KR101022017B1 - 계층화 구조물 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고성능의 미소유닛을 유연한 기판 상에 계층적으로 형성할 수 있는 대량 생산 제조장치인 계층화 구조물 제조 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 계층화 구조물 제조 장치는, 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서, 상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지; 및 상기 더미기판과 상기 타겟기판이 서로 압착되도록 상기 타겟기판을 감아 롤링시킴에 따라 상기 더미기판의 미소유닛이 상기 타겟기판에 적층되게 하는 메인롤러;를 포함하여 구성된다.
계층화, 구조물, 적층, 유연, 플렉서블

Description

계층화 구조물 제조 장치{Apparatus for manufacturing hierarchical structure}
본 발명은 계층화 구조물 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고성능의 미소유닛을 유연한 기판 상에 계층적으로 형성할 수 있는 대량 생산 제조장치인 계층화 구조물 제조 장치에 관한 것이다.
실리콘반도체 관련 기술은 급속도로 발전하고 있고, 이러한 실리콘반도체(semiconductor)뿐만 아니라 각종 화합물반도체(compound semiconductor) 등은 대량의 정보를 빠른 속도로 처리할 수 있어서 광학소자, 광통신 및 무선통신 등의 분야에서 인간의 생활에 큰 도움을 주고 있으며, IT혁명을 가능하게 하였다.
한편, 이제까지 반도체 관련 기술의 발전은 반도체의 집적도를 향상시킴으로써 보다 고성능화, 대용량화, 초고속화를 실현하는데 초점이 있었으나, 최근 반도체관련 가공 기술이 나노 영역으로 확대되면서 반도체의 집적도 향상에 대한 한계가 나타나고 있다.
반도체의 집적도 향상에 대한 한계가 나타남에 따라 여러 전문가는 플렉서블한 제품이 미래 IT산업을 주도할 것으로 판단하고 있고, 이러한 이유로 최근에는 플렉서블한 IT제품에 대한 다양한 기술들이 개발되고 있다.
한편, 기존의 플렉서블 제품 제조 기술은 폴리머 기반의 각종 유기물을 이용하는 데에 초점이 있었으나, 이처럼 유기물을 이용한 제품은 실리콘반도체나 화합물반도체 등에 비하여 성능이 현저하게 떨어진다는 단점이 있다. 그 이유는 유기물 기반의 전자소자는 전자이동속도 면에서 단결정 실리콘 전자소자에 비하여 100배 내지 1000배 정도 느리고, 탄소나노튜브에 비해서는 10000배 이상 느리기 때문이다.
반면에 실리콘반도체나 화합물반도체는 성능이 매우 우수하지만, 취성(brittleness)이 매우 강하고, 변형이 어렵기 때문에 플렉서블한 제품에 적용되기가 어렵다는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 성능이 우수한 반도체 소자 및 구조물, 나노 소재 등을 유연한 기판에 형성하여 고성능 플렉서블 디스플레이나 플렉서블 메모리, 플렉서블 태양 전지 등의 플렉서블 제품을 개발하는 기술이 활발하게 연구되고 있다.
따라서, 취성이 강한 소자 및 구조물을 플렉서블한 기판 위에 형성함으로써 고성능 플렉서블 제품을 대량으로 생산할 수 있는 장치가 요구된다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 우수한 성능을 지니는 실리콘반도체 및 화합물반도체, 나노구조물 등을 플렉서블한 타겟기판 상에 배열 및 적층함으로써 고성능의 유연한 계층화 구조물을 대량으로 생산할 수 있는 계층화 구조물 제조 장치에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 계층화 구조물 제조 장치는, 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서, 상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지; 및 상기 더미기판과 상기 타겟기판이 서로 압착되도록 상기 타겟기판을 감아 롤링시킴에 따라 상기 더미기판의 미소유닛이 상기 타겟기판에 적층되게 하는 메인롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 점착처리수단은 온도제어장치로 구성되고, 상기 온도제어장치는 상기 더미기판의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 메인롤러는 상기 더미기판과의 간격이 조절되도록 위치이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 메인롤러는 상기 더미기판과 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 계층화 구조물 제조 장치는, 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서, 상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지; 상기 더미기판과 맞닿아 압착회전함에 따라 상기 더미기판의 미소유닛이 외주부에 부착되는 보조롤러; 및 상기 보조롤러와 상기 타겟기판이 서로 압착되도록 상기 타겟기판을 감아 롤링시킴에 따라 상기 보조롤러의 외주부에 부착된 미소유닛이 상기 타겟기판에 적층되게 하는 메인롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제1점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1점착처리수단은 제1온도제어장치로 구성되고, 상기 제1온도제어장치는 상기 더미기판의 온도보다 상기 보조롤러의 외주부 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러의 일측에는 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제2점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2점착처리수단은 제2온도제어장치로 구성되고, 상기 제2온도제어장치는 상기 보조롤러의 외주부의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제1점착처리수단이 구비되고, 상기 보조롤러의 타측에는 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제2점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1점착처리수단에 의해 제공되는 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력은 상기 제2점착처리수단에 의해 제공되는 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러는 상기 더미기판과의 간격이 조절되도록 위치이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러는 상기 더미기판과 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러는 상기 보조롤러와의 간격이 조절되도록 위치이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러는 상기 보조롤러와 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러는 외주면에 소정의 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 계층화 구조물 제조 장치는, 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서, 상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지; 상기 더미기판과 근접한 위치에 설치된 제1보조롤러; 상기 제1보조롤러와 소정거리 이격되어 설치된 제2보조롤러; 상기 제1보조롤러와 제2보조롤러에 감겨 순환되고, 상기 제1보조롤러에 의해 상기 더미기판에 맞닿아 압착되어 상기 더미기판의 미소유닛이 부착되는 링벨트; 및 상기 제2보조롤러에 의해 상기 링벨트가 상기 타겟기판과 압착되도록 상기 타겟기판의 공급측에 위치된 제1텐션롤러 및 배출측에 위치된 제2텐션롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제3점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3점착처리수단은 제3온도제어장치로 구성되고, 상기 제3온도제어장치는 상기 더미기판의 온도보다 상기 링벨트의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2보조롤러의 일측에는 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제4점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제4점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제4점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제4점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제4점착처리수단은 제4온도제어장치로 구성되고, 상기 제4온도제어장치는 상기 링벨트의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제3점착처리수단이 구비되고, 상기 제2보조롤러의 일측에는 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제4점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3점착처리수단에 의해 제공되는 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력은 상기 제4점착처리수단에 의해 제공되는 