KR20100027373A - The fabrication method of anti-reflection textured ultra thin film silicon substrate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing an anti-reflective textured ultra-thin-film silicon substrate is provided to obtain high anti-reflective efficiency by manufacturing the anti-reflective textured ultra-thin-film silicon substrate without an additional anti-reflective texturing process. CONSTITUTION: A melted state of silicon is dropped on a plate on which pattern corresponding to a moth-eye pattern is formed(S210). The thickness of silicon is uniformed using a doctor blade method(S220). A silicon on the plate is hardened(S230). The hardened silicon is separated from the plate(S240). The plate is composed of a ceramic material.

Description

무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법{THE FABRICATION METHOD OF ANTI-REFLECTION TEXTURED ULTRA THIN FILM SILICON SUBSTRATE}Anti-reflective surface-treated ultra-thin silicon substrate manufacturing method {THE FABRICATION METHOD OF ANTI-REFLECTION TEXTURED ULTRA THIN FILM SILICON SUBSTRATE}

본 발명은 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 별도의 무반사 텍스처링(Texturing) 공정을 거치지 않고도, LCD나 태양전지용으로 사용할 수 있는 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a non-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate, and more particularly to produce an anti-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate that can be used for LCD or solar cells without a separate anti-reflective texturing process It is about how to.

태양전지의 집광 효율이나 LCD 등의 무반사 효율을 높이기 위하여 종래 여러 가지 표면처리 방법이 있으나, 근래에는 빛이 입사되는 표면에 모스 아이 패턴(Moth Eye Pattern)이 형성하여 무반사 효율을 극대화하고 있다. Various surface treatment methods are conventionally used to improve the light collecting efficiency of solar cells or the anti-reflective efficiency of LCDs, etc. However, in recent years, a moth eye pattern is formed on the surface where light is incident to maximize the anti-reflective efficiency.

모스 아이 패턴을 실리콘 기판에 형성하기 위하여, 종래에는 실리콘 기판을 제조한 후 별도의 무반사 텍스처링(Texturing) 방법으로 모스 아이 패턴을 형성함으로써, 모스 아이 패턴이 형성된 실리콘 기판을 제조하였다. 이러한 무반사 텍스처링 방법을 수행하기 위하여, 화학적 식각 방법, 플라즈마 식각 방법, 기계적 스 크라이빙 방법, 사진인쇄법 등이 이용된다. In order to form a Morse eye pattern on a silicon substrate, a silicon substrate having a Morse Eye pattern is manufactured by forming a Morse Eye pattern by a separate anti-reflective texturing method after manufacturing a Silicon substrate. In order to perform the antireflective texturing method, a chemical etching method, a plasma etching method, a mechanical scribing method, a photo printing method, or the like is used.

도 1은 종래의 무반사 텍스처링 방법을 이용하여 모스 아이 패턴이 형성된 실리콘 기판을 형성하는 방법을 도시한 것으로, 대한민국 특허등록공보 제10-0378016호(2003.03.29.)에 개시되어 있다. 1 illustrates a method of forming a silicon substrate on which a MOS eye pattern is formed using a conventional anti-reflective texturing method, and is disclosed in Korean Patent Registration Publication No. 10-0378016 (2003.03.29.).

도 1을 참조하면, 종래의 방법은 실리콘 웨이퍼(11) 위에 프로텍터(13)를 분사하고 등방성 식각 용액(15)에 침지하여, 프로텍터(13)가 도포되지 않은 부분을 식각하고, 프로텍터(13)를 제거하는 것으로 이루어진다. Referring to FIG. 1, in the conventional method, a protector 13 is sprayed on a silicon wafer 11 and immersed in an isotropic etching solution 15 to etch a portion where the protector 13 is not applied, and the protector 13. Consists of removing it.

