(120)와 보호 필름(129)이 함께 공급될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것을 아니며 캐리어 테이프(120)와 보호 필름(129)은 서로 떨어져 있어 따로 공급될 수 있다. 보호 필름(129)은 캐리어 테이프(120)와 동일하게 제1방향(x축 방향)의 폭(W)과 제2방향(y축 방향)의 길이를 가지는 띠 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배치된 그래핀 막(110)에 대응하는 불연속적인 패널 형태일 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그래핀 전사용 테이프(600)는 도 4에서 설명한 그래핀 전사용 테이프(400)에 보호 필름(129)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
보호 필름(129)에 대해서는 도 5와 관련하여 자세히 설명하였으므로 중복되는 기술은 생략한다. 보호 필름(129)은 캐리어 테이프(120)의 일면 및 캐리어 테이프(120)의 일면에 부착된 그래핀 막(110)이 형성된 촉매 금속 필름(101)을 덮어 보호한다. 후술하겠으나, 보호 필름(129)은 도 6에 도시된 그래핀 전사용 테이프(600)가, 촉매 금속 필름(101)을 제거하는 공정에 투입되기 전에 제거된다.
도 7은 도 3, 도 4 및 도 6에서 설명된 그래핀 전사용 테이프를 제조하는 방법을 포함하는 그래핀 막(110)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 8 내지 도 14는 도 7의 각 단계에 대응되는 그래핀 막(110)을 포함하는 적층체의 개략적인 측단면도이다.
본 명세서에서 사용되는 "적층체" 라는 용어는 그래핀 막(110)을 포함하는 복수의 층을 지칭하는 것으로서, 그래핀 막(110) 제조 과정에 따라 그래핀 막(110)에 촉매 금속 필름(101), 캐리어 테이프(120), 보호 필름(129) 및 타겟 필름(130) 중 적어도 하나 이상의 층을 포함한 상태를 나타낼 수 있다.
도시되지 않았으나, 먼저 촉매 금속 필름(101)을 전처리 한다. (S71)
촉매 금속 필름(101)은 그래핀 성장을 위한 촉매 박막으로서 불연속적인 패널 형태로 이루어질 수 있다. 촉매 금속 필름(101)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 이트리움(Y), 지르코늄(Zr), 게르마늄(Ge), 황동(brass), 청동(bronze), 백동(white brass) 및 스테인레스 스틸(stainless steel) 중 적어도 하나의 금속 또는 합금을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
촉매 금속 필름(101)은 단일 층일 수도 있고, 적어도 2개의 층으로 이루어진 다층 기판 중 한 개의 층이 촉매 금속 필름(101)일 수 있다. 이 경우 촉매 금속 필름(101)은 다층 기판의 최외곽에 배치된다.
그래핀 막(110)을 형성하기 전에 촉매 금속 필름(101)의 표면을 세정하는 전처리 과정을 진행한다. 전처리 과정은 촉매 금속 필름(101)의 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 것으로, 수소 기체를 사용할 수 있다. 또한, 산 또는 알칼리 용액 등을 사용하여 촉매 금속 필름(101)의 표면을 세정함으로써, 이후의 공정인 그래핀 막(110) 형성 시 결함을 줄일 수 있다. 촉매 금속 필름(101)의 표면을 세정하는 본 단계는 필요에 따라 생략될 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면 그래핀 막(110) 형성 공정이 진행된다. (S72)
촉매 금속 필름(101)이 챔버로 이송되면, 챔버 내에 기상의 탄소공급원을 투입하고 열처리한다. 열처리는 가열 및 냉각으로 이루어진다. 그래핀 막(110) 형성 공정에는 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition: TCVD), 급속 열 화학기상증착법(Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition: PTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착법(Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition: ICP-CVD), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition: ATLD) 등 다양한 공정이 이용될 수 있다.