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2텐션롤러의 일측에는 상기 미소유닛이 적층된 타겟기판으로 도포액을 분사하는 분사노즐이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 링벨트는 메탈시트의 일측에 제1폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제1폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 링벨트는 뫼비우스의 띠 형상으로 이루어짐과 동시에 상기 메탈시트의 타측에 제2폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제1 및 제2폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2보조롤러에 의해 상기 링벨트가 상기 타겟기판과 압착되는 정도가 조절될 수 있도록 상기 제1텐션롤러 및 제2텐션롤러의 위치이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2보조롤러와 대향되는 위치에 상기 타겟기판에 적층되는 미소유닛의 정렬 상태를 감시하고, 상기 미소유닛의 정렬 상태를 제어하는 정렬제어모듈이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 계층화 구조물 제조 장치는, 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서, 상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지; 상기 더미기판과 근접한 위치에 설치된 보조롤러; 상기 보조롤러와 소정거리 이격되어 설치된 메인롤러; 및 상기 보조롤러와 메인롤러에 감겨 순환되고, 상기 보조롤러에 의해 상기 더미기판에 맞닿아 압착되어 상기 더미기판의 미소유닛이 부착되는 링벨트;를 포함하여 이루어지고, 상기 타겟기판은 상기 메인롤러와 상기 링벨트의 일측 사이로 공급되어 상기 메인롤러와 상기 링벨트의 타측 사이로 배출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제5점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제5점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제5점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제5점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제5점착처리수단은 제5온도제어장치로 구성되고, 상기 제5온도제어장치는 상기 더미기판의 온도보다 상기 링벨트의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러의 일측에는 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제6점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제6점착처리수단은 플라즈마를 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제6점착처리수단은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제6점착처리수단은 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제6점착처리수단은 제6온도제어장치로 구성되고, 상기 제6온도제어장치는 상기 링벨트의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제5점착처리수단이 구비되고, 상기 메인롤러의 일측에는 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제6점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제5점착처리수단에 의해 제공되는 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간의 점착력은 상기 제6점착처리수단에 의해 제공되는 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 링벨트는 메탈시트의 일측에 제3폴리머층이 일체형으로 형 성되고, 상기 제3폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 링벨트는 뫼비우스의 띠 형상으로 이루어짐과 동시에 상기 메탈시트의 타측에 제4폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제3 및 제4폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인롤러에 의해 상기 링벨트가 상기 타겟기판과 압착되는 정도가 조절될 수 있도록 상기 메인롤러의 위치이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 기존의 반도체 기술과 나노 기술에서 개발되어온 고성능 소자 및 구조물을 플렉서블한 기판 위에 형성할 수 있다. 이것은 기존의 유기물을 이용한 플렉서블한 제품에 비하여 10배에서 100배 이상의 성능 향상을 가져올 수 있다. 일례로 플렉서블 제품에 응용이 시도되고 있는 유기물 반도체의 전하이동 속도는 실리콘 반도체에 비하여 100분의 1 수준 이하이므로, 유기물 반도체 소자의 정보처리 속도는 실리콘 반도체에 비하여 100배 이상 떨어지게 된다.
둘째, 본 발명은 생산성을 크게 향상할 수 있다. 기존의 롤투롤(roll-to-roll) 프린팅을 이용한 인쇄전자소자(printed electronics)의 가장 큰 장점은 생산성 향상에 있으며, 본 발명에서도 롤러 및 벨트를 이용한 생산시스템을 통하여 생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
셋째, 크기 스케일이 다양한 소자 및 구조물을 대량으로 조립하여 제품을 만 드는 것이 가능하다. 종래의 롤투롤 프린팅 기술은 아직까지 10~20um이하의 구조물을 제조하기에는 여러 가지 한계가 있으나, 본 발명에서 제시된 생산 시스템은 크기 스케일의 제약을 극복할 수 있고, 다양한 크기 스케일을 지니는 소자 및 구조물을 계층적으로 조립하여 제품을 만드는 것이 가능하다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
고성능 플렉서블 제품을 구현하는 기본 개념은 기존의 기술로 제조된 고성능 실리콘반도체 소자, 화합물 반도체 소자, 마이크로 구조물, 나노 구조체 등과 같은 미소유닛을 플렉서블한 타겟기판 상에 적층하는 것이다.
기존의 기술로 제조된 실리콘반도체 소자 및 화합물반도체 소자는 매우 취성이 강하고, 잘 휘어지지 않으며, 굽힘 하중 시에 부러지는 경향이 강하므로, 플렉서블 제품에 적용할 수 없다.
또한, 실리콘반도체 소자 및 화합물반도체 소자는 900℃ 이상의 매우 높은 공정 온도에서 제조되기 때문에 플렉서블한 타겟기판으로 이용되는 폴리머 재질의 기판은 상기 공정 온도(900℃)를 견딜 수 없다.
따라서 1) 기존의 반도체 기술을 이용하여 실리콘반도체 소자, 화합물 반도체 소자, 마이크로 구조물, 나노 구조체 등과 같은 미소유닛을 고온(900℃) 공정을 통해 자유롭게 제조하는 과정, 2) 이렇게 제조된 미소유닛을 습식 및 건식 식각 공정을 통하여 모재로부터 쉽게 떨어질 수 있도록 가공하는 과정, 3) 미소유닛을 모재로부터 떼어내어 플렉서블한 기판에 배열 및 적층하는 과정을 통해 계층화 구조물을 제조하도록 한다.
상기 "3)" 과정에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼 등과 같이 취성이 강한 더미기판(dummy substrate, DS) 상에 미소유닛(U)이 형성되어 있다. 이러한 미소유닛(U)은 도핑(doping), 산화, 고온 박막 증착, RTP(Rapid Thermal Processing) 등의 고온 공정이 필요한 공정들을 이미 거친 것으로서, 응용 제품에 따라 1개 이상의 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 내부에 전기적인 연결을 위한 인터커넥션 라인(interconnection line) 및 성능 향상을 위한 나노 구조물을 포함할 수도 있다.
상기 미소유닛(U)은 소자(스스로 독립적인 기능을 할 수 있는 구조물의 조합)나 구조물(또는 미소 구조물, 자체적으로 독립적인 기능을 수행하는 것이 아니라, 다른 구조물과 조립되어 기능을 수행하는 물체)을 포함하며, 미소유닛(U)의 특성 길이 L은 0.01um~100um의 다양한 스케일을 지닐 수 있다. 더미기판(DS) 상에서 미소유닛(U)에 필요한 공정을 마친 후에는 더미기판(DS)으로부터 쉽게 릴리즈(release)될 수 있도록 희생층을 적절히 사용할 필요가 있다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 컨포멀 디포메이션 척(conformal deformation chuck, CDC)을 이용하여 더미기판(DS) 상에 형성된 미소유닛(U)을 상기 컨포멀 디포메이션 척(CDC)의 하면에 부착시켜 더미기판(DS)으로부터 떼어낸 형상이 나타나 있다. 상기 컨포멀 디포메이션 척(CDC)은 탄성계수가 매우 작은 폴리 머 계열의 소재를 이용하며, 컨포멀 디포메이션 척(CDC)의 표면에 발생하는 반데르발스의 힘(Van der Waals’ force)이나 정전력, 화학적인 결합력 등을 이용하여 소자 또는 구조물에 점착 또는 접착하게 된다. 한편, 상기 컨포멀 디포메이션 척(CDC)의 또 다른 중요한 요소는 유연하게 변형된다는 것이다. 더미기판(DS), 타겟기판(TS) 및 컨포멀 디포메이션 척(CDC)은 자체적으로 휨(warpage)과 같은 변형이 있을 수 있으므로, 컨포멀 디포메이션 척(CDC)이 미소유닛(U)과 유연하게 잘 접촉하기 위해서는 유연한 변형성을 지니는 소재의 선택 및 형상을 결정하는 것도 중요하다.