종래의 무반사 표면처리된 실리콘 기판을 제조하기 위해 이용되는 이러한 무반사 텍스처링 방법은 공정이 복잡하여 공정비용이 증가할 뿐만 아니라, 초박형의 실리콘 기판에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 얻어지는 웨이퍼의 수율이 50% 정도에 불과한 것까지 감안하면, 무반사 표면처리된 실리콘 기판의 수율은 더욱 낮아지게 된다. This antireflective texturing method used to manufacture a conventional antireflective surface-treated silicon substrate is not only difficult to apply to the ultra-thin silicon substrate, but also to increase the processing cost due to the complicated process. In addition, considering that the yield of the wafer obtained in the silicon wafer manufacturing process is only about 50%, the yield of the antireflective surface-treated silicon substrate is further lowered.

본 발명은 별도의 무반사 텍스처링 공정을 거치지 않고도 무반사 표면처리가 이루어지며, 또한 초박형으로 실리콘 기판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing an anti-reflective surface treatment without a separate anti-reflective texturing process, and also to produce a silicon substrate with an ultra-thin shape.

본 발명에 따른 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법은 (a)모스 아이 패턴(Moth eye pattern)에 대응하는 반대패턴이 형성된 플레이트(plate) 상에 용융상태의 실리콘(Si)을 드롭(Drop)하는 단계; (b)닥터 블레이드 방법을 이용하여 상기 플레이트 상의 실리콘 두께를 균일화하는 단계; (c)상기 플레이트 상의 실리콘을 경화하는 단계; 및 (d)상기 경화된 실리콘을 상기 플레이트로부터 분리하는 단계를 포함하여 이루어진다. In the method of manufacturing an anti-reflective surface-treated ultra-thin silicon substrate according to the present invention, (a) a silicon (Si) in a molten state is dropped on a plate on which a reverse pattern corresponding to a moth eye pattern is formed. Making; (b) homogenizing the silicon thickness on the plate using a doctor blade method; (c) curing the silicone on the plate; And (d) separating the cured silicone from the plate.

본 발명은 별도의 무반사 텍스처링 공정을 거치지 않고도, 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조가 가능하고, LCD나 태양전지 등과 같이 높은 무반사 효율이 필요한 분야에 적용이 가능하다. The present invention can produce an ultra-thin silicon substrate having anti-reflective surface treatment without undergoing a separate anti-reflective texturing process, and can be applied to a field requiring high anti-reflective efficiency such as LCD or solar cell.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing an anti-reflective surface treated ultra-thin silicon substrate according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다. 도 3a, 3b 및 3c는 도 2의 각 단계를 수행한 단면을 도시한 것이다. 이하, 본 발명에 따른 실리콘 기판 제조 방법을 설명하는데 있어, 도 3a, 3b 및 3c를 참조하기로 한다. Figure 2 is a flow chart showing an embodiment of a method of manufacturing a non-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate according to the present invention. Figures 3a, 3b and 3c shows a cross section through each step of FIG. Hereinafter, in describing the silicon substrate manufacturing method according to the present invention, reference will be made to FIGS. 3A, 3B, and 3C.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무반사 표면처리된 초박형 실 리콘(Si) 기판 제조 방법은 실리콘 드롭 단계(S210), 닥터 블레이딩 단계(S220), 실리콘 경화 단계(S230) 및 실리콘 분리 단계(240)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 2, the method of manufacturing an anti-reflective surface treated ultra-thin silicon (Si) substrate according to an embodiment of the present invention may include a silicon drop step (S210), a doctor blading step (S220), a silicon curing step (S230), and the like. Silicon separation step 240.

실리콘 드롭 단계(S210)에서는 모스 아이 패턴(Moth eye pattern)에 대응하는 반대패턴(31)이 형성된 플레이트(plate, 33) 상에 용융상태의 실리콘(35)을 드롭(Drop)한다. 용융상태의 실리콘은 어느 정도의 점성을 갖는 액상의 물질이고, 일반적으로 용융상태의 실리콘을 플레이트 위에 드롭하기 위한 노즐은 플레이트(33) 정중앙의 상부에 위치하게 된다. 따라서, 도 3a와 같이, 플레이트의 중앙부분에 약간 많은 양의 실리콘이 쌓이고, 가장자리부분에는 상대적으로 적은 양의 실리콘이 쌓이게 된다. In the silicon drop step S210, the molten silicon 35 is dropped on a plate 33 on which the opposite pattern 31 corresponding to the Moth eye pattern is formed. The molten silicon is a liquid substance having a certain viscosity, and generally, a nozzle for dropping the molten silicon onto the plate is positioned at the top of the center of the plate 33. Thus, as shown in Figure 3a, a small amount of silicon is accumulated in the center portion of the plate, a relatively small amount of silicon is accumulated at the edge portion.

