KR20120124313A - Silicon wafer cleaving method having texturing surface - Google Patents

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KR20120124313A
KR20120124313A KR1020110042148A KR20110042148A KR20120124313A KR 20120124313 A KR20120124313 A KR 20120124313A KR 1020110042148 A KR1020110042148 A KR 1020110042148A KR 20110042148 A KR20110042148 A KR 20110042148A KR 20120124313 A KR20120124313 A KR 20120124313A
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박건
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(주)세미머티리얼즈
박건
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Abstract

PURPOSE: A silicon laminate cleaving method is provided to improve surface quality of a silicon laminate and to reduce kerf loss by separating the silicon laminate with a method forming a cleaving plane. CONSTITUTION: An upper surface of a silicone brick(10) is dry-washed. The dry-washing is performed by fluorine radical. A cleaving plane(15) is formed by radiating an ion beam on the upper surface of the silicone brick. The cleaving plane is formed on the lower side of 50 to 150um from the upper surface of the silicone brick. A silicon laminate(17) of the upper side is separated based on the cleaving plane. [Reference numerals] (AA, DD) Dry-washing step; (BB, EE) Ion beam radiation step; (CC, FF) Cleaving step

Description

세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법{SILICON WAFER CLEAVING METHOD HAVING TEXTURING SURFACE}Silicon thin plate cleaving method with cleaned surface {SILICON WAFER CLEAVING METHOD HAVING TEXTURING SURFACE}

본 발명은 브릭(brick) 상태의 실리콘으로부터 박판의 실리콘 웨이퍼를 분리하는 실리콘 박판 클리빙(cleaving) 방법에 관한 것으로, 커프 손실(kerf loss)을 감소시키고 표면 품질을 향상시킨 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon thin plate cleaving method for separating thin silicon wafers from silicon in a brick state, wherein the silicon having a cleaned surface has reduced kerf loss and improved surface quality. A thin sheet cleaving method.

실리콘 웨이퍼 제조 기술에 있어서 큰 이슈가 되고 있는 것으로, 절단시에 발생하는 커프(kerf) 손실의 최소화와, 웨이퍼의 박형화가 있다.There is a big issue in the silicon wafer manufacturing technology, such as the minimization of the kerf loss occurring during cutting and the thinning of the wafer.

커프 손실은 재료를 얼마나 효율적으로 사용할 수 있는 가의 척도가 되는 것으로, 커프 손실이 많으면 그 만큼 재료의 낭비가 많아져 제품의 단가가 상승하게 된다.The cuff loss is a measure of how efficiently the material can be used. If the cuff loss is large, the waste of the material increases and the cost of the product increases.

웨이퍼가 박형화 되면 같은 두께를 가지는 실리콘 브릭으로 부터 보다 많은 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있게 되므로, 역시 재료의 효율적인 활용과 원가의 절감이라는 효과를 가져오게 된다.
If the wafer is thinned, more silicon wafers can be obtained from silicon bricks having the same thickness, which also brings about the efficient use of materials and cost reduction.

본 발명의 목적은 커프 손실을 절감하여 보다 소재의 활용율을 향상할 수 있는 클리빙 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a cleaving method that can improve the utilization rate of the material by reducing the cuff loss.

본 발명의 다른 목적은 브릭 상태에서 표면을 건식 세정방법(Dry cleaning)으로 처리한 후, 클리빙(cleaving) 단계를 수행함으로써 표면 품질이 우수한 실리콘 박판을 제조할 수 있는 실리콘 박판 클리빙 방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a silicon thin film cleaving method that can produce a silicon thin film having excellent surface quality by performing a cleaving step after treating the surface by dry cleaning in a brick state. Is in.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리콘 브릭의 상부면에 건식 세정을 수행하여 실리콘 브릭의 상부면의 표면을 처리하는 건식 세정 단계; 상기 실리콘 브릭의 상부면에 이온 빔을 조사하여 상기 상부면에서 일정 깊이에 이온 입자가 주입됨으로써 쪼개짐면이 형성되도록 하는 이온 빔 조사 단계; 및 상기 쪼개짐면을 기준으로 상층의 실리콘 박판을 분리하는 클리빙 단계:를 순차적으로 반복하여 실리콘 브릭으로부터 순차적으로 실리콘 박판을 분리하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법을 제공한다.
The present invention for achieving this object, the dry cleaning step of treating the surface of the upper surface of the silicon brick by performing a dry cleaning on the upper surface of the silicon brick; An ion beam irradiation step of irradiating an ion beam to an upper surface of the silicon brick to form a cleaved surface by implanting ion particles at a predetermined depth from the upper surface; And a cleaving step of separating the silicon thin film of the upper layer based on the cleaved surface: sequentially repeating the step of separating the silicon thin film from the silicon brick.