도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 컨포멀 디포메이션 척(CDC)에 부착되었던 미소유닛(U)이 타겟기판(TS)과 맞닿음에 따라 타겟기판(TS) 상으로 적층된 것이 나타나 있다. 이를 위해서는 컨포멀 디포메이션 척(CDC)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 미소유닛(U)과 타겟기판(TS) 간의 점착력보다 작아야 한다. 이를 위해서 점착력을 제어할 수 있는 방법이 필요하다. 즉, 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 컨포멀 디포메이션 척(CDC)과 미소유닛(U) 간의 점착력보다 더 큰 경우에 컨포멀 디포메이션 척(CDC)에 부착되어 있던 미소유닛(U)을 타겟기판(TS)에 맞닿도록 접촉시키면, 미소유닛(U)이 타겟기판(TS)에 적층된다. 이러한 원리를 이용하여 금속박막, 실리콘나노리본, 나노튜브 등을 PDMS(polydimethylsiloxane) 척을 이용하여 타겟기판(TS)으로 이송하는 학술적인 토대는 이미 연구된 바가 있다.
이하에서는, 도 1의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 단단한 재질의 더미기판(DS) 상에 구비된 미소유닛(U)을 릴리스하여 유연한 재질의 타겟기판(TS) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치를 각 실시예별로 설명하기로 한다.
[제1실시예]
제1실시예의 계층화 구조물 제조 장치는 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate, DS) 상에 구비된 미소유닛(U)을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate, TS) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이송스테이지(110)와 메인롤러(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 이송스테이지(110)는 상기 더미기판(DS)을 지지하여 평면이송시키기 위한 부분으로서, 예컨대, 컨베이어(conveyor)와 같은 시스템으로 구성될 수 있다.
상기 이송스테이지(110)에 의해 평면이송되는 더미기판(DS)의 상면에는 미소유닛(U)이 마련되어 있는데, 이러한 미소유닛(U)은 도핑, 산화, 고온 박막 증착, RTP 등의 고온 공정을 통해 형성된 것으로서, 고성능 실리콘반도체 소자, 화합물 반도체 소자, 마이크로 구조물, 나노 구조체 등이 될 수 있으며, 내부에 전기적인 연결을 위한 인터커넥션 라인 및 성능 향상을 위한 나노 구조물을 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 더미기판(DS)은 실리콘웨이퍼, 알루미나웨이퍼, 글라스웨이퍼, 석영웨이퍼 등과 같이, 실리콘반도체 및 화합물반도체 공정에 널리 사용되는 소재들을 이용할 수 있으며, 이들 소재의 공통점은 모두 취성이 강하며, 쉽게 휘어지지 않는다는 점이다. 따라서 더미기판(DS)은 타겟기판(TS)처럼 롤러를 이용하여 이송 할 수 없으며, 상술한 바와 같이 평면이송을 위한 이송스테이지(110)를 이용해서 이송해야 한다.
상기 메인롤러(120)는 상기 더미기판(DS)과 상기 타겟기판(TS)이 서로 압착되도록 상기 타겟기판(TS)을 감아 롤링시킴에 따라 상기 더미기판(DS)의 미소유닛(U)이 상기 타겟기판(TS)에 적층되게 하는 부분으로서, 예컨대, 일반적인 롤투롤 공정 시스템에 사용되는 롤러로 구성할 수 있다.
여기서, 상기 타겟기판(TS)은 유연한 폴리머 소재의 기판을 사용하는 것이 적절하며, PI, PET, PES 등과 같이 상업적으로 쉽게 구입할 수 있는 소재를 사용할 수 있다. 상기 타겟기판(TS)으로는 균일한 폴리머 기판 소재를 이용할 수도 있으나, 전기적인 연결을 위한 금속 배선이 이미 형성된 기판 소재, 즉, 유연한 인쇄회로기판 등을 이용할 수 있다. 배선이 이미 형성된 타겟기판(TS)을 이용할 때에는 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 정렬이 필요하며, 상기 더미기판(DS) 상에서 미소유닛(U)을 형성할 때에 미소유닛(U) 간의 정렬을 고려하여 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인롤러(120)는 평면이송되는 더미기판(DS)의 상면에 마련된 미소유닛(U)에 근접한 위치에 위치하도록 설치되고, 상기 메인롤러(120)의 외주부에 상기 타겟기판(TS)이 감겨 롤링되며, 상기 메인롤러(120)는 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 위치이동이 가능하도록 설치된다.
즉, 상기 메인롤러(120)는 상기 더미기판(DS)과의 간격이 조절되도록 위치이동이 가능하도록 설치되며, 예컨대, 상기 메인롤러(120)가 도 2의 하방으로 위치이 동 시 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착되고, 상기 메인롤러(120)가 도 2의 상방으로 위치이동 시 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제된다.
이처럼 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제될 수 있도록 상기 메인롤러(120)가 도 2의 상방 또는 하방으로 위치이동하는 방식 이외에도 상기 메인롤러(120)와 상기 더미기판(DS) 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능하도록 하여 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제되도록 할 수도 있다.
즉, 상기 메인롤러(120)는 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도가 조절되도록 설치될 수 있으며, 예컨대, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 상기 메인롤러(120)와 상기 더미기판(DS)이 평행한 상태에서 상기 메인롤러(120)의 일단이 도 2의 상방으로 상승하여 상기 메인롤러(120)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도(예를 들면, 실린더형 메인롤러의 중심축과 이 중심축이 더미기판 표면에 폭 방향으로 투영된 직선이 더미기판 상에서 형성되는 각도)가 예각이 되면 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제되는 것이다.
한편, 더미기판(DS) 상에 마련된 미소유닛(U)이 메인롤러에 의해 롤링되는 타겟기판(TS)에 효과적으로 부착되어 적층되기 위해서, 상기 메인롤러(120)의 일측에는 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 점착처리수단(130)이 구비된다.
즉, 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "a"라 하고, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "b"라고 하면, 상기 점착처리수단(130)은 "a<b"가 되도록 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간에 "b" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
상기 점착처리수단(130)은, 예컨대, 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
상기 플라즈마를 이용한 표면처리장치 반도체 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정에 널리 사용되는 장치로서, 이를 사용하여 타겟기판(TS)의 표면을 처리하여 점착처리를 할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막을 이용한 표면처리장치를 사용하여 타겟기판(TS)의 표면에 자기조립 단분자막을 증착시킴으로써 점착처리를 할 수 있다.