기상의 탄소 공급원은 메탄(CH4), 일산화탄소(CO), 에탄(C2H6), 에틸렌(CH2), 에탄올(C2H5), 아세틸렌(C2H2), 프로판(CH3CH2CH3), 프로필렌(C3H6), 부탄(C4H10), 펜탄(CH3(CH2)3CH3), 펜텐(C5H10), 사이클로펜타디엔(C5H6), 헥산(C6H14), 시클로헥산(C6H12), 벤젠(C6H6), 톨루엔(C7H8) 등 탄소 원자가 포함된 군에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 이와 같은 기상의 탄소 공급원은 고온에서 탄소 원자와 수소 원자로 분리된다. 분리된 탄소 원자는 가열된 촉매 금속 필름(101)에 증착되고, 촉매 금속 필름(101)이 냉각되면서 도 1의 그래핀 막(110)이 형성된다.
그래핀 막(110)은 촉매 금속 필름(101)의 적어도 한 면에 형성될 수 있다. 촉매 금속 필름(101)의 양 면에 그래핀 막(110)이 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 촉매 금속 필름(101)의 한 면에만 그래핀 막(110)이 형성할 수도 있다. 이하에서는 그래핀 막(110)이 촉매 금속 필름(101)의 양 면에 형성된 예를 기준으로 나머지 공정에 대해서도 설명한다.
다음으로, 도 9를 참조하면 캐리어 테이프(120)의 일면에 도 8의 적층체(800)를 배치한다. (S73)
도 2의 캐리어 테이프(120)를 사용하는 경우, 도 8의 적층체(800)를 캐리어 테이프(120)의 일면에 배치하는 것으로 만족한다. 이 경우는 앞서 설명하였듯이 도 4에 도시된 그래핀 전사용 테이프(400)가 제조된 것이다. 한편, 도 5의 캐리어 테이프(120)를 사용하는 경우 도 8의 적층체(800)를 캐리어 테이프(120)의 일면에 배치하고 도 8의 적층체(800)를 덮도록 캐리에 테이프의 일면 상에 보호 필름(129)을 더 배치한다. 이 경우는 앞서 설명하였듯이 도 6에 도시된 그래핀 전사용 테이프(600)가 제조된 것이다.
도 9에서는 캐리어 테이프(120)의 관통 홀(125)과 도 8의 적층체(800)가 중첩하도록 도 8의 적층체(800)는 배치하는 것을 특징으로 한다. 그래야만, 후술할 다음 단계에서 캐리어 테이프(120)와 도 8의 적층체(800)를 라미네이션 가공함으로써 부착하는 과정에서 양 부재 사이에 발생하는 기포가 관통 홀(125)을 통해 배출되기 때문이다. 한편, 상술한 바와 같이 도 8의 적층체(800)는 캐리어 테이프(120)의 일면에 길이 방향(y축 방향)을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
다음으로 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 9의 적층체(900)를 라미네이션 가공하여 도 8의 적층체(800)를 캐리어 테이프(120)에 접착시킨다. (S73)
라미네이션 가공은 대향 배치된 롤러들(R1,R2)을 사용하여 이루어질 수 있다. 캐리어 테이프(120)가 띠 형태이므로 캐리어 테이프(120)가 롤투롤 방식으로 일 방향으로 진행하면서 공정을 진행할 수 있고, 라미네이션 가공도 롤투롤 방식의 일종으로 롤러를 사용하여 이루어질 수 있는 것이다. 그러나 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고 롤러가 형태가 아닌 가압기를 통해 라미네이션 가공이 이루어질 수도 있다.
도 9의 적층체(900)는 일 방향으로 이송되면서, 대향 배치된 롤러들(R1, R2)에 의해 가압된다. 이 때 캐리어 테이프(120)의 일면에 구비된 접착제로 인하여 캐리어 테이프(120)와 도 8의 적층체(800)가 접착된다. 한편, 보호 필름(129)의 경우 도 8의 적층체(800)가 형성되지 않은 부분에서 캐리어 테이프(120)와 접촉하므로 캐리어 테이프(120)의 접착제로 인해 보호 필름(129)과 캐리어 테이프(120)가 접합할 수 있다.
