KR20200100288A

KR20200100288A - 롤투롤 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR20200100288A
Application number: KR1020190018372A
Authority: KR
Inventors: 안우영; 박성완
Original assignee: 주식회사 테토스
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-08-26
Also published as: KR102274884B1

Abstract

본 발명은 롤투롤 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히 일련의 롤투롤 공정에서 기판의 양면 모두에 대해 증착 박막을 형성할 수 있도록 구성함으로써, 기판의 양면에 대한 박막 증착을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 기판의 오염 가능성을 감소시킬 수 있도록 하는 롤투롤 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
본 발명인 롤투롤 스퍼터링 장치를 이루는 구성수단은, 롤투롤 스퍼터링 장치에 있어서, 기판을 풀어주는 언와인딩 롤러, 상기 언와인딩 롤러로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 일면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제1 스퍼터링 모듈, 상기 제1 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 타면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제2 스퍼터링 모듈, 상기 제2 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판을 되감는 리와인딩 롤러, 상기 언와이딩 롤러와 상기 제1 스퍼터링 모듈 사이, 상기 제1 스퍼터링 모듈과 상기 제2 스퍼터링 모듈 사이 및 상기 제2 스퍼터링 모듈과 상기 리와인딩 롤러 사이에 배치되어 이동되는 기판이 텐션을 유지할 수 있도록 하고 가이드될 수 있도록 하는 텐션/가이드 롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

롤투롤 스퍼터링 장치{ROLLTOROLL SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은 롤투롤 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히 일련의 롤투롤 공정에서 기판의 양면 모두에 대해 증착 박막을 형성할 수 있도록 구성함으로써, 기판의 양면에 대한 박막 증착을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 기판의 오염 가능성을 감소시킬 수 있도록 하는 롤투롤 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 플렉시블 디스플레이의 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, E-ink 등에서 액정을 싸고 있는 기판은 유연성이 좋은 고분자 박막 필름을 사용하고 있다.

이와 같은 고분자 박막 필름에는 롤투롤(rool-to roll) 스퍼터링 장치에 의해 ITO, ZnO, SnO2, In2O3, Nb2O5, SiOx 등으로 이루어진 투명 도전막 또는 기능성 코팅층 등이 형성된다.

일반적으로 플렉시블 디스플레이는 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, E-ink 등에서 액정을 싸고 있는 유리기판을 플라스틱 필름으로 대체하여 접고 펼 수 있는 유연성을 부여한 것으로서, 가볍고 충격에 강할 뿐 아니라, 휘거나 굽힐 수 있어 다양한 형태로 제작이 가능하므로 근래에 그 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이러한 플렉서블 기술 분야에서는, 박막을 형성하기 위한 장비로 롤투롤 공정이 가능한 스퍼터링 장치에 대한 요구가 높은 것이 사실이다.

먼저, 스퍼터링 장비에 대해 간단히 살펴본다. 기상증착법(Vapor Deposition)은 증착시키려는 물질이 기판으로 기체상태에서 고체상태로 변태될 때 어떤 과정을 거치느냐에 따라 화학증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)과 물리증착법(Physical Vapor Deposition;PVD)으로 구분될 수 있다.

물리증착법으로는 스퍼터링(Sputtering), 전자빔증착법(E-beam evaporation), 열증착법(Thermal evaporation), 레이저분자빔증착법Laser molecular beam epitaxy; L-MBE), 펄스레이저증착법(Pulsed laser deposition; PLD) 등이 있다.

물리증착법 중에서 스퍼터링은 기판 재료의 종류에 관계없이 어떤 재질의 막으로도 유독한 가스를 사용하지 않고 안전하게 비교적 간단한 장치로 박막을 얻을 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있다. 스퍼터링은 진공 중에서 불활성 기체(Ar, Kr, Xe 등)의 글로 방전(Glow discharge)을 형성하여 양이온들이 음극 바이어스된 타겟에 충돌하도록 함으로써 운동량 전달에 의해 타겟의 원자가 방출되도록 하는 방법이다. 방출된 원자들은 진공챔버 안에서 자유롭게 운동하게 되며 기판에 입사되는 입자들은 박막을 형성한다. 스퍼터링 가스와 함께 반응성가스(O2, N2, NH3, CH4, C2H2 등)를 도입하게 되면 반응성 가스분자들도 함께 이온화되고 활성화되며 스퍼터링된 입자들과 반응하여 질화물, 타화물 등의 화합물 피막을 형성한다.

이러한 스퍼터링 장비를 롤투롤로 제조하려는 노력이 있어 왔다. 대한민국 공개특허 제10-2011-0012182호(이하, "선행기술문헌1"이라 함)는 그 일예에 해당한다. 이 선행기술문헌1은 드럼 주위에 복수의 스퍼터를 설치하여 연속 성막 공정으로 투명 전극 물질 사이에 은(Ag)을 투과층 및 전도층으로 증착하는 롤투롤(roll-to-roll) 스퍼터장치를 개시하고 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2013-0125900호(이하, "선행기술문헌2"라 함)에는 스퍼터링 증착법에 의한 증착막을 형성함에 있어서, 기판으로 고분자 박막 필름 및 박판 글라스을 사용할 수 있는 하이브리드(hybrid)형 롤투롤 스퍼터링 장치가 제안되고 있다.

그러나, 이러한 선행기술문헌1 및 선행기술문헌2에 의한 롤투롤 스퍼터장치는 박막을 한쪽 면에만 형성하는 구조를 가지고 있다. 따라서, 하나의 기판이나 필름의 양면에 박막을 증착하기 위해서는 한쪽 면에 박막을 형성하고 난 뒤에 진공 챔버를 열어 기판을 뒤집어 나머지 한족 면에 스퍼터링을 하여 양면을 증착하게 되므로 생산성이 떨어지고 외부 이물에 대한 오염에 취약한 단점이 있었다.