상기 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치를 사용하여 타겟기판(TS)의 표면에 광을 조사하여 정전력을 유발시킴으로써 점착처리를 할 수 있다.
상기 온도제어장치는 타겟기판(TS)의 온도를 제어하기 점착처리를 하는 것으로서, 일반적으로 폴리머 소재로 이루어진 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 점착력은 폴리머 소재의 탄성계수가 변화함에 따라 변화하는데, 탄성계수가 커지면 점착력도 함께 증가하며, 이러한 탄성계수는 온도에 민감하게 반응한다. 즉, 온도를 낮추면 탄성계수가 커지면서 점착력이 증가하게 되어 점착처리가 가능한 것이다.
[제2실시예]
제2실시예의 계층화 구조물 제조 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 이송스테이지(210), 보조롤러(220) 및 메인롤러(230)를 포함하여 이루어지며, 상기 이송스테이지(210)는 제1실시예의 이송스테이지(110)와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다. 한편, 제2실시예의 더미기판(DS), 타겟기판(TS) 및 미소유닛(U)도 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 보조롤러(220)는 상기 더미기판(DS)과 맞닿아 압착회전함에 따라 상기 더미기판(DS)의 미소유닛(U)이 외주부에 부착되는 부분으로서, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 소정의 두께를 갖고 유연한 폴리머층(222a)과 단단하게 구성된 코어(224a)로 이루어진다.
폴리머층(222a)은 더미기판(DS) 상에 형성된 미소유닛(U)과 유연하게 접촉될 수 있도록 탄성계수가 작고 연신율이 큰 소재로 구성되며, 예컨대, PDMS(polydimethylsiloxane) 등과 같은 폴리머 계열의 소재가 사용될 수 있다.
코어(224a)는 스테인리스강(stainless steel)이나 알루미늄(aluminium) 등과 같이 폴리머층(222a)보다 매우 단단하여 변형이 작은 특성을 지니는 소재로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조롤러(220)는 평면이송되는 더미기판(DS)의 상면에 마련된 미소유닛(U)에 근접한 위치에 위치하도록 설치되어, 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 위치이동 이 가능하도록 설치된다.
즉, 상기 보조롤러(220)는 상기 더미기판(DS)과의 간격이 조절되도록 위치이동이 가능하도록 설치되며, 예컨대, 상기 보조롤러(220)가 도 3의 하방으로 위치이동 시 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착되고, 상기 보조롤러(220)가 도 3의 상방으로 위치이동 시 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제된다.
이처럼 상기 보조롤러(220)와 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제될 수 있도록 상기 보조롤러(220)가 도 3의 상방 또는 하방으로 위치이동하는 방식 이외에도 상기 보조롤러(220)와 상기 더미기판(DS) 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능하도록 하여 상기 보조롤러(220)와 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제되도록 할 수도 있다.
즉, 상기 보조롤러(220)는 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도가 조절되도록 설치될 수 있으며, 예컨대, 상기 보조롤러(220)와 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 상기 보조롤러(220)와 상기 더미기판(DS)이 평행한 상태에서 상기 보조롤러(220)의 일단이 도 3의 상방으로 상승하여 상기 보조롤러(220)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도(예를 들면, 실린더형 보조롤러의 중심축과 이 중심축이 더미기판 표면에 폭 방향으로 투영된 직선이 더미기판 상에서 형성되는 각도)가 예각이 되면 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제되는 것이다.
상기 메인롤러(230)는 상기 보조롤러(220)와 상기 타겟기판(TS)이 서로 압착되도록 상기 타겟기판(TS)을 감아 롤링시킴에 따라 상기 보조롤러(220)의 외주부에 부착된 미소유닛(U)이 상기 타겟기판(TS)에 적층되게 하는 부분으로서, 예컨대, 일 반적인 롤투롤 공정 시스템에 사용되는 롤러로 구성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인롤러(230)는 보조롤러(220)를 기준으로 상기 이송스테이지(210)와 마주보는 위치에 위치하도록 설치되고, 상기 메인롤러(230)의 외주부에 상기 타겟기판(TS)이 감겨 롤링되며, 상기 메인롤러(230)는 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 위치이동 가능하도록 설치된다.
즉, 상기 메인롤러(230)는 상기 보조롤러(220)와의 간격이 조절되도록 위치이동할 수 있도록 설치되며, 예컨대, 상기 메인롤러(230)가 도 3의 하방으로 위치이동 시 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착되고, 상기 메인롤러(230)가 도 3의 상방으로 위치이동 시 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제된다.
이처럼 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제될 수 있도록 상기 메인롤러(230)가 도 3의 상방 또는 하방으로 위치이동하는 방식 이외에도 상기 메인롤러(230)와 상기 더미기판(DS) 이루는 사이 각도가 조절되도록 각도변위가 가능하도록 하여 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착 또는 해제되도록 할 수도 있다.
즉, 상기 메인롤러(230)는 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도가 조절되도록 설치될 수 있으며, 예컨대, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)이 서로 압착될 수 있도록 상기 메인롤러(230)와 상기 더미기판(DS)이 평행한 상태에서 상기 메인롤러(230)의 일단이 도 3의 상방으로 상승하여 상기 메인롤러(230)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도(예를 들면, 실린더형 메인롤러의 중심축과 이 중심축이 더미기판 표면에 폭 방향으로 투영된 직선이 더미기판 상에서 형성되는 각도)가 예각이 되면 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U)의 압착이 해제되는 것이다.
이때, 상기 메인롤러(230)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도의 변형량은 상기 보조롤러(220)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도(예를 들면, 실린더형 보조롤러의 중심축과 이 중심축이 더미기판 표면에 폭 방향으로 투영된 직선이 더미기판 상에서 형성되는 각도)의 변형량보다 큰 것이 바람직하며, 이는 상기 메인롤러(230)와 상기 더미기판(DS)과의 사이의 각도변위를 발생시킨 후 상기 보조롤러(220)와 상기 더미기판(DS)과의 사이 각도를 변형하기 용이하도록 하기 위함이다.
한편, 상기 더미기판(DS) 상에 마련된 미소유닛(U)이 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 보조롤러(220)의 일측에는 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 제1점착처리수단(240)이 구비된다.
즉, 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "c"라 하고, 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "d"라고 하면, 상기 제1점착처리수단(240)은 "c<d"가 되도록 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U) 간에 "d" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
이러한 제1점착처리수단(240)은 제1실시예와 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 보조롤러(220)의 외주부인 폴리머층(222a)에 부착된 미소유닛(U)이 상기 타겟기판(TS)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 메인롤러(230)의 일측에는 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 제2점착처리수단(250)이 구비된다.
