KR20110114666A - 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법 - Google Patents

기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110114666A
KR20110114666A KR1020117018957A KR20117018957A KR20110114666A KR 20110114666 A KR20110114666 A KR 20110114666A KR 1020117018957 A KR1020117018957 A KR 1020117018957A KR 20117018957 A KR20117018957 A KR 20117018957A KR 20110114666 A KR20110114666 A KR 20110114666A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
laser
mask
film
Prior art date
Application number
KR1020117018957A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101639786B1 (ko
Inventor
디에트리치 버트람
요하네스 크리즈네
홀거 슈왑
에드워드 더블유. 에이. 영
제로엔 에이치. 에이. 엠. 반 불
안드레스 가서
콘라드 위센바흐
크리스티안 베데르
노베르트 피르치
조첸 에이치. 스톨렌워크
Original Assignee
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20110114666A publication Critical patent/KR20110114666A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101639786B1 publication Critical patent/KR101639786B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/101Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by casting or moulding of conductive material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3468Applying molten solder
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107Using laser light
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/16Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/162Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using laser ablation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 기판(30) 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막(20)을 퇴적하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 막 재료의 층(10)을 선택하는 단계 - 층(10)은 앞면(11) 상에 마스크(40)를 포함하고, 층(10) 및 마스크(40)는 일체부임 -; 층(10)의 앞면(11)을 기판(30) 상에 배치하는 단계; 층(10)의 적어도 일부분들이 용융하고 기화하여, 용융 액적들(110)이 기판(30)을 향해 추진되고 기판 상에 퇴적되어 막(20)을 형성하도록, 층(10)의 뒷면(12)에 적어도 하나의 레이저 펄스(120)를 인가하는 단계를 포함하고, 마스크(40)의 적어도 하나의 슬롯(45)이 상기 용융 액적들(110)의 분포를 제한한다.

Description

기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법{A METHOD FOR DEPOSITION OF AT LEAST ONE ELECTRICALLY CONDUCTING FILM ON A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 및 미세 기계 가공(micromachining)에서의 많은 공정 단계들은 얇은 금속막이 제어되고 정밀한 방식으로 표면 상에 퇴적될 것을 요구한다. 얇은 전기 전도성 막(상호접속부라고도 칭해짐)들은 OLED 기술에서 기판의 전체 표면의 약 10%를 덮는다.
얇은 금속막을 퇴적하기 위한 한가지 방법은 기판 표면들 위에서의 유기 금속 기체의 레이저-열(laser-thermal) 또는 광 분해를 이용한다. 이러한 연속적인 레이저-열 방법은 현재 일부 금속화 응용들에서 이용되고 있지만, 실제로는 적어도 3가지의 단점을 겪고 있다. 첫번째로, 기판 위에서 기체상(gas phase)에서 발생되는 금속 원자들은 분해 영역으로부터 멀어지도록 표면 위로 확산되는 경향이 있다. 두번째로, 공정이 비교적 느리다. 세번째로, 적합한 유기금속 기체를 갖는 금속들만이 이용될 수 있다. 이러한 문제점들은 많은 미세 전자 공학(microelectronics) 및 미세 구조화(microstructuring) 응용들에 대하여, 이 방법에 의한 신속하고 정확한 금속화를 실행 불가능하게 한다. 또한, 이 방법은 일부 유독한 유기금속 기체 및 구조물의 안전한 취급 및 처분을 필요로 한다고 하는 관련 환경 문제를 내재적으로 가지고 있다.
다른 방법에서, 전체 기판 표면은 스퍼터법을 이용하여 전기 전도성 막 재료로 코팅된다. 그 다음, 습식 화학 에칭 또는 삭마 레이저법(ablative laser method)을 이용하여, 원하는 박막 기하형상을 기판 상에 노출시킨다. 그러나, 이용되는 에칭액은 독성학 및 환경 보호 측면에서 문제가 있으며, 기계 컴포넌트들 상에 퇴적되는 상호접속부 재료의 부분들과 마찬가지로 거의 재활용되지 못한다.
표면 상에 전기 상호접속부들을 제조하기 위한 다른 방법은 잉크젯법을 이용하여 확산으로 도포되는 나노 입자들의 레이저 소결이다. 지금까지는, 이 방법을 이용한 공정 속도와 구조물의 크기 및 기하형상 중 어느 것도 OLED 기술에서의 공업적 대량 생산에 적합하지 않았다. 또한, 기판은 레이저 공정 동안 열적으로 유도되는 균열에 의해 손상을 입을 수 있다.