선행기술문헌1 : 대한민국 공개특허 제10-2011-0012182호(공개일자 : 2011년 02월 09일, 발명의 명칭 : 연속 스퍼터링을 구현하는 롤투롤 스퍼터 장치 및 연속 스퍼터링 방법) 선행기술문헌2 : 대한민국 공개특허 제10-2013-0125900호(공개일자 : 2013년 11월 20일, 발명의 명칭 : 롤투롤 스퍼터링 장치)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 일련의 롤투롤 공정에서 기판의 양면 모두에 대해 증착 박막을 형성할 수 있도록 구성함으로써, 기판의 양면에 대한 박막 증착을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 기판의 오염 가능성을 감소시킬 수 있도록 하는 롤투롤 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 언와인딩 롤러와 리와인딩 롤러 사이에 배치되어 플렉시블 기판의 접촉 이송에 따라 발생되는 다양한 방향의 외력에 대응하여 양측 단부가 자유롭게 움직일 수 있도록 구성함으로써, 플렉시블 기판이 정렬된 상태로 가이드되어 이송될 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 기판이 주름지지 않고 텐션이 유지된 상태로 이송될 수 있도록 하는 롤투롤 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 텐션/가이드 롤러를 구성하는 탄성 지지 모듈을 단순한 구조로 형성하고 조립 및 착탈 가능하게 구성함으로써, 탄성 지지 모듈의 유지 보수 및 교체가 용이하고, 다양한 탄성력을 유지할 수 있는 탄성 지지 모듈을 원하는 바대로 용이하게 채택 적용할 수 있도록 하는 롤투롤 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 롤투롤 스퍼터링 장치를 이루는 구성수단은, 롤투롤 스퍼터링 장치에 있어서, 기판을 풀어주는 언와인딩 롤러, 상기 언와인딩 롤러로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 일면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제1 스퍼터링 모듈, 상기 제1 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 타면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제2 스퍼터링 모듈, 상기 제2 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판을 되감는 리와인딩 롤러, 상기 언와이딩 롤러와 상기 제1 스퍼터링 모듈 사이, 상기 제1 스퍼터링 모듈과 상기 제2 스퍼터링 모듈 사이 및 상기 제2 스퍼터링 모듈과 상기 리와인딩 롤러 사이에 배치되어 이동되는 기판이 텐션을 유지할 수 있도록 하고 가이드될 수 있도록 하는 텐션/가이드 롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리와인딩 롤러는 상기 제1 스퍼터링 모듈과 상기 제2 스퍼터링 모듈 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 타면과 접촉된 상태로 일방향으로 회전하는 제1 드럼 및 상기 제1 드럼을 따라 이동하는 상기 기판의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터를 포함하여 구성되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 일면과 접촉된 상태로 타방향으로 회전하는 제2 드럼 및 상기 제2 드럼을 따라 이동하는 상기 기판의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 타면과 접촉된 상태로 일방향으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제1 드럼 대용 롤러와, 복수의 제1 드럼 대용 롤러를 따라 이동하는 상기 기판의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터 및 상기 복수의 제1 스퍼터를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제1 스퍼터들 사이에 각각 배치 형성되는 제1 격벽을 포함하여 구성되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 일면과 접촉된 상태로 타방향으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제2 드럼 대용 롤러와, 복수의 제2 드럼 대용 롤러를 따라 이동하는 상기 기판의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터 및 상기 복수의 제2 스퍼터를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제2 스퍼터들 사이에 각각 배치 형성되는 제2 격벽을 포함하여 구성되며, 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러 각각은 상기 제1 격벽에 대응하는 위치에 배치 형성되고, 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러 각각은 상기 제2 격벽에 대응하는 위치에 배치 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 롤투롤 스퍼터링 장치에 의하면, 일련의 롤투롤 공정에서 기판의 양면 모두에 대해 증착 박막을 형성할 수 있도록 구성하기 때문에, 기판의 양면에 대한 박막 증착을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 기판의 오염 가능성을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명에 의하면, 언와인딩 롤러와 리와인딩 롤러 사이에 배치되어 플렉시블 기판의 접촉 이송에 따라 발생되는 다양한 방향의 외력에 대응하여 양측 단부가 자유롭게 움직일 수 있도록 구성하기 때문에, 플렉시블 기판이 정렬된 상태로 가이드되어 이송될 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 기판이 주름지지 않고 텐션이 유지된 상태로 이송될 수 있도록 하는 장점이 발생된다.

또한, 본 발명에 의하면, 본 발명에 적용되는 텐션/가이드 롤러를 구성하는 탄성 지지 모듈을 단순한 구조로 형성하고 조립 및 착탈 가능하게 구성하기 때문에, 탄성 지지 모듈의 유지 보수 및 교체가 용이하고, 다양한 탄성력을 유지할 수 있는 탄성 지지 모듈을 원하는 바대로 용이하게 채택 적용할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치의 개략적인 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치의 개략적인 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치에 적용되는 텐션/가이드 롤러의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치에 적용되는 텐션/가이드 롤러의 양 단부에서의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 롤투롤 스퍼터링 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치의 개략적인 구성 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)는 언와인딩 롤러(10), 제1 스퍼터링 모듈(30), 제2 스퍼터링 모듈(50), 리와인딩 롤러(70) 및 텐션/가이드 롤러(90)를 포함하여 구성된다.

상기 언와인딩 롤러(10)는 상기 리와인딩 롤러(70)와 사이에서 상호 간의 회전 운동에 의해 기판(s), 구체적으로 플렉시블 기판(s)을 풀거나 또는 되감는 동작을 수행한다. 구체적으로 상기 언와인딩 롤러(10)는 상기 플렉시블 기판(s)을 풀어주는 동작을 수행하고, 상기 리와인딩 롤러(70)는 후술하겠지만, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)을 되감는 동작을 수행한다.

상기 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70)는 상호 연동하여 필름형 피증착물, 즉 플렉시블 기판(s)을 감거나 풀어줌으로써 기판(s)을 증착 영역에 해당하는 제1 스퍼터링 모듈(30)과 제2 스퍼터링 모듈(50)을 따라 이송시킨다. 상기 언와인딩 롤러(10)에 감겨있는 상기 기판(s)은 복수의 텐션/가이드 롤러(90)를 통해 텐션이 유지되고 가이드되면서 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하여 상기 리와인딩 롤러(70)에 되감긴다.

상기 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70) 중 적어도 한쪽에는 이송되는 플렉시블 기판(s)의 장력을 검출하기 위한 로드 셀(미도시)이 설치될 수 있다. 상기 플렉시블 기판(s)에 일정 크기 이상의 장력이 가해지면 상기 플렉시블 기판(s)이 파손될 수 있으므로, 로드 셀(미도시)은 상기 플렉시블 기판(s)의 장력을 모니터링하여 이를 방지한다. 즉, 로드 셀은 상기 플렉시블 기판(s)이 받는 장력이 일정 크기 이상이 되면 상기 플렉시블 기판(s)이 한계 장력 이하로 이송될 수 있도록 상기 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70)의 속도를 조절할 수 있는 신호를 제공한다.

상기 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70)의 회전 방향은 가변될 수 있다. 즉, 언와인딩 롤러(10)에서 풀려 리와인딩 롤러(70)로 감기면서 박막이 증착되는 상기 플렉시블 기판(s)에 다시 박막 증착 공정을 수행할 필요가 있는 경우, 언와인딩 롤러(10) 및 리와인딩 롤러(70)의 회전 방향이 바뀌어 리와인딩 롤러(70)에 감긴 플렉시블 기판(s)이 풀리면서 언와인딩 롤러(10)에 감길 수 있다.