즉, 상기 보조롤러(220)의 폴리머층(222a)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "d"라 하고, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "e"라고 하면, 상기 제2점착처리수단(250)은 "d<e"가 되도록 상기 타겟기판(TS) 상기 미소유닛(U) 간에 "e" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
한편, 상술한 제2점착처리수단(250)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조롤러(220)의 일측에 설치하는 것을 대신하여 상기 보조롤러(220)의 타측에 제2점착처리수단(250')을 설치할 수도 있음은 물론이다.
이러한 제2점착처리수단(250)은 제1점착처리수단(240)과 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
이때, 제1점착처리수단(240) 및 제2점착처리수단(250)으로 온도제어장치가 사용되는 경우에 대해 상세하게 설명하면, 제1점착처리수단(240, 제1온도제어장치)은 더미기판(DS)의 온도보다 폴리머층(222a)의 온도가 낮게함에 따라 상기 더미기 판(DS)과 미소유닛(U) 간의 점착력보다 상기 폴리머층(222a)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록하고, 제2점착처리수단(250, 제2온도제어장치)은 폴리머층(222a)의 온도보다 타겟기판(TS)의 온도가 낮게함에 따라 상기 폴리머층(222a)과 미소유닛(U) 간의 점착력보다 상기 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록 할 수 있다.
한편, 제1실시예에서 배선이 이미 형성된 타겟기판(TS)을 이용할 때에는 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 정렬이 필요하며, 이에 따라 상기 더미기판(DS) 상에서 미소유닛(U)을 형성할 때에 미소유닛(U) 간의 정렬을 고려하여 형성한다고 하였는데, 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 정렬은 상기 보조롤러(220)의 외주면에 소정의 패턴을 갖도록 함으로써 이루어질 수 있다.
즉, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 보조롤러(220)의 폴리머층(222b)이 요철부를 갖도록 소정의 패턴을 형성하면, 더미기판(DS) 상에 마련된 미소유닛(U)이 보조롤러(220)의 폴리머층(222b) 패턴에 대응하여 타겟기판(TS)에 적층하도록 하는 것이다. 이처럼 상기 보조롤러(220)의 외주면에 소정의 패턴을 갖도록 함으로써 배선이 이미 형성된 타겟기판(TS)을 이용할 때에도 더미기판(DS) 상에서 미소유닛(U)을 별도로 정렬할 필요가 없게 된다.
보조롤러(220)의 외주면에 형성된 패턴은 더미기판(DS) 상에 마련된 다수의 미소유닛(U) 중 일부에만 접촉하고, 이에 따라 보조롤러(220)의 외주면에 형성된 패턴에 접촉된 일부의 미소유닛(U)만이 더미기판(DS)에서 떨어져서 타겟기판(TS)으로 이송되도록 하는 데에 사용될 수 있다. 이렇게 함으로써 더미기판(DS) 상에 미 소유닛(U)을 촘촘하게 형성하고, 타겟기판(TS) 상에는 듬성듬성하게 미소유닛(U)을 배열할 수 있다. 이러한 방법으로 타겟기판(TS) 상의 미소유닛(U)의 간격을 더미기판과는 다르게 배열할 수 있다.
[제3실시예]
제3실시예의 계층화 구조물 제조 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송스테이지(310), 제1보조롤러(320), 제2보조롤러(330), 링벨트(340), 제1텐션롤러(350) 및 제2텐션롤러(360)를 포함하여 이루어지며, 상기 이송스테이지(310)는 제1실시예의 이송스테이지(110)와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다. 한편, 제3실시예의 더미기판(DS), 타겟기판(TS) 및 미소유닛(U)도 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 제1보조롤러(320) 및 제2보조롤러(330)는 상기 링벨트(340)를 순환시키기 위한 부분으로서, 상기 제1보조롤러(320)는 평면이송되는 더미기판(DS)의 상면에 마련된 미소유닛(U)에 근접한 위치에 위치하도록 설치되고, 상기 제2보조롤러(330)는 상기 제1보조롤러(320)와 소정거리 이격된 위치에 위치하도록 설치된다.
상술한 제1보조롤러(320) 및 제2보조롤러(330)에는 상기 링벨트(340)가 감겨 순환되는데, 이때, 상기 제1보조롤러(320)는 상기 링벨트(340)와 상기 더미기판(DS)이 서로 압착되도록 상기 링벨트(340)를 감아 롤링시킴에 따라 상기 더미기판(DS)의 미소유닛(U)이 상기 링벨트(340)에 부착되게 한다.
한편, 상기 제2보조롤러(330)의 양측에는 제1텐션롤러(350)와 제2텐션롤 러(360)가 각각 설치되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1텐션롤러(350)는 상기 제2보조롤러(330)의 일측에 설치되어 타겟기판(TS)이 공급되도록 롤링시키고, 상기 제2텐션롤러(360)는 상기 제2보조롤러(330)의 타측에 설치되어 타겟기판(TS)이 배출되도록 롤링시킨다.
한편, 제1텐션롤러(350)와 제2텐션롤러(360)의 사이에 위치된 타겟기판(TS)은 제2보조롤러(330)와 압착된 상태가 되어, 상기 타겟기판(TS)과 상기 링벨트(340)는 서로 압착된 상태로 당접하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 제1보조롤러(320) 및 제2보조롤러(330)에 의해 상기 링벨트(340)가 순환되고, 상기 제1텐션롤러(350)와 제2텐션롤러(360)에 의해 상기 타겟기판(TS)이 일측에서 타측으로 공급되는 경우에, 상기 더미기판(DS)의 미소유닛(U)은 제1보조롤러(320)에 의해 압착된 링벨트(340) 부분에 부착되어 제2보조롤러(330) 측으로 순환된 후 제2보조롤러(330)에 의해 링벨트(340)와 타겟기판(TS)이 압착됨에 따라 최종적으로 타겟기판(TS)에 적층된다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 링벨트(340)는 상기 제1보조롤러(320) 및 제2보조롤러(330)와 맞닿는 부분이 메탈시트(342)로 형성되고, 미소유닛(U)이 부착되는 부분이 제1폴리머층(344)으로 형성되는 것이 바람직하다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 링벨트(340)는 뫼비우스의 띠 형상으로 이루어지고, 중앙부분이 메탈시트(342)로 이루어짐과 동시에 상기 메탈시트(342)의 양측에 제1폴리머층(344), 제2폴리머층(346)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 링벨트(340)를 뫼비우스 띠 형상으로 구성함에 따라 링벨트(340)의 일측 면과 타측면 모두를 사용할 수 있으며, 이에 따라 링벨트(340)의 수명이 길어진다.
상술한 제1보조롤러(320), 제2보조롤러(330), 제1텐션롤러(350) 및 제2텐션롤러(360)는 각각 위치이동이 가능하도록 설치되며, 특히, 상기 제2보조롤러(330)에 의해 상기 링벨트(340)가 상기 타겟기판(TS)과 압착되는 정도가 조절될 수 있도록 상기 제1텐션롤러(350) 및 제2텐션롤러(360)의 위치이동이 가능하게 설치된다.