<발명의 개요>
따라서, 본 발명은 상기 언급된 단점들을 제거한다는 목적을 갖는다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 기판 상에 전기 전도성 막들을 생성하여, 대량 생산에서 <100㎛의 폭 및 수백 ㎜의 길이를 갖는 이러한 구조물들을 생성하는 것을 가능하게 하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명의 청구항 1에 의해 교시되는 방법에 의해 달성된다. 방법의 유리한 실시예들은 종속 청구항들, 이하의 설명 또는 예시적인 실시예들에 정의된다.
본 발명은 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법으로서,
- 막 재료의 층을 선택하는 단계 - 층은 앞면(front side) 상에 마스크를 포함하고, 층 및 마스크는 일체부임 -,
- 층의 앞면을 기판 상에 배치하는 단계,
- 층의 적어도 일부분들이 용융하고 기화하여, 용융 액적들(melt droplets)이 상기 기판을 향해 추진되고 기판 상에 퇴적되어 막을 형성하도록, 층의 뒷면에 적어도 하나의 레이저 펄스를 인가하는 단계
를 포함하고, 마스크의 적어도 하나의 슬롯이 상기 용융 액적들의 분포를 제한하는 방법을 개시한다.
본 발명의 가장 중요한 개념은 마스크를 포함하는 막 재료의 층을 이용하며, 층과 마스크가 일체부라는 것이다. 마스크는 용융 액적들의 분포를 제한하기 위해 이용되며, 따라서 기판 상에 퇴적되는 전기 전도성 막의 크기를 제한한다. 마스크는 층의 앞면을 형성한다. 본 발명의 목표를 달성하기 위해, 마스크는 접촉 영역들 및 슬롯들을 포함한다. 층이 기판 상에 위치될 때, 접촉 영역들은 기판과 직접 접촉한다. 슬롯들은 상기 용융 액적들의 분포를 제한하도록 층 내에 형성된다. 용융 및 기화 자체는 뒷면으로부터 층에 인가되는 레이저 펄스에 의해 행해진다. 레이저 펄스에 의한 에너지가 층의 뒷면에 전달되는 것으로 인해, 층이 용융되고 기화되며, 따라서 내부적으로 형성된 충격파들에 의해, 용융 액적들을 기판을 향해 추진시킨다. 증발(evaporation) 동안의 압력파의 형성을 위해서는, 단순히 적합한 에너지 밀도가 층 내에 놓여져야 한다. 본 발명의 맥락에서, 막은 또한 기판 상의 전기 전도성 재료의 텍스처 또는 구조물을 나타낸다.
본 발명의 첨가적 성질(additive nature)로 인해, 재료가 절약된다. 이용되지 않은 재료는 재사용될 수 있다. 방법은 고진공 공정을 요구하지 않고서 주변 대기(ambient air) 내에서 수행될 수 있다. 또한, 어떠한 에칭액도 이용될 필요가 없기 때문에, 처분 비용이 절약된다. 따라서, 이 방법은 또한 상호접속부의 생성 동안의 레이저 빔의 높은 피드(feed) 속도 또는 주사 속도를 가능하게 하므로, 대량 생산에서 자원 절약적이고 비용 효율적인 방식으로 이용될 수 있다.
제안된 방법은 전기 전도성 막을 생성하기 위해서만 이용될 수 있는 것이 아니라, 다른 유형의 재료 라인을 생성하는 데에도 이용될 수 있다. 이하에서, 본 발명은 전기 전도성 막을 참조하여 더 상세하게 설명되지만, 이 방법을 그러한 도전성 막으로 한정하지는 않는다. 본 방법이 라인 재료로서의 전기 전도성 재료에만 한정되지 않는다는 것은 분명하다.
유리한 실시예에서, 본 방법의 인가하는 단계는,
- 층의 적어도 일부분들을 용융시키고 기화시키는 단계;
- 기판을 향해 확장하는 충격파를 발생시키는 단계;
- 층을 향하는 내부 압력파가 형성되는 단계; 및
- 용융 액적들을 상기 기판을 향해 추진시키는 단계
를 더 포함한다.