상기 언와인딩 롤러(10)에서 풀려서 이동되는 상기 플렉시블 기판은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)로 이송되면서 박막 증착 공정을 수행받는다. 상기 언와인딩 롤러(10)에서 전달되는 상기 플렉시블 기판(s)은 텐션이 유지된 상태로 가이드되면서 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)로 이송되고, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하면서 일면이 노출된 상태를 유지하고, 상기 노출된 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행받아 박막이 증착된다.

즉, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 상기 언와인딩 롤러(10)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 일면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판(s)의 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 동작을 수행한다.

상기 기판(s)의 일면은 전면 또는 후면이 될 수 있다. 상기 기판의 일면이 전면인 경우에는 상기 기판의 타면은 후면에 해당하고, 상기 기판의 일면이 후면인 경우에는 상기 기판의 타면은 전면에 해당된다.

상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하는 상기 기판(s)은 일면이 노출된 상태로 이동하기 때문에, 상기 기판의 타면은 후술할 제1 드럼(31) 또는 제1 드럼 대용 롤러(33)에 접촉된 상태로 이송되고, 기판의 일면은 후술할 복수의 제1 스퍼터(35)와 마주보면서 노출된 상태로 이송된다. 따라서, 상기 기판(s)의 일면은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하면서 일면에 스퍼터링 공정을 수행받아 박막이 형성될 수 있다.

상기 제1 스퍼터링 모듈(30)에서 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행받은 후 이동되는 상기 플렉시블 기판(s)은 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)로 이송되면서 연속적으로 또 한 번의 박막 증착 공정을 수행받는다. 그러나 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하는 기판은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 달리 기판의 타면에 대해 박막 증착 공정을 수행한다. 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)에서 전달되는 상기 플렉시블 기판(s)은 텐션이 유지된 상태로 가이드되면서 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)로 이송되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하면서 타면이 노출된 상태를 유지하고, 상기 노출된 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행받아 박막이 증착된다.

즉, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 타면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판(s)의 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 동작을 수행한다. 결과적으로, 상기 플렉시블 기판(s)은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하면서 양면 모두에 대해 박막 증착 공정을 수행받을 수 있다.

상기 기판(s)의 타면은 전면 또는 후면이 될 수 있다. 상기 기판의 타면이 전면인 경우에는 상기 기판의 일면은 후면에 해당하고, 상기 기판의 타면이 후면인 경우에는 상기 기판의 일면은 전면에 해당된다.

상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하는 상기 기판(s)은 타면이 노출된 상태로 이동하기 때문에, 상기 기판의 일면은 후술할 제2 드럼(51) 또는 제2 드럼 대용 롤러(53)에 접촉된 상태로 이송되고, 기판의 타면은 후술할 복수의 제2 스퍼터(55)와 마주보면서 노출된 상태로 이송된다. 따라서, 상기 기판(s)의 타면은 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하면서 타면에 스퍼터링 공정을 수행받아 박막이 형성될 수 있다.

상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하면서 타면에 스퍼터링 공정을 수행받은 플렉시블 기판(s)은 양면 모두에 대해 박막 증착 공정을 수행받은 상태로 상기 리와인딩 롤러(70)에 되감긴다. 역시 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)로부터 전달되는 상기 플렉시블 기판(s)은 텐션이 유지된 상태로 상기 리와인딩 롤러(70)에 되감긴다. 즉, 상기 리와인딩 롤러(70)는 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판을 되감는 동작을 수행한다.

상기 언와이딩 롤러(10)에서 상기 리와인딩 롤러(70)까지 이동하는 상기 플렉시블 기판(s)은 주름지지 않고 텐션이 유지된 상태로 이송될 필요가 있고, 옆으로 이탈되지 않도록 가이드되어 이송될 필요가 있다. 이를 위하여 상기 언와인딩 롤러(10)와 상기 제1 스퍼터링 모듈(30) 사이, 상기 제2 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 사이 및 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)과 상기 리와인딩 모듈(70) 사이에는 이송되는 기판이 텐션을 유지할 수 있도록 함과 동시에 가이드될 수 있도록 하는 복수의 텐션/가이드 롤러(90)가 각각 배치된다.

즉, 상기 복수의 텐션/가이드 롤러(90)는 상기 언와이딩 롤러(10)와 상기 제1 스퍼터링 모듈(30) 사이, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 사이 및 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)과 상기 리와인딩 롤러(70) 사이에 배치되어 이동되는 기판(s)이 텐션을 유지할 수 있도록 하고 가이드될 수 있도록 하는 동작을 수행한다.

상기 각각의 텐션/가이드 롤러(90)는 텐션 유지 동작과 가이드 동작을 모두 수행할 수 있도록 구성될 수도 있고, 텐션 유지 동작만 또는 가이드 동작만을 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명인 롤투롤 스퍼터링 장치(100)에 의하면, 일련의 롤투롤 공정에서 기판(s)의 양면 모두에 대해 증착 박막을 형성할 수 있도록 구성하기 때문에, 기판(s)의 양면에 대한 박막 증착을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 기판의 오염 가능성을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 발생한다. 즉, 기판의 일면과 타면에 대한 박막 증착을 별도의 공정으로 진행하면, 파티클 또는 오염에 노출된 가능성이 크고 생산성이 떨어지는 반면, 본 발명은 일련의 한번의 공정으로 양면 모두에 대해 박막 증착 공정을 수행할 수 있기 때문에, 오염 노출 가능성을 최소화할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)는 상술한 바와 같이, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)에서 상기 기판(s)의 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)에서 상기 기판(s)의 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행한다.

따라서, 상기 언와인딩 롤러(10), 상기 제1 스퍼터링 모듈(30), 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 및 상기 리와인딩 롤러(70)는 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)에서 상기 기판(s)의 일면이 노출될 수 있고 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)에서 상기 기판(s)의 타면이 노출될 수 있도록 상호 배치된 관계를 유지할 필요가 있다.