상세히, 롤러들(R1, R2)과 도 9의 적층체(900)가 상대적으로 일 방향으로 이동하면서, 캐리어 테이프(120)와 도 8의 적층체(800)는 일측부터 순차적으로 접합하고 캐리어 테이프(120)와 도 8의 적층체(800) 사이의 기포는 관통 홀(125)을 통해 빠져 나가게 된다. 이렇게 되면 도 8의 적층체(800)는 구김없이 캐리어 테이프(120)와 라미네이션된다.
다음으로 도 12를 참조하면, 도 11의 적층체에서 보호 필름(129)을 박리한다. (S74)
보호 필름(129)은 이형 필름 또는 박리 필름이므로 물리적 힘을 가하면 쉽게 박리된다. 다음 단계에서 촉매 금속 필름(101)을 제거해야 하므로 촉매 금속 제거액이 촉매 금속 필름(101)에 투입될 수 있도록 보호 필름(129)을 제거하는 것이다.
다음으로 도 13을 참조하면, 도 12의 적층체에서 촉매 금속 필름(101)을 제거한다. (S75)
촉매 금속 필름(101)을 제거하는 공정은 촉매 금속 필름(101)을 제거하여 도 3에 도시된 그래핀 막(110)과 캐리어 테이프(120)를 포함하는 그래핀 전사용 테이프(300)를 제조하는 단계이다.
촉매 금속 필름(101)을 제거하는 공정은 습식 에칭 공정을 사용할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 습식 에칭 공정 전에 촉매 금속 필름(101)의 일면을 플라즈마(plasma)로 에칭 하거나, 폴리싱(polishing) 하는 건식 에칭 공정을 추가함으로써 촉매 금속 필름(101) 제거 공정 시간을 단축할 수 있다.
촉매 금속 제거액은 촉매 금속의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 대표적으로 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8), 불화수소(HF), BOE(buffered oxide etch), 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(No3)3), 염화동(CuCl2), 과산화수소(H2O2), 황산(H2SO4), 및 소듐퍼설페이트(Na2S2O8) 등이 사용될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며 과산화수소(H2O2), 황산(H2SO4) 및 물(H2O)을 포함하는 조성물인 과수황산계의 용액을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 관통 홀(125)이 형성된 캐리어 테이프(120)을 사용함으로써, 관통 홀(125)을 통해 촉매 금속 제거액이 쉽게 유입되어 촉매 금속 필름(101)의 제거가 용이한 특징이 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 그래핀 막(110)은 탄소 분자 사이의 공간이 있으므로 이 공간을 통해 촉매 금속 제거액이 촉매 금속 필름(101)까지 투입된다. 한편, 그래핀 막(110)은 촉매 금속 제거액에 의해 손상되지 않는다. 촉매 금속 제거액을 사용하여 촉매 금속 필름(101)을 제거하는 과정의 비제한적인 예시로서, 촉매 금속 필름(101)으로 Cu를 사용하고, 촉매 금속 제거액으로 H2O2, H2SO4 및 물을 포함하는 과수황산계의 용액을 사용할 수 있다. 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 Cu가 H2O2에 의해 산화되어 CuO로 전환되고, 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이 상기 CuO는 H2SO4와 반응하여 수용성 염인 CuSO4를 생성하므로, 이러한 반응을 통하여 촉매 금속 필름(101)을 제거할 수 있다.
[반응식 1]
Cu + H2O2 → CuO + H2O
[반응식 2]
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
촉매 금속 필름(101) 제거 단계 이후에는 적층체에 잔류하는 촉매 금속 제거액을 세정하는 단계 및 건조 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 그래핀 막(110)를 타겟 필름(130)에 전사하는 공정 및 캐리어 테이프(120)를 제거하는 공정이 진행된다. (S76)
타겟 필름(130)은 최종적으로 그래핀 막(110)가 형성될 기재를 의미한다. 타겟 필름(130)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate:PET), 폴리이미드 (polyimide:PI), 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 플라스틱, 유리 및 금속 중 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이렇게 그래핀 막(110)가 코팅된 타겟 필름(130)은 플렉시블 디스플레이, 유기발광소자, 태양 전지 등의 투명전극 필름으로 사용될 수 있다.
캐리어 테이프(120)는 열박리 테이프이므로 박리 온도 이상의 열을 가하여 열박리 테이프의 접착력을 약화시킨 다음 소정의 힘을 가하여 그래핀 막(110)로부터 열박리 테이프를 떼어낸다.