층 재료는 유도된 레이저 빔 에너지에 의해 부분적으로 용융되고 기화되고 있다. 재료가 증발할 때, 용융 표면으로부터 충격파가 나와서 용융조(melt bath) 위의 진공을 남기며, 이는 용융된 표면을 향해 나아가는 반전된 내부 압력파를 유도한다. 충돌 시에, 액적들이 부딪쳐져서 용융된 층으로부터 제거되고, 부분적으로는 기판의 표면 위로 내몰려지고, 거기에서 즉시 고체화한다. 층의 앞면 상의 구성은 예를 들어 기판 표면 상의 도전 라인과 같은 원하는 정의된 구조를 형성하기 위해 증기로 된 용융 스트림(vapour-melt-stream)을 안내하는 마스크를 형성한다. 이러한 구조는 마스크 구조의 직접적인 재현이므로, 폭이 <100㎛인 미세한 도전성 텍스처가 기판 상에 재현될 수 있다. 레이저 파워, 빔 직경, 펄스 지속기간, 펄스 반복, 주사 속도 등과 같은 레이저 공정 매개변수들을 조절함으로써, 레이저 방사가 표면에 부딪쳐서 그것을 파괴하는 것을 금지하는 소정의 각도를 갖는 절단 선두(cutting front)가 설정되고 있다.
바람직한 실시예에서, 방법은 증발된 막 재료의 층에 의해 충격파가 형성되는 단계를 더 포함한다. 레이저 펄스는 층의 일부를 증발시키고, 이것은 기판을 향해 확장하는 충격파를 발생시킨다. 증발은 기화된 층의 기체의 방출을 유발하고, 이것이 확장하여 충격파를 형성한다. 충격파의 경계들 내에서, 진공이 생성되고, 그 자체가 충격파의 시작점을 향해 지향되는 압력파를 발생시킨다.
바람직한 실시예는 복수의 레이저 펄스가 순차적으로 인접하여 인가되고, 바람직하게는 복수의 레이저 펄스가 슬롯 위에서 층을 따라 이동하는 것을 특징으로 한다. 레이저 펄스들은 정의된 피드 속도로 층을 따라 이동될 수 있다.
바람직한 실시예는,
- 층에 레이저 펄스 및/또는 레이저 펄스들을 인가하는 단계가 절단 에지(cutting edge)를 형성하고, 그 절단 에지가 층의 뒷면에 대하여 30°≤θ≤70°의 절단 각도(cut angle) θ를 포함하는 것
을 특징으로 한다.
층은 슬롯들을 구비하고, 앞면을 기판 상에 두고서 배치되며, 후속의 레이저 공정 동안 기판 상으로 눌려진다. 그 다음, 레이저 빔 및/또는 레이저 펄스는, 막의 층 재료가 국부적으로 용융되는 방식으로 뒷쪽으로부터 층에 인가된다. 전기 전도성 막을 기판 상에 퇴적하는 공정 동안, 층 상에서의 레이저 펄스의 위치가 이동된다. 레이저 펄스의 위치가 변화되는 속도는 피드 속도(feed speed)라고 칭해지며, 1㎜/sec 내지 10000㎜/sec일 수 있다. 이러한 레이저 펄스들 및/또는 빔의 이동으로 인해, 절단 에지가 확립된다. 층에 레이저 펄스를 인가하는 것은, 층 재료의 용융 및/또는 증발과, 레이저 펄스의 절단 에지의 각도로의 동시적인 순방향 이동을 유발한다. 이 각도는:
- 레이저 펄스가 기판을 손상시키지 않고,
- 추진된 용융 액적들이 기판에 부딪치게 되는
방식으로 선택되어야 한다.
측정치들이 나타내는 바와 같이, 훨씬 더 바람직한 실시예의 절단 에지는 층의 뒷면에 대해 45°≤θ≤60°의 절단 각도 θ를 포함한다.
제안된 방법을 이용하여, 전기적 상호접속부를 막으로서 생성하기 위해, 층 재료가 기판 상에 제공된다. 그러므로, 층 재료는 구조화된 앞면(structured front)을 가져서, 하나 또는 복수의 슬롯을 형성하는 마스크를 포함한다. 층 및/또는 마스크 및/또는 슬롯의 구조화는 예를 들어 기계적 도구에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 명백히, 본 발명은 이러한 슬롯들의 생성의 유형으로 한정되지 않는다. 슬롯 및/또는 마스크 자체는 우선적으로 직사각형 단면을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 층의 뒤쪽에서의 레이저 빔 직경 및/또는 레이저 출력 매개변수들은 기판의 직접적인 조사가 방지되도록 조절된다. 따라서, 레이저에 의한 기판의 직접적인 조사가 방지된다. 그러므로, 기판은 레이저 펄스에 의해 손상되지 않을 수 있다. 레이저 빔 직경 및/또는 레이저의 출력 매개변수들을 조절함으로써, 레이저 빔이 기판 상에 퇴적되는 막에 에너지를 주입하는 것이 방지된다. 이에 의해, 막이 다시 증발하여 막의 구조가 손상되는 것이 방지된다.
바람직한 실시예에서, 기판은 OLED 기판이다. 방법은 도전막들이 그 위에 형성되는 기판으로서 OLED가 이용되는 경우에 특히 효과적이었다.