한편, 상기 더미기판(DS) 상에 마련된 미소유닛(U)이 상기 링벨트(340)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 제1보조롤러(320)의 일측에는 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 제3점착처리수단(370)이 구비된다.
즉, 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "f"라 하고, 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "g"라고 하면, 상기 제3점착처리수단(370)은 "f<g"가 되도록 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간에 "g" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
이러한 제3점착처리수단(370)은 제1실시예와 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 링벨트(340)에 부착된 미소유닛(U)이 상기 타겟기판(TS)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 제2보조롤러(330)의 일측에는 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유 닛(U) 간에 제공하기 위한 제4점착처리수단(380)이 구비된다.
즉, 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "g"라 하고, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "h"라고 하면, 상기 제4점착처리수단(380)은 "g<h"가 되도록 상기 타겟기판(TS) 상기 미소유닛(U) 간에 "h" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
이러한 제4점착처리수단(380)은 제3점착처리수단과 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
이때, 제3점착처리수단(370) 및 제4점착처리수단(380)으로 온도제어장치가 사용되는 경우에 대해 상세하게 설명하면, 제4점착처리수단(380)의 온도제어장치에 의해 처리된 온도가 제3점착처리수단(370)의 온도제어장치에 의해 처리된 온도보다 낮도록 하여 상기 링벨트(340)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력(g)보다 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력(h)이 크게 할 수 있다.
이때, 제3점착처리수단(370) 및 제4점착처리수단(380)으로 온도제어장치가 사용되는 경우에 대해 상세하게 설명하면, 제3점착처리수단(370, 제3온도제어장치)은 더미기판(DS)의 온도보다 링벨트(340)의 온도가 낮게함에 따라 상기 더미기판(DS)과 미소유닛(U) 간의 점착력보다 상기 링벨트(340)와 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록하고, 제4점착처리수단(380, 제4온도제어장치)은 링벨트(340)의 온도보다 타겟기판(TS)의 온도가 낮게함에 따라 상기 링벨트(340)와 미소유닛(U) 간 의 점착력보다 상기 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록 할 수 있다.
한편, 상기 타겟기판(TS)이 배출되게 하는 상기 제2텐션롤러(360)의 일측에는 상기 미소유닛(U)이 적층된 타겟기판(TS)으로 도포액을 분사하는 분사노즐(390)이 구비된다. 이러한 분사노즐(390)을 통해 도포액을 분사하고, 별도의 수단을 써 도포액이 타겟기판(TS) 상에 균일하게 도포할 수도 있으며, 별도의 온도제어수단을 사용하여 상기 타겟기판(TS)에 도포된 도포액을 고상으로 만들 수 있다.
상기 분사노즐(390)은 폴리머 레진이나 전도성 잉크 등을 분사하는 수단으로 이용되고, 기존의 스프레이 분사기나 잉크젯 노즐 등으로 사용할 수 있으며, 전도성 잉크를 분사하는 노즐을 이용하여 타겟기판(TS) 상에 적층된 미소유닛(U) 간에 전기적인 상호연결을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 제2보조롤러(330)와 대향되는 위치에 상기 타겟기판(TS)에 적층되는 미소유닛(U)의 정렬 상태를 감시하고, 상기 미소유닛(U)의 정렬 상태를 제어하는 정렬제어모듈(395)이 구비된다. 즉, 제1실시예에서 배선이 이미 형성된 타겟기판(TS)을 이용할 때에는 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 정렬이 필요하며, 이에 따라 상기 더미기판(DS) 상에서 미소유닛(U)을 형성할 때에 미소유닛(U) 간의 정렬을 고려하여 형성한다고 하였는데, 이러한 정렬을 제어하기 타겟기판(TS)과 미소유닛(U)의 적층이 일어나는 영역을 광학적으로 관찰하면서 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 정렬을 제어하는 정렬제어모듈(395)이 이용된다.
한편, 도 5a에 도시된 바와 같이, 타겟기판(TS)의 공급측에 위치한 제1텐션 롤러(350)를 언와인딩롤러(unwinding roller)로 하고, 타겟기판(TS)의 배출측에 위치한 제2텐션롤러(360)를 와인딩롤러(winding roller)로 하여, 상기 제1텐션롤러(350) 및 제2텐션롤러(360) 간의 거리를 조절하여 타겟기판(TS)의 장력(tension)을 제어함으로써, 타겟기판(TS)에 인장 변형률을 유발시킨 상태에서 미소유닛(U)을 적층시킬수도 있다. 이와 같이 제조된 플렉시블 제품은 외부 인장 변형률에 강인한 특징을 갖게 된다.
[제4실시예]
제4실시예의 계층화 구조물 제조 장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이송스테이지(410), 보조롤러(420), 메인롤러(430), 링벨트(440)를 포함하여 이루어지며, 상기 이송스테이지(410)는 제1실시예의 이송스테이지(110)와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다. 한편, 제4실시예의 더미기판(DS), 타겟기판(TS) 및 미소유닛(U)도 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 보조롤러(420) 및 메인롤러(430)는 상기 링벨트(440)를 순환시키기 위한 부분으로서, 상기 보조롤러(420)는 평면이송되는 더미기판(DS)의 상면에 마련된 미소유닛(U)에 근접한 위치에 위치하도록 설치되고, 상기 메인롤러(430)는 상기 보조롤러(420)와 소정거리 이격된 위치에 위치하도록 설치된다.
상술한 보조롤러(420) 및 메인롤러(430)에는 상기 링벨트(440)가 감겨 순환되는데, 이때 상기 보조롤러(420)는 상기 링벨트(440)와 상기 더미기판(DS)이 서로 압착되도록 상기 링벨트(440)를 감아 롤링시킴에 따라 상기 더미기판(DS)의 미소유 닛(U)이 상기 링벨트(440)에 부착되게 한다.
한편, 상기 메인롤러(430)와 상기 링벨트(440)의 일측 사이로 타겟기판(TS)이 공급되어 상기 메인롤러(430)와 상기 링벨트(440)의 타측 사이로 타겟기판(TS)이 배출되며, 상기 타겟기판(TS)은 상기 메인롤러(430)와 상기 링벨트(440) 간의 압착에 의해 압착된 상태가 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 보조롤러(420) 및 메인롤러(430)에 의해 상기 링벨트(440)가 순환되고, 상기 메인롤러(430)와 상기 링벨트(440)의 일측 사이로 타겟기판(TS)이 공급되어 상기 메인롤러(430)와 상기 링벨트(440)의 타측 사이로 타겟기판(TS)이 배출되는 경우에, 상기 더미기판(DS)의 미소유닛(U)은 보조롤러(420)에 의해 압착된 링벨트(440) 부분에 부착되어 메인롤러(430) 측으로 순환된 후 메인롤러(430)에 의해 링벨트(440)와 타겟기판(TS)이 압착됨에 따라 최종적으로 타겟기판(TS)에 적층된다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 링벨트(440)는 뫼비우스의 띠 형상으로 이루어지고, 중앙부분이 메탈시트(444)로 이루어짐과 동시에 상기 메탈시트(442)의 양측에 제3폴리머층(444), 제4폴리머층(446)이 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 보조롤러(420), 메인롤러(430)는 각각 위치이동이 가능하도록 설치되며, 특히, 상기 메인롤러(430)에 의해 상기 링벨트(440)가 상기 타겟기판(TS)과 압착되는 정도가 조절될 수 있도록 상기 메인롤러(430)의 위치이동이 가능하게 설치된다.