이를 위한 방법으로, 본 발명은 상기 언와인딩 롤러(10)와 상기 리와인딩 롤러(70) 사이에 상기 제1 스퍼터링 모듈(30) 및 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)이 배치되는 구조를 적용하지 않고 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 사이에 상기 리와인딩 롤러(70)가 배치되는 관계를 채택 적용한다. 즉, 본 발명에 따른 상기 리와인딩 롤러(70)는 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 사이에 배치된다. 이와 같은 배치 구조를 통해, 상기 플렉시블 기판(s)은 일방향으로 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하고, 타방향(일방향과 반대 방향)으로 상기 제2 스퍼터링 모듈(30)을 통과하면서 상기 리와인딩 롤러(70)에 되감길 수 있기 때문에, 상기 기판은 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하면서 서로 반대쪽 면이 노출된 상태를 유지할 수 있고, 이로 인하여 상기 기판의 양면에 대해 모두 스퍼터링 공정을 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈은 각각 상기 기판(s)에 대해 일면과 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행할 수 있는 구조를 가지기 때문에, 그 구성을 서로 동일할 수 있으나, 동작(예를 들어 회전 방향)은 다소 상이할 수 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)에 적용되는 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 상기 기판(s)의 타면과 접촉된 상태로 일방향(도 1에서는 시계 반대 방향으로 예시하고 있음)으로 회전하는 제1 드럼(31) 및 상기 제1 드럼(31)을 따라 이동하는 상기 기판(s)의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터(35)를 포함하여 구성되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)은 상기 기판(s)의 일면(상기 제1 드럼(31)과 접촉되는 일면에 반대되는 면)과 접촉된 상태로 타방향(도 1에서는 시계 방향으로 예시하고 있음)으로 회전하는 제2 드럼(51) 및 상기 제2 드럼(51)을 따라 이동하는 상기 기판(s)의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터(55)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 드럼(31)은 상기 언와인딩 롤러(10)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 타면과 접촉된 상태로 상기 기판을 일방향으로 회전하면서 이송되도록 한다. 따라서, 상기 기판의 일면은 상기 복수의 제1 스퍼터(35)와 마주본 상태로 노출될 수 있고, 이로 인하여 상기 기판(s)은 이송되면서 상기 복수의 제1 스퍼터(35)에 의하여 일면에 대해 박박 스퍼터링 공정을 수행받을 수 있다.

상기 복수의 제1 스퍼터(35)는 상기 제1 드럼(31)의 측부와 하부를 따라 상기 제1 드럼(31)과 소정 간격 이격된 상태로 배치되되, 상호 소정 간격 이격 배치되어 상기 제1 드럼(31)을 따라 이동하는 상기 기판(s)의 일면에 대해 스퍼터링 박막을 증착시킨다. 결국, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하는 기판(s)은 일면에 소정의 박막층들이 증착될 수 있다.

한편, 상기 제2 드럼(51)은 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 일면과 접촉된 상태로 상기 기판을 타방향(상기 제1 드럼(31)의 회전 방향과 반대 방향)으로 회전하면서 이송되도록 한다. 따라서, 상기 기판(s)의 타면은 상기 복수의 제2 스퍼터(55)와 마주본 상태로 노출될 수 있고, 이로 인하여 상기 기판(s)은 이송되면서 상기 복수의 제2 스퍼터(55)에 의하여 타면에 대해 박박 스퍼터링 공정을 수행받을 수 있다.

상기 복수의 제2 스퍼터(55)는 상기 제2 드럼(51)의 측부와 하부를 따라 상기 제2 드럼(51)과 소정 간격 이격된 상태로 배치되되, 상호 소정 간격 이격 배치되어 상기 제2 드럼(51)을 따라 이동하는 상기 기판(s)의 타면에 대해 스퍼터링 박막을 증착시킨다. 결국, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하는 기판(s)은 타면에 소정의 박막층들이 증착될 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 상기 복수의 제1 스퍼터(35)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제1 스퍼터(35)들 사이에 각각 배치 형성되는 제1 격벽(37)을 더 포함하여 구성될 수 있고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 역시 상기 복수의 제2 스퍼터(55)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제2 스퍼터(55)들 사이에 각각 배치 형성되는 제2 격벽(57)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 격벽(37)은 상기 복수의 제1 스퍼터(35) 각각에 의해 스퍼터링된 타겟 물질이 다른 제1 스퍼터(35)(특히 인접하는 제1 스퍼터)로 날아가는 것을 방지하기 위하여 채택 적용한다. 상기 제1 격벽(37)이 채택 적용됨으로써, 각각의 제1 스퍼터(35)에 의해 스퍼터링된 타겟 물질이 인접하는 다른 제1 스퍼터(35)에 날아가는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 인접하는 다른 제1 스퍼터(35)의 오염을 방지하여 증착 품질을 유지할 수 있다.

또한, 대동소이하게, 상기 제2 격벽(57)은 상기 복수의 제2 스퍼터(55) 각각에 의해 스퍼터링된 타겟 물질이 다른 제2 스퍼터(55)(특히 인접하는 제2 스퍼터)로 날아가는 것을 방지하기 위하여 채택 적용한다. 상기 제2 격벽(57)이 채택 적용됨으로써, 각각의 제2 스퍼터(55)에 의해 스퍼터링된 타겟 물질이 인접하는 다른 제2 스퍼터(55)에 날아가는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 인접하는 다른 제2 스퍼터(55)의 오염을 방지하여 증착 품질을 유지할 수 있다.

상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 제2 스퍼터링 모듈(50)에 의한 스퍼터링 공정은 진공 상태를 유지하는 챔버, 구체적으로 각각 제1 프로세스 챔버(3)와 제2 프로세스 챔버(5) 내에서 수행되는 것이 바람직하다. 따라서, 각각 인접 배치되는 상기 언와인딩 롤러(10)와 상기 리와인딩 롤러(70) 역시 각각 진공 상태를 유지할 수 있는 언와인딩 챔버(1)와 리와인딩 챔버(7) 내에 배치되어 동작하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 언와인딩 롤러(10)는 언와인딩 챔버(1) 내에 배치되어 동작하고, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 제1 프로세스 챔버(3) 내에 배치되어 동작하고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)은 제2 프로세스 챔버(5) 내에 배치되어 동작하며, 상기 리와인딩 롤러(70)는 리와인딩 챔버(7) 내에 배치되어 동작한다. 그리고, 상호 인접하는 상기 챔버들은 인접하는 경계면에 상기 기판(s)이 통과될 수 있는 슬릿이 형성되지만, 상기 각각의 챔버들은 전체적으로 진공 상태가 유지될 수 있도록 동작된다.

한편, 상기 기판(s)은 스퍼터링 공정을 수행받기 전에 전처리 공정을 수행받을 수 있다. 상기 전처리 공정은 이온빔 처리 등을 포함한다. 상기 이온빔 처리는 상기 기판의 표면을 클리닝함과 동시에 표면처리를 통해 스퍼터링 공정에서 박막 증착의 효율이 향상될 수 있도록 한다. 이와 같은 이온빔 처리는 상기 언와인딩 챔버(1) 내에서 수행되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 언와인딩 챔버(1)는 이온빔 처리 모듈을 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 경우에 따라서, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)과 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)에 각각 채택 적용한 제1 드럼(31)과 제2 드럼(51) 대신에, 구조적으로 간단하고 설치 및 교체가 더 용이한 복수의 롤러, 구체적으로 제1 드럼 대용 롤러(33) 및 제2 드럼 대용 롤러(53)로 대체하여 채택 적용할 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)는 도 1을 참조하여 상술한 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)와 대부분 구성이 동일하지만, 단지 제1 스퍼터링 모듈(30)의 제1 드럼(31) 대신에 제1 드럼 대용 롤러(33)이 채택 적용되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)의 제2 드럼(51) 대신에 제2 드럼 대용 롤러(53)이 채택 적용되는 점만 상이하다. 따라서, 이하에서는 도 1과 상이한 부분만 구체적으로 설명하고 나머지 부분은 생략한다. 다만, 생략된 부분은 도 1을 참조하여 설명한 부분과 동일하게 적용된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)에 적용되는 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 상기 기판(s)의 타면과 접촉된 상태로 일방향(도 2에서는 시계 반대 방향을 예시하고 있음)으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)와, 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)를 따라 이동하는 상기 기판의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터(35) 및 상기 복수의 제1 스퍼터(35)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제1 스퍼터(35)들 사이에 각각 배치 형성되는 제1 격벽(37)을 포함하여 구성되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)은 상기 기판(s)의 일면과 접촉된 상태로 타방향(도 2에서는 시계 방향을 예시하고 있음)으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)와, 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)를 따라 이동하는 상기 기판(s)의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터(55) 및 상기 복수의 제2 스퍼터(55)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제2 스퍼터(55)들 사이에 각각 배치 형성되는 제2 격벽(57)을 포함하여 구성되며, 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33) 각각은 상기 제1 격벽(37)에 대응하는 위치에 배치 형성되고, 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53) 각각은 상기 제2 격벽(57)에 대응하는 위치에 배치 형성되도록 구성된다.