목적은 막 재료의 층에 의해 해결되는데, 여기에서 층은 마스크를 포함하고, 층은 설명된 방법들 중 임의의 것에 따라 이용가능하다. 또한, 방법에 관련하여 설명된 특징들 및 세부사항들은 시스템에도 적용되고, 그 반대도 마찬가지이다.
또한, 목적은 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하기 위한 시스템으로서, 레이저 및 막 재료의 층을 포함하고, 설명된 방법들 중 임의의 것에 따라 작동하는 시스템에 의해 해결된다. 방법들에 관련하여 설명된 특징들 및 세부사항들은 시스템에도 적용되고, 그 반대도 마찬가지이다.
바람직한 실시예에서, 시스템은 펄스식(pulsed) Nd:YVO4 레이저(neodymium-doped yttrium orthovanadate)인 레이저를 포함한다. 바람직하게는, Nd:YVO4 레이저는 1064㎚의 파장을 갖는 광을 방출한다. 다른 유리한 실시예에서, 시스템은, 레이저가 10 내지 100와트, 바람직하게는 20 내지 60와트의 평균 출력 파워를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다른 바람직한 실시예에서, 시스템은 레이저가 20 내지 200㎑, 바람직하게는 110 내지 170㎑의 레이저 펄스 반복 레이트를 포함하며, 바람직하게는 레이저가 10 내지 100㎛, 바람직하게는 20 내지 50㎛의 레이저 빔 직경을 포함하는 것을 특징으로 한다. 각 레이저 펄스의 길이는 40 내지 60㎱이다.
상기의 방법 및/또는 막의 층 및/또는 시스템, 및 청구되는 구성요소들 및 설명되는 실시예들에서 본 발명에 따라 이용될 구성요소들은, 크기, 형상 및 재료 선택에 관련하여 어떠한 특수한 예외에도 종속되지 않는다. 관련 분야에서 선택 기준을 알게 되도록 하는 기술적 개념들이 제한없이 적용될 수 있다. 본 발명의 목적의 추가의 상세, 특성 및 이점은 종속청구항들, 및 각 도면들의 이하의 설명에 개시되며, 이 도면들은 오직 예시적인 방식으로만, 본 발명에 따른 방법 및/또는 막의 층 및/또는 시스템의 복수의 바람직한 실시예를 보여주고 있다.
제안된 방법은 이하에서 도면들에 관련하여 예시적인 실시예에 의해 더 상세하게 다시 설명된다. 이것은 개략적으로 도시되어 있다.
도 1은 그 안에 슬롯이 생성되는 층의 예이다.
도 2는 슬롯을 포함하는 마스크를 구비하는 도 1의 층의 예이다.
도 3은 표면에 도포되는 층을 나타낸 것이다.
도 4는 절단 에지를 분명하게 볼 수 있는, 도 3의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 방법의 단계들의 개략도이다.
도 6은 기판 상에 도포된 막의 개략적인 상면도 및 단면도이다.
이하에서는, 유리 기판(30) 상에 구리막이 도포되는 예를 이용하여, 제안된 방법이 재차 설명된다.
도 1에는, 막 재료의 층(10)이 도시되어 있다. 본 방법의 목표는 이러한 막 재료의 적어도 일부분들을 기판(30) 상에 퇴적하는 것이다. 이러한 목표를 달성하기 위해, 층(10) 내에 슬롯(45)이 삽입된다. 본 예에서, 45㎛ 두께의 구리 층(10)이 이용될 수 있다. 이러한 구리 층(10)은 후속하여, 도포될 막의 폭 및 코스(course)를 갖는 슬롯(45)을 구리 층의 정면에 생성하기 위해, 기계적 도구(140), 예를 들어 다이아몬드 포인트를 갖는 도구로 가공된다. 본 예에서, 슬롯(45)은 80㎛의 슬롯 폭(46) 및 25㎛의 슬롯 깊이를 포함할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 막은 또한 기판 상의 전기 전도성 재료의 텍스처 또는 구조를 나타낸다.
도 2에는, 삽입된 슬롯(45)을 갖는 층(10)이 도시되어 있다. 도 2의 좌측에는, 층(10)의 앞면(11)의 보기가 도시되어 있다. 층(10)의 중간에는, 슬롯(45)이 층(10) 내에 구현되어 있다. 도 2의 우측에는, 층(10)의 단면이 그것의 슬롯(45)과 함께 도시되어 있다. 층(10)은 앞면(11)을 포함한다. 기계적 도구(140)에 의해 제거되지 않은 앞면(11)의 부분들은 마스크(40)를 형성한다. 이러한 마스크(40)는 도전막(20)이 도포되어야 할 기판(30) 위에 놓여질 것이다. 슬롯(45)의 바람직한 직사각형 단면 형상이 단면도에 분명하게 나타나 있다.