다음으로, 그래핀 막(110) 도핑 공정이 진행된다. (S77)
노출된 그래핀 막(110)의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 도핑을 수행할 수 있는데, 건식 도핑 또는 습식 도핑 방법으로 진행될 수 있다.
이렇게 제작된 그래핀 막(110)는 손상이 없는지, 어떠한 전기적 특성을 가지는 분석하는 분석 공정 등을 더 진행할 수도 있다. 상술한 그래핀 막(110)의 제조 공정은 기술한 바에 한정되지 않으며, 일부 순서가 바뀔 수도 있고, 일부 단계가 생략되거나 추가될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
101: 촉매 금속 필름 110: 그래핀 막
120: 캐리어 테이프 125: 관통 홀
129: 보호 필름 130: 필름
300: 그래핀 전사용 테이프 400: 그래핀 전사용 테이프
600: 그래핀 전사용 테이프

Claims (16)

  1. 열을 가하면 접착력이 제거되는 접착층이 일면에 구비되는 캐리어 테이프에 있어서,
    상기 캐리어 테이프는 복수의 관통 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 캐리어 테이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 테이프는 제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태인 것을 특징으로 하는 캐리어 테이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 테이프에 상기 일면을 덮는 보호 필름이 더 구비되는 캐리어 테이프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호 필름의 일측 모서리는 상기 캐리어 테이프의 일측 모서리와 연결된 것을 특징으로 하는 캐리어 테이프.
  5. 복수의 관통 홀을 가지는 캐리어 테이프; 및
    상기 캐리어 테이프의 일면에 배치되는 그래핀;
    을 포함하는 그래핀 전사용 테이프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관통 홀과 상기 그래핀이 중첩하도록 상기 그래핀을 배치하는 그래핀 전사용 테이프.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 캐리어 테이프의 일면에는 상기 그래핀을 접착시키는 접착층이 구비되는 그래핀 전사용 테이프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착층은 열을 가하면 접착력이 제거되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사용 테이프.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캐리어 테이프는 제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태이고,
    상기 그래핀은 상기 캐리어 테이프의 일면에 상기 제1방향을 따라 배치되며 각각이 패널 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사용 테이프.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 그래핀의 상면에 배치되는 촉매 금속을 더 포함하는 그래핀 전사용 테이프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐리어 테이프에 적어도 상기 촉매 금속을 덮는 보호 필름이 더 구비되는 그래핀 전사용 테이프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호 필름의 일측 모서리는 상기 캐리어 테이프의 일측 모서리와 연결된 것을 특징으로 하는 그래핀 전사용 테이프.
  13. 촉매 금속 패널의 적어도 일면에 그래핀 막이 형성된 적층체를 형성하는 단계;
    제1방향의 폭을 가지며, 제2방향으로 연장되는 띠 형태이며 일면에 접착층이 구비되고 복수의 관통 홀을 가지는 캐리어 테이프를 준비하는 단계;
    상기 그래핀 막이 상기 접착층에 대면되도록 상기 적층체를 상기 캐리어 테이프의 일면에 배치하고 상기 보호 필름으로 덮는 단계; 및
    대향 배치된 롤러들을 사용하여 상기 캐리어 테이프, 상기 적층체 및 상기 보호 필름을 라미네이션 가공하는 단계;
    를 포함하는 그래핀 전사용 테이프 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적층체를 상기 캐리어 테이프에 배치하는 단계는,
    상기 관통 홀과 상기 적층체가 중첩하도록 상기 적층체를 배치하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사용 테이프 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 적층체를 상기 캐리어 테이프에 배치하는 단계는,
    상기 적층체가 상기 캐리어 테이프의 일면에 상기 제1방향을 따라 배치하는 그래핀 전사용 테이프 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 라이네이션 가공 단계 이후에,
    상기 보호 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 그래핀 막을 상기 캐리어 테이프에 남기도록 상기 촉매 금속 패널을 제거하는 단계;
    를 더 포함하는 그래핀 전사용 테이프 제조 방법.
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