한편, 상기 더미기판(DS) 상에 마련된 미소유닛(U)이 상기 링벨트(440)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 보조롤러(420)의 일측에는 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 제5점착처리수단(470)이 구비된다.
즉, 상기 더미기판(DS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "i"라 하고, 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "j"라고 하면, 상기 제5점착처리수단(470)은 "i<j"가 되도록 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간에 "j" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
이러한 제5점착처리수단(470)은 제1실시예와 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 링벨트(440)에 부착된 미소유닛(U)이 상기 타겟기판(TS)에 효과적으로 부착되기 위해서 상기 메인롤러(430)의 일측에는 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간에 제공하기 위한 제6점착처리수단(480)이 구비된다.
즉, 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "j"라 하고, 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력을 "k"라고 하면, 상기 제6점착처리수단(480)은 "j<k"가 되도록 상기 타겟기판(TS) 상기 미소유닛(U) 간에 "k" 크기의 점착력이 발생하도록 처리를 하는 것이다.
이러한 제6점착처리수단(480)은 제5점착처리수단(470)과 마찬가지로 플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저 또는 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치, 온도제어장치 등이 사용될 수 있다.
이때, 제5점착처리수단(470) 및 제6점착처리수단(480)으로 온도제어장치가 사용되는 경우에 대해 상세하게 설명하면, 제6점착처리수단(480)의 온도제어장치에 의해 처리된 온도가 제5점착처리수단(470)의 온도제어장치에 의해 처리된 온도보다 낮도록 하여 상기 링벨트(440)와 상기 미소유닛(U) 간의 점착력(j)보다 상기 타겟기판(TS)과 상기 미소유닛(U) 간의 점착력(k)이 크게 할 수 있다.
이때, 제5점착처리수단(470) 및 제6점착처리수단(480)으로 온도제어장치가 사용되는 경우에 대해 상세하게 설명하면, 제5점착처리수단(470, 제5온도제어장치)은 더미기판(DS)의 온도보다 링벨트(440)의 온도가 낮게함에 따라 상기 더미기판(DS)과 미소유닛(U) 간의 점착력보다 상기 링벨트(440)와 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록하고, 제6점착처리수단(480, 제6온도제어장치)은 링벨트(440)의 온도보다 타겟기판(TS)의 온도가 낮게함에 따라 상기 링벨트(440)와 미소유닛(U) 간의 점착력보다 상기 타겟기판(TS)과 미소유닛(U) 간의 점착력이 더 크도록 할 수 있다.
한편, 상기 타겟기판(TS)이 적층되는 미소유닛(U)에 폴리머 레진이나 전도성 잉크 등을 분사하는 분사노즐이 구비될 수 있으며, 이러한 분사노즐을 통해 폴리머 레진이나 전도성 잉크를 분사하고, 메인롤러(430)와 링벨트(440) 간의 압축력을 이 용하여 폴리머 레진이나 전도성 잉크가 타겟기판(TS) 상에 균일하게 도포되도록 하며, 메인롤러(430)의 제6점착처리수단(480, 제6온도제어장치)를 사용하여 온도를 제어함에 따라 폴리머 레진이나 전도성 잉크를 경화시켜 고상으로 만들 수 있다.
상기 분사노즐은 폴리머 레진이나 전도성 잉크 등을 분사하는 수단으로 이용되고, 기존의 스프레이 분사기나 잉크젯 노즐 등으로 사용할 수 있으며, 전도성 잉크를 분사하는 노즐을 이용하여 타겟기판(TS) 상에 적층된 미소유닛(U) 간에 전기적인 상호연결을 형성하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예, 제4실시예와 같은 계층화 구조물 제조 장치를 이용하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 타겟기판(TS)에 1차적으로 제1미소유닛(U1)을 적층시키고, 2차적으로 제2미소유닛(U2)을 적층시키며, 마지막으로 제3미소유닛(U3)을 적층시키면 다수 단으로 이루어진 계층화 구조물을 생산할 수 있다.
예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 일측에 하나의 계층화 구조물 제조 장치를 설치함과 동시에 타측에 다른 하나의 계층화 구조물 제조 장치를 직렬로 설치하고, 각각의 계층화 구조물 제조 장치에 서로 다른 미소유닛(U4, U5)을 공급하여 하나의 타겟기판(TS)에 순차적으로 배열되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 계층화 구조물 제조 장치 직렬로 연결한 경우 이외에도 추가적으로 계층화 구조물 제조 장치를 설치하면 다양한 종류의 미소유닛(U4, U5, ...)을 하나의 타겟기판(TS)에 배열시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지 만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 기존의 실리콘 및 화합물 반도체 기술 및 나노 기술에서 제조된 고성능 소자를 활용하여 플렉서블 제품을 대량 생산하는 데에 적용할 수 있으며, 다양한 크기 스케일을 지니는 구조물을 플렉서블한 기판 위에 형성함으로써 계층화 구조를 지닌 새로운 복합 재료를 대량 생산하는 데에도 적용될 수 있어 산업적 이용 가치가 충분히 높을 것으로 판단된다.