단지 막(20)을 생성하기 위한 직선 코스를 갖는 슬롯(45)만이 본 예에 나타나 있다. 그러나, 본 방법으로 어떠한 슬롯 구조라도 층(10)의 앞면에 생성될 수 있으며, 따라서 어떠한 막 구조라도 생성될 수 있음이 분명하다.
층(10)은 앞면(11)을 막이 생성되어야 할 유리 기판(30) 상에 두고서 배치된다/될 수 있다. 그 다음, 레이저 펄스(120) 및/또는 레이저 빔이 슬롯(45)을 따라 층(10)의 뒷쪽에 인가되는데, 그 슬롯을 통해 층(10)의 구리 재료가 유리 기판(30) 상에 전달된다. 공정에서의 도포되는 막(20)의 형상, 즉 폭 및 코스는 마스크(40)로서 기능하는 층(10)의 앞면(11) 상의 슬롯(45)의 형상에 의해 정의된다. 이는 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.
기판(30) 상에 막(20)을 형성하기 위해, 이하의 단계들이 적용된다:
- 앞면(11) 상에 마스크(40)를 포함하는 층(10)을 이용하는 단계, 여기에서 층(10) 및 마스크(40)는 일체부임,
- 기판(30) 상에 층(10)의 앞면(11)을 배치하는 단계,
- 층(10)의 적어도 일부분들을 용융 및/또는 증발 및/또는 기화시키는 단계,
- 기판(30)을 향해 확장하는 충격파(150)를 발생시키는 단계,
- 층(10)을 향하는 내부 압력파(155)가 형성되는 단계,
- 용융 액적들(110)을 상기 기판(30)을 향해 추진시키는 단계, 및
- 상기 기판(30) 상에 상기 용융 액적들(110)을 퇴적하여 막(20)을 형성하는 단계, 여기에서, 마스크(40)의 적어도 하나의 슬롯(45)은 상기 용융 액적들(110)의 분포를 제한함.
이 방법은 주변 대기(ambient air) 내에서 수행될 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서, 층 상에 전기 전도성 막을 퇴적하기 위해서 어떠한 진공도 요구되지 않는다.
도 4는 슬롯(45)을 구비하는 층(10)의 단면도를 도시한 것으로서, 레이저 빔의 삭마 공정이 분명하게 나타나 있다. 레이저 펄스(120)는 화살표로 표시된 방향으로 이동된다. 따라서, 피드 속도, 평균 레이저 출력 매개변수 및 빔 직경의 적절한 세팅으로 층(10)의 표면 상에 절단 에지(130)가 생성되는데, 본 예에서는, 약 45°의 절단 각도 θ를 갖는다. 이러한 절단 각도(131)를 이용하면, 레이저 빔(120)은 유리 기판의 표면에 손상을 주지 않는다.
유리 기판(30)에 막 재료를 도포하는 것의 원리가 도 5의 개략도를 이용하여 더 상세하게 설명된다. 도 5는 도 4의 층(10)의 내부도(cutaway)로서, 층(10)의 절단 에지(130)에 평행한 부분이 도시되어 있다. 층 재료(10)는 도 5의 부분 도면 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 레이저 펄스(120)에 의해 도입된 광학 에너지를 통해 용융된다. 이것은 도 4에도 나타나 있다. 또한, 용융조(100)의 표면은 증발 온도까지 가열된다. 증발된 재료를 통해 나오는 충격파(150)(도 5의 (b) 참조)는 재료 표면 상에 진공을 생성하고, 이를 통해 반전된 압력파(155)가 형성된다 (도 5의 (c)). 상기 압력파(155)가 용융조(100)에 부딪치는 경우, 용융 액적들(110)이 층(10)의 표면으로 분출되어져 나온다 (도 5의 (d)). 이러한 용융 액적들(110)은 기판 표면 상에서 고체화하고, 기판(30)의 표면과의 접착 연결부로 들어가는 도전성 결합(conductive bond)을 형성하여, 막(20)을 형성한다. 층(10) 내에 통합된 마스크(40)를 통해, 막(20)이 그것의 기하형상으로 정의되고, <100㎛로 폭이 조절될 수 있다.