상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)는 상기 언와인딩 롤러(10)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 타면과 접촉된 상태로 상기 기판이 일방향으로 회전하면서 이송되도록 한다. 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)는 상호 소정 간격 이격 배치되되, 전체적으로 반원 또는 타원 형태가 되도록 배치된다. 따라서, 상기 기판의 일면은 상기 복수의 제1 스퍼터(35)와 마주본 상태로 노출될 수 있고, 이로 인하여 상기 기판(s)은 이송되면서 상기 복수의 제1 스퍼터(35)에 의하여 일면에 대해 박박 스퍼터링 공정을 수행받을 수 있다.

상기 복수의 제1 스퍼터(35)는 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)군의 측부와 하부를 따라 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)와 소정 간격 이격된 상태로 배치되되, 상호 소정 간격 이격 배치되어 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)를 따라 이동하는 상기 기판(s)의 일면에 대해 스퍼터링 박막을 증착시킨다. 결국, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)을 통과하는 기판(s)은 일면에 소정의 박막층들이 증착될 수 있다.

한편, 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)는 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판(s)의 일면과 접촉된 상태로 상기 기판을 타방향(상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)의 회전 방향과 반대 방향)으로 회전하면서 이송되도록 한다. 역시 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)는 상호 소정 간격 이격 배치되되, 전체적으로 반원 또는 타원 형태가 되도록 배치된다. 따라서, 상기 기판(s)의 타면은 상기 복수의 제2 스퍼터(55)와 마주본 상태로 노출될 수 있고, 이로 인하여 상기 기판(s)은 이송되면서 상기 복수의 제2 스퍼터(55)에 의하여 타면에 대해 박박 스퍼터링 공정을 수행받을 수 있다.

상기 복수의 제2 스퍼터(55)는 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)군의 측부와 하부를 따라 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)와 소정 간격 이격된 상태로 배치되되, 상호 소정 간격 이격 배치되어 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)를 따라 이동하는 상기 기판(s)의 타면에 대해 스퍼터링 박막을 증착시킨다. 결국, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50)을 통과하는 기판(s)은 타면에 소정의 박막층들이 증착될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스퍼터링 모듈(30)은 상기 복수의 제1 스퍼터(35)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제1 스퍼터(35)들 사이에 각각 배치 형성되는 제1 격벽(37)을 포함하여 구성되고, 상기 제2 스퍼터링 모듈(50) 역시 상기 복수의 제2 스퍼터(55)를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제2 스퍼터(55)들 사이에 각각 배치 형성되는 제2 격벽(57)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33)를 따라 이송되는 플렉시블 기판(s)은 대면하고 있는 상기 제1 스퍼터(35)와 곡면이 아닌 평면으로 대면하는 것이 증착 품질을 위해 바람직하다. 이를 위해, 상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러(33) 각각은 상기 제1 격벽(37)에 대응하는 위치에 배치 형성된다.

구체적으로, 상기 각각의 제1 드럼 대용 롤러(33)는 상기 각각의 제1 격벽(37)과 대응 배치되되, 상기 대응 배치되는 상기 제1 격벽(37)을 연장하는 경우 상기 대응하는 제1 격벽(37)의 상측면(기판(s) 또는 대응하는 제1 드럼 대용 롤러(33)와 대향하는 모서리에 해당하는 측면)과 일치하여 만나는 위치에 배치되거나, 상기 대응하는 제1 격벽(37)의 상부면 또는 하부면에 접해서 위치할 수 있도록 배치된다. 결과적으로, 인접하는 제1 격벽(37)들 사이에 위치하는 상기 플렉시블 기판은 인접하는 제1 드럼 대용 롤러(33)에 의해 팽팽한 상태를 유지할 수 있고, 이로 인하여 각 제1 스퍼터(35)와 대면하는 상기 플렉시블 기판(s)은 평평한 상태를 유지할 수 있기 때문에 기판의 일면에 대한 박막 증착 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 대동소이하게. 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53)를 따라 이송되는 플렉시블 기판(s)은 대면하고 있는 상기 제2 스퍼터(55)와 곡면이 아닌 평면으로 대면하는 것이 증착 품질을 위해 바람직하다. 이를 위해, 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러(53) 각각은 상기 제2 격벽(57)에 대응하는 위치에 배치 형성된다.

구체적으로, 상기 각각의 제2 드럼 대용 롤러(53)는 상기 각각의 제2 격벽(57)과 대응 배치되되, 상기 대응 배치되는 상기 제2 격벽(37)을 연장하는 경우 상기 대응하는 제2 격벽(37)의 상측면(기판(s) 또는 대응하는 제2 드럼 대용 롤러(53)와 대향하는 모서리에 해당하는 측면)과 일치하여 만나는 위치에 배치되거나, 상기 대응하는 제2 격벽(57)의 상부면 또는 하부면에 접해서 위치할 수 있도록 배치된다. 결과적으로, 인접하는 제2 격벽(37)들 사이에 위치하는 상기 플렉시블 기판은 인접하는 제2 드럼 대용 롤러(53)에 의해 팽팽한 상태를 유지할 수 있고, 이로 인하여 각 제2 스퍼터(35)와 대면하는 상기 플렉시블 기판(s)은 평평한 상태를 유지할 수 있기 때문에 기판의 타면에 대한 박막 증착 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 스퍼터링 장치(100)에 적용되는 텐션/가이드 롤러(90)는 상술한 바와 같이, 플렉시블 기판을 주름지지 않고 정렬된 상태로 이송될 수 있는 동작을 수행한다. 이를 위한 상기 텐션/가이드 롤러(90)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 텐션/가이드 롤러(90)는 도 1 및 도 2에 도시된 롤투롤 공정을 수행하기 위한 장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 텐션/가이드 롤러(90)는 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70) 사이에 배치되되, 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70)의 상호 회전력에 의해 이송되는 필름 등의 플렉시블 기판을 원활하게 이송될 수 있도록 하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 텐션/가이드 롤러(90)는 언와인딩 롤러(10)와 리와인딩 롤러(70) 사이에서 플렉시블 기판이 정렬된 상태로 가이드되면서 이송될 수 있도록 하고, 더 나아가 주룸이 지지 않고 텐션이 유지된 상태로 이송될 수 있도록 하는 동작을 수행한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 텐션/가이드 롤러(90)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 텐션/가이드 롤러(90)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 텐션/가이드 롤러(90)의 양 단부에서의 개략적인 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 텐션/가이드 롤러(90)는 회전축(91), 베어링(93), 탄성 지지 모듈(95) 및 브래킷(94)을 포함하여 구성된다.