상기 건식 세정 단계는, 플루오르 라디칼에 의하여 실시되고,The dry cleaning step is carried out by fluorine radicals,

특히, CF4(테트라플루오르메탄, Tetrafluoromethane) 가스와, 산소 및 아르곤 가스를 주입하여 실시될 수 있다.
In particular, it may be carried out by injecting CF4 (Tetrafluoromethane) gas, oxygen and argon gas.

그리고, 상기 이온 빔 조사 단계는, 쪼개짐면이 상기 상부면으로부터 50~150㎛ 하부에 형성되도록 한다.
And, the ion beam irradiation step, so that the split surface is formed 50 ~ 150㎛ below the top surface.

상기 클리빙 단계는 클리빙 블레이드를 상기 쪼개짐면에 삽입하여 이루어지고, 이 때 상기 쪼개짐면을 기준으로 상부의 실리콘 박판을 들어올릴 수 있다.The cleaving step may be performed by inserting a cleaving blade into the cleaved surface, and at this time, the upper silicon thin plate may be lifted based on the cleaved surface.

그리고, 상기 클리빙 단계에서 분리된 실리콘 박판은 별도의 공간에 적재된다.
Then, the silicon thin plate separated in the cleaving step is loaded in a separate space.

또한, 상기 건식 세정 단계와, 상기 이온 빔 조사 단계와, 상기 클리빙 단계는 밀폐된 챔버 내에서 연속적으로 실시되는 것이 바람직하며,In addition, the dry cleaning step, the ion beam irradiation step, and the cleaving step are preferably carried out continuously in a closed chamber,

상기 건식 세정 단계와, 상기 이온 빔 조사 단계와, 상기 클리빙 단계는 각각 독립된 챔버에서 이루어지면 더욱 바람직하다.
It is more preferable that the dry cleaning step, the ion beam irradiation step, and the cleaving step are each performed in separate chambers.

본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법은 실리콘 브릭을 소잉(sawing)하는 것이 아니라, 이온 빔을 주사하여 상부면으로 부터 일정 깊이 아래쪽에 쪼개짐면을 형성하는 방식으로 실리콘 박판을 분리하도록 함으로써 커프 로스를 감소시키는 효과를 가져온다.The method for cleaving a thin silicon sheet having a dry cleaned surface according to the present invention is not sawing a silicon brick, but rather a silicon thin plate is formed by scanning an ion beam to form a cleaved surface below a certain depth from an upper surface. Separation has the effect of reducing cuff loss.

또한, 실리콘 브릭의 상부면에 대하여 건식 세정을 수행한 후 클리빙 단계를 수행하도록 함으로써, 분리되는 실리콘 박판의 표면 품질을 일정하게 확보할 수 있는 효과도 가져온다.In addition, by performing a dry cleaning on the upper surface of the silicon brick and then performing a cleaving step, the surface quality of the separated silicon thin plate is also secured.

따라서, 본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법은 브릭 상태의 실리콘으로부터 표면이 건식 세정된 실리콘 박판을 연속적으로 분리할 수 있도록 함으로써, 하나의 실리콘 브릭에서 얻을 수 있는 실리콘 박판의 수량을 증대할 수 있는 효과를 가져온다.
Accordingly, the method for thin silicon cladding having a dry cleaned surface according to the present invention enables the surface of the silicon thin film that can be obtained from one silicon brick by allowing the surface to be continuously separated from the silicon in the brick state. The effect is to increase the quantity.

도 1은 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법의 공정 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법을 나타낸 개념도,
도 3은 기판 두께와 광전 효율과의 관계를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법을 수행하기 위한 장치의 개략적인 구성도임.1 is a process flow chart of a silicon thin cleaving method with a dry cleaned surface;
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of thin film cleaving silicon having a dry cleaned surface according to the present invention;
3 is a graph showing the relationship between substrate thickness and photoelectric efficiency;
4 is a schematic structural diagram of an apparatus for performing a method of thin sheet cleaving silicon having a dry cleaned surface according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법의 공정 순서도이다.1 is a process flow diagram of a method for thin sheet cleaving silicon with a dry cleaned surface according to an embodiment of the invention.

본 발명은, 실리콘 브릭의 상부면에 건식 세정을 수행하여 실리콘 브릭의 상부면의 표면을 건식 세정 하는 건식 세정 단계(S-11)와, 상기 실리콘 브릭의 상부면에 이온 빔을 조사하여 상기 상부면에서 일정 깊이에 이온 입자가 주입됨으로써 쪼개짐면이 형성되도록 하는 이온 빔 조사 단계(S-12)와, 상기 쪼개짐면을 기준으로 상층의 실리콘 박판을 분리하는 클리빙 단계(S-13)를 순차적으로 반복하여 실리콘 브릭으로부터 순차적으로 실리콘 박판을 분리하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법을 제공한다.The dry cleaning step (S-11) of performing a dry cleaning on the upper surface of the silicon brick to dry clean the surface of the upper surface of the silicon brick, and irradiating an ion beam to the upper surface of the silicon brick to the upper Ion beam irradiation step (S-12) for forming a cleaved surface by implanting ion particles at a predetermined depth in the plane, and cleaving step (S-13) for separating the thin silicon plate of the upper layer based on the cleaved surface By repeating to provide a silicon thin film cleaving method characterized in that to sequentially remove the silicon thin film from the silicon brick.