이와 관련하여, 도 6은 퇴적된 막(20)을 상면도 및 단면도로 도시하고 있다. 본 예에서, 1064㎚의 파장과 높은 펄스 안정성을 갖는 펄스식 Nd:YVO4 레이저가 이용되었다. 평균 레이저 출력을 약 40와트로 세팅하고, 130㎑의 펄스 반복 레이트, 및 30㎛의 초점을 이용하여, 구리 막을 생성하기 위한 1300-1400㎜/s의 피드 속도를 달성하는 것이 가능하였다. 막의 결과적인 면적 저항은 0.05Ω/sq에 이르렀고, 따라서 OLED 응용에 충분하다. 약 35㎛ 두께의 알루미늄 층이 이용된 경우에는, 평균 레이저 출력을 약 40와트로, 펄스 반복 레이트를 150㎑로 세팅하는 것이 바람직했다. 막을 생성하기 위해 2400-2700㎜/s의 피드 속도를 달성하는 것이 가능하였다.
명백히, 상기 언급된 평균 레이저 출력, 펄스 반복 레이트, 초점에서의 빔 직경 및 피드 속도의 매개변수들은 층 재료, 층 두께, 그리고 소정 조건 하에서는, 층 재료의 정렬 및 마스크 슬롯의 기하형상에도 의존한다.
10 층
11 층의 앞면
12 뒷면
20 전기 전도성 막
30 기판
40 마스크
45 슬롯
46 슬롯 폭
100 용융조
110 용융 액적들
120 레이저 펄스
125 레이저 빔 직경
130 절단 에지
131 절단 각도
140 기계적 도구
150 충격파
155 압력파

Claims (14)

  1. 기판(30) 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막(20)을 퇴적하는 방법으로서,
    막 재료의 층(10)을 선택하는 단계 - 상기 층(10)은 앞면(front side)(11) 상에 마스크(40)를 포함하고, 상기 층(10) 및 상기 마스크(40)는 일체부(one piece)임 -;
    상기 층(10)의 상기 앞면(11)을 상기 기판(30) 상에 배치하는 단계;
    상기 층(10)의 적어도 일부분들이 용융(melt)하고 기화(vaporize)하여, 용융 액적들(melt droplets)(110)이 상기 기판(30)을 향해 추진되고 상기 기판(30) 상에 퇴적되어 막(20)을 형성하도록, 상기 층(10)의 뒷면(12)에 적어도 하나의 레이저 펄스(120)를 인가하는 단계
    를 포함하고, 상기 마스크(40)의 적어도 하나의 슬롯(45)이 상기 용융 액적들(110)의 분포(distribution)를 제한하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인가하는 단계는,
    상기 층(10)의 적어도 일부분들을 용융시키고 기화시키는 단계;
    상기 기판(30)을 향해 확장하는 충격파(shockwave)(150)를 발생시키는 단계;
    상기 층(10)을 향하는 내부 압력파(155)가 형성되는 단계; 및
    상기 용융 액적들(110)을 상기 기판(30)을 향해 추진시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충격파(150)는 기화된 상기 막 재료의 층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 레이저 펄스(120)가 순차적으로 인접하여 인가되고, 바람직하게는 복수의 레이저 펄스(120)가 상기 슬롯(45) 위에서 상기 층(10)을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층(10)에 레이저 펄스(120)를 인가하는 단계는 절단 에지(cutting edge)(130)를 형성하고, 상기 절단 에지(130)는 상기 층(10)의 상기 뒷면(12)에 대하여 30°≤θ≤70°의 절단 각도(cut angle) θ(131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크(40) 및/또는 상기 슬롯(45)은 기계적 도구(140)를 이용하여 상기 층(10)의 상기 앞면(11) 내에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크(40) 및/또는 상기 슬롯(45)은 직사각형 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층(10)의 뒷면 상에서의 레이저 빔 직경(125) 및/또는 레이저 출력은 상기 기판의 직접적인 조사(irradiation)가 방지되는 방식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(30)은 OLED 기판(30)인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 막 재료의 층(10)으로서,
    마스크(40)를 포함하며,
    상기 층(10)은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법들 중 적어도 하나에 따라 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 층.