상기 회전축(91)은 기판의 이동 방향을 가로질러 배치되되, 둘레면에 상기 이동하는 기판과 접촉되는 롤링 패드(92)가 형성된다. 상기 회전축(91)은 기본적으로 상기 이동하는 기판, 즉 필름 등과 같은 플렉시블 기판이 타고 지나가면서 회전하는 동작을 수행한다. 따라서, 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)는 상기 베어링(93)에 장착된 상태로 배치된다.

상기 회전축(91)은 상기 베어링(93)에 장착되어 상기 플렉시블 기판이 타고 지나가면 회전되도록 동작하기 때문에, 상기 회전축(91)의 둘레면은 상기 플렉시블 기판에 스크래치 등 손상을 입히지 않고, 상기 플렉시블 기판이 텐션을 유지한 상태로 이송될 수 있도록 일정한 마찰력을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 회전축(91)의 둘레면에는 상기 이송되는 플렉시블 기판이 접촉되어 타고 지나갈 수 있도록 롤링 패드(92)가 장착 형성된다.

상기 롤링 패드(92)는 상기 기판과 사이에서 일정한 마찰력을 유지할 수 있고 상기 기판에 손상을 입히지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 롤링 패드(92)는 상기 회전축(91)의 둘레면 중, 상기 베어링(93)이 감싸면서 장착되는 양측 단부(91a)를 제외한 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회전축(91)은 상기 기판이 타고 지나가면서 회전되도록 장착되기 때문에, 상기 기판의 이송 방향에 직교하는 방향, 즉 기판의 이송 방향을 가로 질러 배치된다.

상기 회전축(91)이 상기 기판의 이송에 따라 회전될 수 있도록, 그 양측 단부(91a)에는 상기 베어링(93)이 장착된다. 즉, 상기 베어링(93)은 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)를 각각 접촉하여 감싸도록 배치된다. 따라서, 상기 베어링(93)이 고정 배치될 때, 상기 회전축(91)은 상기 플렉시블 기판이 둘레면을 타고 지나갈 때, 자유롭게 회전될 수 있다.

본 발명에 따른 회전축(91)은 상기 기판이 둘레면을 타고 지나가면서 발생되는 회전력에 의해 자유롭게 회전될 수 있을 뿐 아니라, 다양한 방향으로 발생되는 외력(이송되는 기판이 회전축에 가하는 힘)에 대응하여 다양한 방향으로 움직일 수 있도록 배치된다. 이를 위하여, 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)를 감싸도록 장착되는 상기 베어링(93)은 회전이 이루어지지 않게 고정될 뿐 아니라 둘레면이 탄성 지지될 필요가 있다.

이와 같이, 상기 베어링(93)은 회전되지 않고 다양한 방향, 구체적으로 방사 방향(도 4에서 빨간색 점선 화살표로 표시된 방향)으로 움직일 수 있도록 고정 지지될 수 있도록 배치되는데, 이를 위하여 본 발명에서는 탄성 지지 모듈(95)을 채택 적용한다.

본 발명에 적용되는 상기 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)의 둘레면을 탄성력이 유지되도록 지지하되, 상기 베어링(95)이 방사 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지하는 동작을 수행한다. 상기 탄성 지지 모듈(95)이 상기 베어링(93)의 둘레면을 지지한다. 따라서, 기본적으로 상기 베어링(93)은 회전되지 않은 상태를 유지할 수 있고, 이를 통해 상기 베어링(93)에 장착된 상기 회전축(91)은 상기 기판의 접촉 이송에 따라 자유롭게 회전될 수 있다.

또한, 상기 탄성 지지 모듈(95)이 상기 베어링(93)의 둘레면을 지지하되 탄성력이 유지되도록 지지한다. 따라서, 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)에 장착되는 상기 베어링(93)은 상기 이송하는 기판에 의해 상기 회전축(91)에 외력이 가해지면, 상기 외력에 대응하여 탄성력을 이겨가면서 다양한 방향으로 움직일 수 있다. 상기 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)이 방사 방향으로 자유롭게 움직일 수(이동될 수) 있도록 상기 베어링의 둘레면을 탄성 지지하기 때문에, 상기 베어링(93)은 상기 회전축(91)에 발생하는 다양한 방향으로의 외력에 반응하여 다양한 방사 방향으로 움직일 수 있다.

상기 탄성 지지 모듈(95)을 포함하여 상기 베어링(93)은 외부로부터 보호되고 차단될 필요가 있으며, 더 나아가 주변 구조물에 고정 배치될 필요가 있다. 이를 위하여 상기 베어링(93)을 탄성 지지하는 상기 탄성 지지 모듈(95)은 브래킷(94)에 의해 감싸져서 보호된다. 즉, 본 발명에 따른 브래킷(94)은 상기 탄성 지지 모듈(95)을 감싸서 고정하는 동작을 수행한다.

상기 브래킷(94)이 상기 탄성 지지 모듈(95)을 감싸도록 배치되기 때문에, 상기 탄성 지지 모듈(95)에 의해 탄성 지지되면서 감싸져서 배치되는 베어링(93) 역시 상기 브래킷(94)에 의해 감싸진 형태로 보호될 수 있다. 상기 브래킷(94)은 상기 탄성 지지 모듈(95)의 외부를 고정한 상태로 주변 구조물에 고정된다. 상기 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)을 탄성 지지하도록 배치되지만, 탄성 지지가 가능하기 위하여 외측부가 상기 브래킷(94) 내부에 고정된 상태를 유지할 필요가 있다. 상기 브래킷(94)이 주변 구조물에 안정적으로 고정 배치되기 때문에, 상기 브래킷(94) 내부에 장착되는 상기 탄성 지지 모듈(95) 역시 안정적으로 배치될 수 있다.