본 발명에서 제조하고자 하는 것은 모스 아이 패턴이 형성된 실리콘 기판이므로, 플레이트에는 모스 아이 패턴에 대응하는 반대패턴이 형성되어 있다. 또한, 플레이트(33)는 실리콘(35)보다 용융점이 높은 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, the silicon substrate on which the Morse Eye pattern is formed is formed, and thus the opposite pattern corresponding to the Morse Eye pattern is formed on the plate. In addition, the plate 33 is preferably made of a ceramic material having a higher melting point than that of the silicon 35.

무반사를 위해서, 모스 아이 패턴이 가시광선의 파장보다 작은 200nm ~ 300nm 정도의 패턴 피치를 가지는 것이 바람직하다. 이는 플레이트(33)에 형성된 모스 아이 패턴(Moth eye pattern)에 대응하는 반대패턴(31)을 200nm ~ 300nm 정도의 패턴 피치(P)를 가지도록 형성함으로써 이루어진다.For antireflection, it is preferable that the Morse eye pattern has a pattern pitch of about 200 nm to 300 nm smaller than the wavelength of visible light. This is done by forming the opposite pattern 31 corresponding to the Moth eye pattern formed on the plate 33 to have a pattern pitch P of about 200 nm to 300 nm.

모스 아이 패턴에 대응하는 반대패턴(31)이 형성된 플레이트(33)는 여러 가지 방법으로 제조할 수 있다. 일례로, MgO 파우더, Al2O3 파우더 및 직경이 200nm ~ 300nm 정도의 SiO2 나노 파우더(Nano Powder)가 혼합된 분말체를 가압한 후, HF와 같이 SiO2만을 등방성 에칭(Isotropic Etching)할 수 있는 식각제로 SiO2만을 선택적으로 에칭한 후, 소결 공정을 거치면 모스 아이 패턴에 대응하는 반대패턴(31)이 형성된 플레이트(33)가 제조될 수 있다. 다른 예로, 알루미늄 양극산화(Anodized Aluminium Oxide) 방법을 이용하여, 모스 아이 패턴에 대응하는 반대패턴을 갖는 알루미늄 산화물 표면을 얻을 수도 있다.The plate 33 on which the opposite pattern 31 corresponding to the Morse eye pattern is formed may be manufactured by various methods. For example, after pressurizing a powder mixed with MgO powder, Al 2 O 3 powder and SiO 2 nano powder having a diameter of about 200 nm to 300 nm, only isotropic etching of SiO 2 such as HF is performed. After selectively etching only SiO 2 with an etchant, the plate 33 having the opposite pattern 31 corresponding to the MOS eye pattern may be manufactured by sintering. As another example, an aluminum oxide surface having an opposite pattern corresponding to a MOS eye pattern may be obtained by using an anodized aluminum oxide method.

닥터 블레이딩 단계(S220)에서는 닥터 블레이드 방법을 이용하여 플레이트(33) 상의 실리콘(35)의 두께를 균일화한다. 그 결과, 도 3b와 같이, 실리콘(35)의 두께가 일정하게 된다. 플레이트(33) 상의 실리콘(35)의 두께는 닥터 블레이드(37)의 높이에 따라서 결정된다. 따라서, 실리콘(35)의 두께를 50㎛ ~ 130㎛ 정도가 되도록 닥터 블레이드(37)의 높이를 조절하면, 초박형 실리콘 기판으로의 이용이 가능하게 된다. In the doctor blading step S220, the thickness of the silicon 35 on the plate 33 is uniformed by using a doctor blade method. As a result, as shown in FIG. 3B, the thickness of the silicon 35 is constant. The thickness of the silicon 35 on the plate 33 is determined according to the height of the doctor blade 37. Therefore, when the height of the doctor blade 37 is adjusted so that the thickness of the silicon 35 is about 50 µm to 130 µm, it can be used as an ultra-thin silicon substrate.