이 때, 상기 건식 세정 단계(S-11)와, 상기 이온 빔 조사 단계(S-12)와, 상기 클리빙 단계(S-13)는 인 시츄(in-situ) 상태로 진행되는 것이 바람직하다.At this time, the dry cleaning step (S-11), the ion beam irradiation step (S-12) and the cleaving step (S-13) is preferably carried out in-situ (in-situ) state. .

인 시츄로 이루어지지 않고, 장비 외부로 나오게 되면 공정 시간이 지연되고 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.If it is not made in situ, and comes out of the equipment, there is a problem that the process time is delayed and productivity is lowered.

건식 세정 단계(S-11)와, 이온 빔 조사 단계(S-12)와, 클리빙 단계(S-13)는 각각 독립된 챔버 내에서 이루어지는 것이 바람직한데, 인 시츄로 이루어지기 위해서는 실리콘 브릭이 이들 챔버 사이를 밀폐된 상태에서 이동할 수 있어야 한다.The dry cleaning step (S-11), the ion beam irradiation step (S-12) and the cleaving step (S-13) are preferably carried out in separate chambers. It must be possible to move between the chambers in closed condition.

구체적인 장치에 관한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
A detailed device description will be described later with reference to FIG. 4.

본 발명은 브릭 상태의 폴리 실리콘(이하, 실리콘 브릭)을 상부면에서부터 일정 두께로 순차적으로 분리하되, 기판의 표면이 될 표면에는 건식 세정 단계를 통해 손상된 표면을 제거하여 표면 조도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the polysilicon (hereinafter, referred to as silicon brick) in a brick state is sequentially separated from the upper surface by a predetermined thickness, and the surface to be the surface of the substrate can be improved by removing the damaged surface through a dry cleaning step. .

건식 세정 단계는 아래와 같은 2가지 방법 중의 하나, 또는 두가지 방법을 모두 이용할 수 있다.The dry cleaning step may use one or both of the following two methods.

첫번째 방법은, 오염물이 유기 오염물(Organic contamination (C, O, H))인 경우는 O2 Plasma를 이용하여 CO2 형태로 제거하는 방법이며,In the first method, when the contaminants are organic contamination (C, O, H), they are removed in the form of CO2 using O2 Plasma.

두번째는 방법은, 오염물이 금속 오염물(metallic contamination) 또는 파티클(particle)인 경우, 플라즈마 산화를 이용하여 플루오르 라디칼에 의해 제거하는 방법이다. The second method is to remove by fluorine radicals using plasma oxidation when the contaminants are metallic contamination or particles.

건식 세정 단계(S-11)은 플루오르(F) 라디칼에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다. 건식 세정 단계(S-11)은 실리콘 브릭의 손상된 표면을 제거하여 매끄러운 실리콘 표면을 얻는 것에 목적이 있다.The dry cleaning step (S-11) is preferably made by fluorine (F) radicals. The dry cleaning step (S-11) aims at removing the damaged surface of the silicon brick to obtain a smooth silicon surface.

플루오르 라디칼은 CF4(테트라플루오르메탄, Tetrafluoromethane) 가스와 같이 플루오르를 포함하는 반응기체로부터 얻을 수 있다.Fluorine radicals can be obtained from reactants containing fluorine, such as CF4 (Tetrafluoromethane) gas.

플루오르 라디칼의 해리 반응은 자유전자에 의하여 F 라디칼이 생성되는 것으로The dissociation reaction of fluorine radicals is the generation of F radicals by free electrons.

CF4 + e -> CF3 + F + eCF 4 + e-> CF 3 + F + e

CF3 + e -> CF2 + 2F + eCF 3 + e-> CF 2 + 2F + e

CF2 + e -> CF + F + e 와 같은 반응이 이루어지며,CF 2 + e-> CF + F + e is the same reaction,

여기에 산소를 부가하면, 플루오르 라디칼이 CF2 와 재결합하는 것을 방지하여 플루오르 라디칼의 농도를 높일 수 있다.Adding oxygen to it can prevent the fluorine radicals from recombining with CF 2 and increase the concentration of the fluorine radicals.

아르곤 가스를 더 첨가하면 CF4 이온화를 촉진하여 플로우르 라디칼의 농도를 더욱 높일 수 있다.
Adding more argon gas may promote CF 4 ionization to further increase the concentration of flow radicals.