도 1은 더미기판으로부터 미소유닛을 릴리스하여 타겟기판에 적층하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 계층화 구조물 제조 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 계층화 구조물 제조 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 계층화 구조물 제조 장치의 보조롤러의 형상을 나타내는 도면.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 계층화 구조물 제조 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 7은 층별로 각각 다른 미소유닛을 적층하여 계층화 구조물을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
DS:더미기판 TS:타겟기판
U:미소유닛 110:이송스테이지
120:메인롤러 130:점착처리수단
210:이송스테이지 220:보조롤러
230:메인롤러 240:제1점착처리수단
250:제2점착처리수단 310:이송스테이지
320:제1보조롤러 330:제2보조롤러
340:링벨트 342:메탈시트
344:제1폴리머층 346:제2폴리머층
350:제1텐션롤러 360:제2텐션롤러
370:제3점착수단 380:제4점착수단
390:분사노즐 395:정렬제어모듈
410:이송스테이지 420:보조롤러
430:메인롤러 440:링벨트
442:메탈시트 444:제3폴리머층
446:제4폴리머층 470:제5점착수단
480:제6점착수단

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  9. 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서,
    상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지;
    상기 더미기판 및 상기 미소유닛에 대하여 컨포멀 디포메이션 하도록 유연성을 가지고, 상기 더미기판과 맞닿아 압착회전함에 따라 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 외주부에 부착되는 보조롤러; 및
    상기 보조롤러와 상기 타겟기판이 서로 압착되도록 상기 타겟기판을 감아 롤링시킴에 따라 상기 보조롤러의 외주부에 부착된 상기 미소유닛이 상기 타겟기판에 적층되게 하는 메인롤러;를 포함하며,
    상기 미소유닛은
    0.01에서 100um에 이르는 다양한 특성 길이를 지니며, 실리콘반도체, 화합물반도체 및 나노구조물과 같은 고체로 형성되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제1점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택된 장치이거나, 제1온도제어장치로 구성되고,
    상기 제1온도제어장치는,
    상기 더미기판의 온도보다 상기 보조롤러의 외주부 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 보조롤러는,
    상기 더미기판과 맞닿아 압착회전함에 따라 상기 더미기판의 상기 미소유닛을 외주부에 부착하며, 소정의 두께를 갖는 유연한 폴리머층과 상기 폴리머층 내에 구비되며 단단한 코어를 포함하는 계층화 구조물 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리머층은 PDMS(polydimethylsiloxane)로 이루어지고,
    상기 코어는 상기 폴리머층보다 단단한 스테인리스강이나 알루미늄으로 이루어지는 계층화 구조물 제조 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 메인롤러의 일측에는 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제2점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택된 장치이거나, 제2온도제어장치로 구성되고,
    상기 제2온도제어장치는,
    상기 보조롤러의 외주부의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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  20. 제9항에 있어서,
    상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제1점착처리수단이 구비되고,
    상기 보조롤러의 타측에는 상기 보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제2점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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  26. 제9항에 있어서,
    상기 보조롤러는,
    상기 더미기판 상에 마련된 상기 미소유닛을 릴리스하여 상기 타겟기판에 적층하도록 외주면에 요철부를 가지는 소정의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  27. 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서,
    상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지;
    상기 더미기판과 근접한 위치에 설치된 제1보조롤러;
    상기 제1보조롤러와 소정거리 이격되어 설치된 제2보조롤러;
    상기 제1보조롤러와 제2보조롤러에 감겨 순환되고, 상기 더미기판 및 상기 제1보조롤러에 대하여 컨포멀 디포메이션 하도록 유연성을 가지며, 상기 제1보조롤러에 의해 상기 더미기판에 맞닿아 압착되어 상기 더미기판의 미소유닛이 부착되는 링벨트; 및
    상기 제2보조롤러에 의해 상기 링벨트가 상기 타겟기판과 압착되도록 상기 타겟기판의 공급측에 위치된 제1텐션롤러 및 배출측에 위치된 제2텐션롤러;를 포함하며,
    상기 미소유닛은
    0.01에서 100um에 이르는 다양한 특성 길이를 지니며, 실리콘반도체, 화합물반도체 및 나노구조물과 같은 고체로 형성되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제3점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제3점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택된 장치이거나, 제3온도제어장치로 구성되고,
    상기 제3온도제어장치는 상기 더미기판의 온도보다 상기 링벨트의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제27항에 있어서,
    상기 제2보조롤러의 일측에는 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제4점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제4점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택된 장치이거나, 제4온도제어장치로 구성되고,
    상기 제4온도제어장치는,
    상기 링벨트의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 제27항에 있어서,
    상기 제1보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제3점착처리수단이 구비되고, 상기 제2보조롤러의 일측에는 상기 제1보조롤러와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제4점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  39. 삭제
  40. 제27항에 있어서,
    상기 제2텐션롤러의 일측에는 상기 미소유닛이 적층된 타겟기판으로 도포액을 분사하는 분사노즐이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  41. 제27항에 있어서,
    상기 링벨트는 메탈시트의 일측에 제1폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제1폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 링벨트는 뫼비우스의 띠 형상으로 이루어짐과 동시에 상기 메탈시트의 타측에 제2폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제1 및 제2폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  43. 삭제
  44. 제27항에 있어서,
    상기 제2보조롤러와 대향되는 위치에 상기 타겟기판에 적층되는 미소유닛의 정렬 상태를 감시하고, 상기 미소유닛의 정렬 상태를 제어하는 정렬제어모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  45. 단단한 재질의 더미기판(dummy substrate) 상에 구비된 미소유닛을 릴리스(release)하여 유연한 재질의 타겟기판(target substrate) 상에 적층하기 위한 계층화 구조물 제조 장치에 있어서,
    상기 더미기판을 지지하여 평면이송시키는 이송스테이지;
    상기 더미기판과 근접한 위치에 설치된 보조롤러;
    상기 보조롤러와 소정거리 이격되어 설치된 메인롤러; 및
    뫼비우스의 띠 형상으로 이루어지며, 상기 보조롤러와 상기 메인롤러에 감겨 순환되고, 상기 더미기판 및 상기 보조롤러에 대하여 컨포멀 디포메이션 하도록 유연성을 가지며, 상기 보조롤러에 의해 상기 더미기판에 맞닿아 압착되어 상기 더미기판의 미소유닛이 부착되는 링벨트;를 포함하여 이루어지고,
    상기 타겟기판은,
    상기 메인롤러와 상기 링벨트 사이의 일측으로 공급되어 상기 메인롤러와 상기 링벨트 사이의 타측으로 배출되면서, 상기 미소유닛을 상기 링벨트로부터 릴리스하여 적층하며,
    상기 미소유닛은
    0.01에서 100um에 이르는 다양한 특성 길이를 지니며, 실리콘반도체, 화합물반도체 및 나노구조물과 같은 고체로 형성되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제5점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 제5점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택된 장치이거나, 제5온도제어장치로 구성되고,
    상기 제5온도제어장치는,
    상기 더미기판의 온도보다 상기 링벨트의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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  51. 제46항에 있어서,
    상기 메인롤러의 일측에는 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제6점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 제6점착처리수단은,
    플라즈마를 이용한 표면처리장치, 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)을 이용한 표면처리장치, 레이저, 자외선 또는 이온빔을 조사하는 조사장치 중에서 선택되는 장치이거나, 제6온도제어장치로 구성되고,
    상기 제6온도제어장치는,
    상기 링벨트의 온도보다 상기 타겟기판의 온도가 낮도록 온도제어하는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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  56. 제45항에 있어서,
    상기 보조롤러의 일측에는 상기 더미기판과 상기 미소유닛 간의 점착력보다 큰 점착력을 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제5점착처리수단이 구비되고, 상기 메인롤러의 일측에는 상기 링벨트와 상기 미소유닛 간의 점착력보 다 큰 점착력을 상기 타겟기판과 상기 미소유닛 간에 제공하기 위한 제6점착처리수단이 구비된 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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  58. 제45항에 있어서,
    상기 링벨트는 메탈시트의 일측에 제3폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제3폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 링벨트는 상기 메탈시트의 타측에 제4폴리머층이 일체형으로 형성되고, 상기 제3 및 제4폴리머층에 상기 더미기판의 상기 미소유닛이 부착되는 것을 특징으로 하는 계층화 구조물 제조 장치.
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