상기 탄성 지지 모듈(95)은 상술한 바와 같이, 상기 베어링(93)이 방사 방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록 배치될 필요가 있는데, 이와 같은 동작을 수행할 수 있는 구조는 다양하지만, 본 발명에서의 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)의 방사 방향의 움직임을 원활하게 함과 동시에 구조적으로 간단하고 더 나아가 교체, 유지 보수가 용이하도록 하는 구조를 가질 수 있도록 채택 적용한다.

이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)의 둘레면을 따라 소정 간격 이격 배치되어 복수개로 구성되고, 복수개의 탄성 지지 모듈(95)은 전체적으로 방사 구조로 배치되며, 상기 각각의 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)을 이격된 상태로 감싸고 상기 브래킷(94) 내부에 고정 배치되는 고정통(96), 상기 베어링(94)에 접촉되어 밀착 배치되는 밀착부(97), 상기 밀착부(97)에 일단이 연결되고 타단은 상기 고정통(96)을 관통하여 연장 배치되는 지지봉(98) 및 상기 지지봉(98)을 감싼 상태로 상기 밀착부(97)와 상기 고정통(96) 사이에 개재되어 탄성력을 가진 상태로 배치되는 탄성 스프링(99)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 본 발명에 적용되는 상기 탄성 지지 모듈(95)은 복수개로 구성되어 상기 베어링(93)이 효율적이고 안정적으로 방사 방향으로 움직일 수 있도록 탄성 지지한다. 이를 위하여 상기 복수개의 탄성 지지 모듈(95)은 상기 베어링(93)의 둘레면을 따라 상호 소정 간격 이격 배치되어 상기 베어링(93)의 둘레면을 복수개의 포인트에서 탄성 지지한다. 결과적으로, 상기 복수개의 탄성 지지 모듈(95)은 전체적을 방사 구조로 상기 베어링(93)을 탄성 지지할 수 있도록 배치되고, 방사 방향으로 움직일 수 있도록 배치된다.

각각의 탄성 지지 모듈(95)은 고정통(96), 밀착부(97), 지지봉(98) 및 탄성 스프링(99)을 포함하여 구성된다.

상기 고정통(96)은 상기 베어링(93)을 이격된 상태로 감싸고 상기 브래킷(94) 내부에 고정 배치된다. 즉, 상기 고정통(96)은 전체적으로 통 형상을 가지고 상기 베어링(93)을 감싸는 형태로 배치되되, 상기 베어링(93)의 둘레면에서 이격된 상태로 배치된다. 따라서, 상기 베어링(93)의 둘레면(외부면)과 상기 고정통(96)의 내부면 사이는 이격되어 공간이 형성되며, 이 공간 내에 상기 밀착부(97), 상기 지지봉(98) 및 상기 탄성 스프링(99)이 배치된다.

상기 고정통(96)은 상기 브래킷(94) 내부에서 안정적으로 고정된다. 즉, 상기 고정통(96)은 상기 브래킷(94)에 고정되어 안정적인 상태를 유지한다. 상기 고정통(96)은 상기 브래킷(94)에 착탈 가능하게 고정되는 것이 바람직하다. 이를 통해 상기 탄성 지지 모듈(95)의 탈부착 및 유지 보수, 교체가 용이할 수 있다.

상기 밀착부(97)는 상기 베어링(93)에 접촉되어 밀착 배치된다. 상기 밀착부(97)는 상기 각각의 탄성 지지 모듈(95)이 탄성 지지하는 상기 베어링(93)의 둘레면 포인트 부분에 밀착되도록 배치된다. 상기 밀착부(97)의 밀착면(베어링에 접촉되는 면)은 상기 베어링(93)의 둘레면(외부면)과 동일한 형태로 굴곡지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 밀착부(97)는 상기 베어링(93)의 둘레면에 견고하고 안정적으로 밀착될 수 있다.

상기 밀착부(97)의 상부면(밀착면의 반대면)에는 상기 지지봉(98)이 연결되어 세워져서 연장된다. 바람직하게, 상기 지지봉(98)은 상기 밀착부(97)의 상부면에 연결되고, 수직 방향으로 연장되어 상기 고정통(96)을 관통되어 외부로 노출될 수 있도록 배치된다. 즉, 상기 지지봉(98)은 상기 밀착부(97)에 일단이 연결되고 타단은 상기 고정통(96)을 관통하여 연장 배치된다.

상기 지지봉(98)은 그 타단이 상기 고정통(96)을 관통하여 외부로 노출될 수 있도록 연장 형성되기 때문에, 그 일단이 연결된 상기 밀착부(97)가 상기 베어링(93)의 둘레면에 밀착된 상태라면, 이탈되지 않고 안정적인 자세를 유지할 수 있다. 다만, 상기 베어링(93)이 상기 고정통(96)에서 멀어지는 방향으로 움직일 때, 상기 지지봉(98)의 타단이 상기 고정통(96) 내측으로 이동될 수 있고, 이때 상기 지지봉(98)은 상기 고정통(96)(구체적으로 고정통(96)의 관통구)에 의하여 지지될 수 없기 때문에 이탈되는 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 지지봉(98)의 타단은 상기 베어링(93)이 상기 고정통(96)으로부터 멀어지는 방향으로 움직일 수 있는 길이보다 더 크게 상기 고정통(96)을 관통하여 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

상기 밀착부(97)는 상기 베어링(93)의 둘레면에 탄성력을 유지하면서 밀착되어야 하는데, 이를 위하여 상기 밀착부(97)는 상기 탄성 스프링(99)의 탄성력을 받도록 배치된다. 상기 탄성 스프링(99)은 상기 지지봉(98)을 감싼 상태로 상기 밀착부(97)와 상기 고정통(96) 사이에 개재되어 탄성력을 가진 상태로 배치된다. 즉, 상기 탄성 스프링(99)은 일측이 상기 밀착부(97)의 상부면에 접촉 밀착되고 타측이 상기 고정통(96)의 내부면에 접촉 밀착된 상태에서 탄성력을 가지도록 배치된다. 결국, 상기 밀착부(97)는 상기 탄성 스프링(99)의 탄성력에 의하여 상기 베어링(93)의 둘레면을 밀면서 접촉 밀착한 상태를 유지할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 탄성 지지 모듈(95)이 상기 베어링(93)의 둘레면을 따라 복수개의 포인트에서 탄성 지지하기 때문에, 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)에 장착되는 상기 베어링(93)은 방사 방향에서 탄성 지지될 수 있고, 결과적으로, 상기 플렉시블 기판의 이송에 따라 발생되는 다양한 방향으로의 외력에 대응하여 자유롭게 방사 방향으로 움직일 수 있다. 이로 인하여 상기 회전축(91)은 춤을 추듯이 자유롭게 움직일 수 있고, 결국 상기 플렉시블 기판은 주름지지 않고 텐션이 유지된 상태로 정렬되어 이송될 수 있다.