실리콘 경화 단계(S230)에서는 플레이트(33) 상의 실리콘(35)이 경화된다. In the silicon curing step S230, the silicon 35 on the plate 33 is cured.

실리콘 분리 단계(240)에서는 경화된 실리콘(35)을 플레이트(33)로부터 분리하는데, 실리콘과 세라믹 등의 재질의 플레이트(33)는 열팽창률이 상이하여 쉽게 분리될 수 있다. 분리 결과, 도 3c와 같은 형상을 가지는 실리콘 기판이 된다. In the silicon separation step 240, the cured silicon 35 is separated from the plate 33. The plate 33 made of silicon, ceramic, or the like may be easily separated due to different thermal expansion rates. As a result of the separation, a silicon substrate having a shape as shown in FIG. 3C is obtained.

상기의 과정(S210 내지 S240)으로 형성된 실리콘 기판(도 3c)은 이미 무반사를 위한 모스 아이 패턴이 형성되어 있으므로, 별도의 무반사 텍스처링 공정 없이도 LCD나 태양전지 제조를 위한 기판으로 이용될 수 있다. Since the silicon substrate (FIG. 3c) formed through the above processes (S210 to S240) is already formed with a Morse Eye pattern for anti-reflection, it can be used as a substrate for manufacturing an LCD or a solar cell without a separate anti-reflective texturing process.

이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to one embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.

도 1은 종래의 무반사 텍스처링 방법을 이용하여 모스 아이 패턴이 형성된 실리콘 기판을 형성하는 방법을 도시한 것이다.1 illustrates a method of forming a silicon substrate on which a MOS eye pattern is formed using a conventional anti-reflective texturing method.

도 2는 본 발명의 따른 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing an embodiment of the method of manufacturing a non-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate of the present invention.

도 3a, 3b 및 3c는 도 2의 각 단계를 수행한 단면을 도시한 것이다. Figures 3a, 3b and 3c shows a cross section through each step of FIG.

Claims (4)

(a)모스 아이 패턴(Moth eye pattern)에 대응하는 반대패턴이 형성된 플레이트(plate) 상에 용융상태의 실리콘(Si)을 드롭(Drop)하는 단계;(a) dropping molten silicon (Si) on a plate on which a reverse pattern corresponding to a Moth eye pattern is formed; (b)닥터 블레이드 방법을 이용하여 상기 플레이트 상의 실리콘 두께를 균일화하는 단계;(b) homogenizing the silicon thickness on the plate using a doctor blade method; (c)상기 플레이트 상의 실리콘을 경화하는 단계; 및(c) curing the silicone on the plate; And (d)상기 경화된 실리콘을 상기 플레이트로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법. and (d) separating the cured silicon from the plate. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는The method of claim 1, wherein step (b) 상기 플레이트 상의 실리콘이 50㎛ ~ 130㎛의 두께를 가지도록 처리되는 것을 특징으로 하는 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법. The method of manufacturing a non-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate, characterized in that the silicon on the plate is processed to have a thickness of 50㎛ ~ 130㎛. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 플레이트는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법. The plate is an anti-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate manufacturing method, characterized in that made of a ceramic material. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 플레이트의 모스 아이 패턴에 대응하는 반대패턴은 200nm ~ 300nm의 패턴 피치(Pattern Pitch)를 가지는 것을 특징으로 하는 무반사 표면처리된 초박형 실리콘 기판 제조 방법. The reverse pattern corresponding to the MOS eye pattern of the plate has a pattern pitch of 200nm ~ 300nm (Pattern Pitch), characterized in that the anti-reflective surface treatment ultra-thin silicon substrate manufacturing method.
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