  11. 기판(30) 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막(20)을 퇴적하기 위한 시스템으로서,
    레이저 및 막 재료의 층(10)을 포함하고,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따라 작동하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저는 펄스식(pulsed) Nd:YVO4 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 레이저는 10 내지 100와트, 바람직하게는 20 내지 60와트의 출력을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저는 20 내지 200㎑, 바람직하게는 110 내지 170㎑의 레이저 펄스(120) 반복 레이트(repetition rate)를 포함하며, 바람직하게는 상기 레이저는 10 내지 100㎛, 바람직하게는 20 내지 50㎛의 레이저 빔 직경(125)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
KR1020117018957A 2009-01-14 2010-01-11 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법 KR101639786B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09150520 2009-01-14
EP09150520.6 2009-01-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110114666A true KR20110114666A (ko) 2011-10-19
KR101639786B1 KR101639786B1 (ko) 2016-07-15

Family

ID=42025751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117018957A KR101639786B1 (ko) 2009-01-14 2010-01-11 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8809192B2 (ko)
EP (1) EP2387803B1 (ko)
JP (1) JP5731400B2 (ko)
KR (1) KR101639786B1 (ko)
CN (1) CN102282693B (ko)
TW (1) TWI538277B (ko)
WO (1) WO2010082151A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012212283A1 (de) 2012-07-13 2014-01-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Trägerelement und Verwendung des Verfahrens
DE102012212279A1 (de) 2012-07-13 2014-01-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Trägerelement und Verwendung des Verfahrens
DE102012219063A1 (de) 2012-10-19 2014-04-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Metallschicht auf einem Substrat
US9437756B2 (en) 2013-09-27 2016-09-06 Sunpower Corporation Metallization of solar cells using metal foils
US9178104B2 (en) 2013-12-20 2015-11-03 Sunpower Corporation Single-step metal bond and contact formation for solar cells
US9653638B2 (en) 2013-12-20 2017-05-16 Sunpower Corporation Contacts for solar cells formed by directing a laser beam with a particular shape on a metal foil over a dielectric region
US9947812B2 (en) 2014-03-28 2018-04-17 Sunpower Corporation Metallization of solar cells
US9231129B2 (en) 2014-03-28 2016-01-05 Sunpower Corporation Foil-based metallization of solar cells
US9620661B2 (en) 2014-12-19 2017-04-11 Sunpower Corporation Laser beam shaping for foil-based metallization of solar cells
US20160380127A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Richard Hamilton SEWELL Leave-In Etch Mask for Foil-Based Metallization of Solar Cells
US9620655B1 (en) 2015-10-29 2017-04-11 Sunpower Corporation Laser foil trim approaches for foil-based metallization for solar cells
US11424373B2 (en) 2016-04-01 2022-08-23 Sunpower Corporation Thermocompression bonding approaches for foil-based metallization of non-metal surfaces of solar cells
US10290763B2 (en) 2016-05-13 2019-05-14 Sunpower Corporation Roll-to-roll metallization of solar cells
US9882071B2 (en) 2016-07-01 2018-01-30 Sunpower Corporation Laser techniques for foil-based metallization of solar cells
US10115855B2 (en) 2016-09-30 2018-10-30 Sunpower Corporation Conductive foil based metallization of solar cells
WO2018106784A2 (en) 2016-12-07 2018-06-14 Djg Holdings, Llc Preparation of large area signage stack
US11908958B2 (en) 2016-12-30 2024-02-20 Maxeon Solar Pte. Ltd. Metallization structures for solar cells
EP3776670A4 (en) 2018-04-06 2021-05-05 Sunpower Corporation LASER-ASSISTED METALLIZATION PROCESS FOR SOLAR CELL STRING
WO2019195806A2 (en) 2018-04-06 2019-10-10 Sunpower Corporation Local patterning and metallization of semiconductor structures using a laser beam
WO2019195804A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 Sunpower Corporation Laser assisted metallization process for solar cell circuit formation
WO2019195803A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 Sunpower Corporation Laser assisted metallization process for solar cell fabrication
US11664472B2 (en) 2018-04-06 2023-05-30 Maxeon Solar Pte. Ltd. Laser assisted metallization process for solar cell stringing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06299339A (ja) * 1993-04-12 1994-10-25 Tokyo Name Plate Kogyo Kyodo Kumiai レーザ光照射による金属薄膜蒸着法
JPH1022237A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびレーザスクライビング法