상기 복수개의 탄성 지지 모듈(95)을 통해 상기 베어링(93)의 둘레면을 따라 소정 간격 이격된 포인트에 대해 탄성 지지할 수 있고, 결국 상기 베어링(93)(구체적으로 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a))이 방사 방향으로 자유롭게 움직일 수(이동될 수) 있다.

상기 베어링(구체적으로 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a))의 다양한 방향으로의 움직임을 좀 더 자유롭게 하고 원활하게 하기 위하여, 상기 복수개의 탄성 지지 모듈(95)을 구성하는 상기 탄성 스프링(99)의 탄성력은 상호 적절하게 가변 적용하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 회전축(91)의 양측 단부(91a)를 지지하는 베어링(93)과 분산된 회전축(91)의 무게를 고려하고, 상기 베어링(93)의 접촉 지지하는 부분의 위치를 고려하여, 상기 각각의 탄성 지지 모듈(95)의 각 탄성 스프링(99)의 탄성력을 가변하여 채택 적용할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 발명에 적용되는 상기 각각의 탄성 지지 모듈(95)을 구성하는 탄성 스프링(99)들은 서로 상이한 탄성력을 가지고, 상기 베어링(93)의 가장 하측을 지지하는 탄성 지지 모듈(95)(도 4에서, 8개 탄성 지지 모듈 중, 가운데 최하측에 배치되는 탄성 지지 모듈)을 구성하는 탄성 스프링(99)이 가장 큰 탄성력을 가지며, 상기 베어링(93)의 가장 상측을 지지하는 탄성 지지 모듈(95)(도 4에서, 8개 탄성 지지 모듈 중, 가운데 최상측에 배치되는 탄성 지지 모듈)을 구성하는 탄성 스프링(99)이 가장 작은 탄성력을 가지는 것이 바람직하다.

이와 같이, 각각의 탄성 지지 모듈(95)의 탄성 스프링(99)의 탄성력을 적절하게 가변 적용하되, 상기 베어링(93) 등의 하중을 고려하고 탄성 지지하는 위치를 고려하여 서로 다른 탄성력을 가지는 탄성 스프링을 채택 적용하도록 구성함으로써, 상기 복수개의 탄성 지지 모듈(95)에 의하여 상기 베어링(93)이 자유롭고 원활하게 움직일 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 구성 및 동작을 가지는 본 발명인 텐션/가이드 롤러(90)에 의하면, 언와인딩 롤러(도 1 및 2에서 도면 부호 10으로 표기됨)와 리와인딩 롤러(도 1 및 도 2에서 도면 부호 70으로 표기됨) 사이에 배치되어 플렉시블 기판의 접촉 이송에 따라 발생되는 다양한 방향의 외력에 대응하여 양측 단부가 자유롭게 움직일 수 있도록 구성하기 때문에, 플렉시블 기판이 정렬된 상태로 가이드되어 이송될 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 기판이 주름지지 않고 텐션이 유지된 상태로 이송될 수 있도록 하는 장점이 발생된다.

또한, 본 발명에 의하면, 텐션/가이드 롤러(90)를 구성하는 탄성 지지 모듈(95)을 단순한 구조로 형성하고 조립 및 착탈 가능하게 구성하기 때문에, 탄성 지지 모듈(95)의 유지 보수 및 교체가 용이하고, 다양한 탄성력을 유지할 수 있는 탄성 지지 모듈을 원하는 바대로 용이하게 채택 적용할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

s : 기판 1 : 언와인딩 챔버
3 : 제1 프로세스 챔버 5 : 제2 프로세스 챔버
7 : 리와인딩 챔버 10 : 언와이딩 롤러
30 : 제1 스퍼터링 모듈 31 : 제1 드럼
33 : 제1 드럼 대용 롤러 35 : 제1 스퍼터
37 : 제2 격벽 50 : 제2 스퍼터링 모듈
51 : 제2 드럼 53 : 제2 드럼 대용 롤러
55 : 제2 스퍼터 57 : 제2 격벽
70 : 리와인딩 롤러 90 : 텐션/가이드 롤러
91 : 회전축 91a : 회전축 단부
92 : 롤링 패드 93 : 베어링
94 : 브래킷 95 : 탄성 지지 모듈
96 : 고정통 97 : 밀착부
98 : 지지봉 99 : 탄성 스프링
100 : 롤투롤 스퍼터링 장치

Claims

롤투롤 스퍼터링 장치에 있어서,
기판을 풀어주는 언와인딩 롤러;
상기 언와인딩 롤러로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 일면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 일면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제1 스퍼터링 모듈;
상기 제1 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판의 타면이 노출되도록 이동시키되, 상기 기판의 타면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 제2 스퍼터링 모듈;
상기 제2 스퍼터링 모듈로부터 텐션이 유지된 상태로 전달되는 기판을 되감는 리와인딩 롤러;
상기 언와이딩 롤러와 상기 제1 스퍼터링 모듈 사이, 상기 제1 스퍼터링 모듈과 상기 제2 스퍼터링 모듈 사이 및 상기 제2 스퍼터링 모듈과 상기 리와인딩 롤러 사이에 배치되어 이동되는 기판이 텐션을 유지할 수 있도록 하고 가이드될 수 있도록 하는 텐션/가이드 롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 롤투롤 스퍼터링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 리와인딩 롤러는 상기 제1 스퍼터링 모듈과 상기 제2 스퍼터링 모듈 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 스퍼터링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 타면과 접촉된 상태로 일방향으로 회전하는 제1 드럼 및 상기 제1 드럼을 따라 이동하는 상기 기판의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터를 포함하여 구성되고,
상기 제2 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 일면과 접촉된 상태로 타방향으로 회전하는 제2 드럼 및 상기 제2 드럼을 따라 이동하는 상기 기판의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 스퍼터링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 타면과 접촉된 상태로 일방향으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제1 드럼 대용 롤러와, 복수의 제1 드럼 대용 롤러를 따라 이동하는 상기 기판의 일면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제1 스퍼터 및 상기 복수의 제1 스퍼터를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제1 스퍼터들 사이에 각각 배치 형성되는 제1 격벽을 포함하여 구성되고,
상기 제2 스퍼터링 모듈은 상기 기판의 일면과 접촉된 상태로 타방향으로 회전하되, 상호 이격 배치되는 복수의 제2 드럼 대용 롤러와, 복수의 제2 드럼 대용 롤러를 따라 이동하는 상기 기판의 타면에 대하여 스퍼터링을 수행하는 복수의 제2 스퍼터 및 상기 복수의 제2 스퍼터를 상호 공간적으로 분리하기 위하여 인접하는 제2 스퍼터들 사이에 각각 배치 형성되는 제2 격벽을 포함하여 구성되며,
상기 복수의 제1 드럼 대용 롤러 각각은 상기 제1 격벽에 대응하는 위치에 배치 형성되고, 상기 복수의 제2 드럼 대용 롤러 각각은 상기 제2 격벽에 대응하는 위치에 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 스퍼터링 장치.