JP2001520583A (ja) * 1994-11-22 2001-10-30 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレイテッド レーザーシステム並びに膜及びデバイスの機能的トリミングの方法
JP2007294863A (ja) * 2006-03-31 2007-11-08 Sanyo Electric Co Ltd 回路装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5845811B2 (ja) * 1976-08-18 1983-10-12 三菱電機株式会社 半導体素子チツプ面への微小導電領域の形成法
JPS62142369A (ja) 1985-12-17 1987-06-25 Fuji Electric Co Ltd 太陽電池の製造方法
JPH0435981A (ja) * 1990-05-31 1992-02-06 Toppan Printing Co Ltd 基板に非印刷細線部を形成する方法
JPH04118986A (ja) * 1990-09-10 1992-04-20 Sharp Corp 基板の回路パターン形成方法
JPH06181260A (ja) * 1992-12-15 1994-06-28 Hitachi Ltd 微細配線の修正方法および修正装置
US6159832A (en) 1998-03-18 2000-12-12 Mayer; Frederick J. Precision laser metallization
JP2000031013A (ja) * 1998-07-10 2000-01-28 Omron Corp 回路パターンの修復方法及び装置、並びに、回路パターン修復用転写板
JP4505112B2 (ja) * 2000-07-24 2010-07-21 独立行政法人産業技術総合研究所 クラスター銃
US6717650B2 (en) 2002-05-01 2004-04-06 Anvik Corporation Maskless lithography with sub-pixel resolution
US7384530B2 (en) 2002-05-07 2008-06-10 Microfabrica Inc. Methods for electrochemically fabricating multi-layer structures including regions incorporating maskless, patterned, multiple layer thickness depositions of selected materials
KR20060033554A (ko) * 2004-10-15 2006-04-19 삼성에스디아이 주식회사 레이저 열전사 장치 및 이를 이용한 유기전계 발광 소자의제조 방법
KR100667069B1 (ko) * 2004-10-19 2007-01-10 삼성에스디아이 주식회사 도너 기판 및 그를 사용한 유기전계발광표시장치의 제조방법
US20060086321A1 (en) 2004-10-22 2006-04-27 Advantech Global, Ltd Substrate-to-mask alignment and securing system with temperature control for use in an automated shadow mask vacuum deposition process
US7279409B2 (en) 2005-10-31 2007-10-09 Freescale Semiconductor, Inc Method for forming multi-layer bumps on a substrate
JP4449890B2 (ja) * 2005-11-21 2010-04-14 ソニー株式会社 転写用基板および転写方法ならびに表示装置の製造方法
JP2007180123A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Sanyo Electric Co Ltd 回路装置、回路モジュールおよび回路装置の製造方法
KR20090041314A (ko) * 2007-10-23 2009-04-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 증착용 기판 및 발광장치의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06299339A (ja) * 1993-04-12 1994-10-25 Tokyo Name Plate Kogyo Kyodo Kumiai レーザ光照射による金属薄膜蒸着法
JP2001520583A (ja) * 1994-11-22 2001-10-30 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレイテッド レーザーシステム並びに膜及びデバイスの機能的トリミングの方法
JPH1022237A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびレーザスクライビング法
JP2007294863A (ja) * 2006-03-31 2007-11-08 Sanyo Electric Co Ltd 回路装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20110318924A1 (en) 2011-12-29
JP2012515256A (ja) 2012-07-05
EP2387803A1 (en) 2011-11-23
CN102282693A (zh) 2011-12-14
WO2010082151A1 (en) 2010-07-22
KR101639786B1 (ko) 2016-07-15
CN102282693B (zh) 2013-10-23
TW201036228A (en) 2010-10-01
JP5731400B2 (ja) 2015-06-10
US8809192B2 (en) 2014-08-19
TWI538277B (zh) 2016-06-11
EP2387803B1 (en) 2016-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101639786B1 (ko) 기판 상에 적어도 하나의 전기 전도성 막을 퇴적하는 방법
US7816220B2 (en) Laser-induced structuring of substrate surfaces
US5660746A (en) Dual-laser process for film deposition
US7358169B2 (en) Laser-assisted deposition
JP5465170B2 (ja) 透明な加工品の表面に構造体を組み込む方法
JP2020061553A (ja) プリント回路配線の修復
JP4833773B2 (ja) 微細穴開け加工方法
WO2005110666A1 (en) Methods of drilling through-holes in homogeneous and non-homogeneous substrates
US4092515A (en) Laser method of precision hole drilling
JP2008055478A (ja) 仕上げ加工方法
US5830376A (en) Topographical selective patterns
WO2003040427A1 (en) Thin film deposition by laser irradiation
EP1742758A1 (en) A method of laser etching a structure by first radiating areas of the structure for altering the crystallinity
JP4235945B2 (ja) 金属配線形成方法および金属配線形成装置
US11597035B2 (en) Debris-free laser ablation processing assisted by condensed frost layer
Yang et al. Effect of Laser Beam Focusing Adjustment on the Processing Quality of Aluminum Nitride Ceramic Micro-Holes
JP2003048094A (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
Meijer Laser micromachining
Farkouh Femtosecond Laser Micromachining of Low-Temperature Co-Fired Ceramic and Glass Fiber Reinforced Polymer Printed Circuit Boards Materials
Metev et al. Laser Microshaping
Tewolde et al. Laser processing of thermal sprayed coatings for thermoelectric generators
Nolte et al. Micromachining with femtosecond lasers

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190703

Year of fee payment: 4