플루오르 라디칼에 의하여 이온빔에 의하여 발생한 거친 표면을 세정할 수 있다.
It is possible to clean rough surfaces generated by ion beams by fluorine radicals.

이러게 실리콘 브릭의 상부면을 건식 세정 한 후, 상부면을 포함하는 실리콘 박판을 분리하게 되면, 분리된 상태의 실리콘 박판은 별도의 표면 처리 없이 태양전지 기판으로 사용될 수 있다.
When the upper surface of the silicon brick is dry-cleaned and the silicon thin plate including the upper surface is separated, the separated silicon thin plate may be used as a solar cell substrate without a separate surface treatment.

이온 빔의 침투에 의한 클리빙을 거치면 표면거칠기가 0.4㎛ 수준을 보이게 되는데, 건식 세정을 거치게 되면 표면거칠기가 0.1㎛ 이하 수준으로 향상된다.The surface roughness is 0.4 μm when subjected to cleaving by the penetration of the ion beam, and the surface roughness is improved to 0.1 μm or less when subjected to dry cleaning.

건식 세정 단계에 사용되는 산소플라즈마(O2 Plasma)는, 압력(Pressure) 100~200mT 범위, 출력(Power) 300~500W, 산소(O2) 유량 100~200sccm, 유지시간 60~120sec 인 것이 바람직하다.Oxygen plasma (O2 Plasma) used in the dry cleaning step, it is preferable that the pressure (100) to 200mT range, the power (300) to 500W, the oxygen (O2) flow rate 100 ~ 200sccm, the holding time 60 ~ 120sec.

플라즈마 산화를 이용하는 방법은, 압력(Pressure) 100~200mT, 출력(Power) 300~500W, CF4 유량 100~200sccm, O2 유량 100~200sccm, Ar 유량 200~500sccm, 유지시간 time 60~120sec 인 것이 바람직하다.Plasma oxidation is preferably 100 to 200 mT in pressure, 300 to 500 W in power, 100 to 200 sccm in CF4 flow rate, 100 to 200 sccm in O2 flow rate, 200 to 500 sccm in Ar flow rate, and 60 to 120 sec holding time. Do.

표면 거칠기는 유지시간이 증가할수록 감소하게 된다.Surface roughness decreases as the holding time increases.

이러한 공정 조건은 태양전지용 실리콘 박판의 표면거칠기가 0.1㎛ 이하 수준이 될 수 있도록 수차례의 반복실험을 통해 도출된 것이다.
These process conditions are derived through several repeated experiments so that the surface roughness of the silicon thin film for solar cells can be less than 0.1㎛.

한 층의 실리콘 기판의 분리된 잔류 실리콘 브릭의 새로운 상부면은 이온 빔에 의하여 표면 거칠기가 발생하게 되어, 소자 특성이 열화된다. 클리빙에 의하여 노출된 상부면은 다시 건식 세정 단계를 거치면서 표면 특성이 향상된 후, 순차적으로 이온 빔 조사 단계와, 클리빙 단계를 순차적으로 거치게 됨으로써, 일정한 표면 품질을 가지는 실리콘 박판을 연속적으로 분리할 수 있게 되는 것이다.
The new top surface of the separated residual silicon brick of one layer of silicon substrate is subjected to surface roughness by the ion beam, resulting in deterioration of device characteristics. The upper surface exposed by the cleaving is again subjected to a dry cleaning step to improve the surface characteristics, and then sequentially undergoes an ion beam irradiation step and a cleaving step, thereby sequentially separating silicon thin plates having a certain surface quality. You can do it.

도 2는 본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a method of thin-film cleaving silicon having a dry cleaned surface according to the present invention.

도시된 바와 같이, 실리콘 브릭(10)은 배면이 하부지그(110)고정된 상태에서 이동되며 연속적으로 건식 세정 단계와, 이온 빔 조사 단계와, 클리빙 단계를 거치게 된다.As shown, the silicon brick 10 is moved while the rear jig 110 is fixed to the rear surface and is subjected to a dry cleaning step, an ion beam irradiation step, and a cleaving step.

실리콘 브릭(10)의 노출되어 있는 상부면(12)은 먼저 건식 세정 단계를 거치게 된다. 건식 세정 된 표면은 태양전지의 수광 표면으로 사용된다.The exposed top surface 12 of the silicon brick 10 is first subjected to a dry cleaning step. The dry cleaned surface is used as the light receiving surface of the solar cell.

이온 빔 조사 단계는 브릭 상태의 실리콘 상부면(12)을 건식 세정 한 후 이루어지는 것으로, 이온 빔을 조사하여 실리콘 브릭(10) 상부면(12)의 일정두께 아래 부분으로 이온 빔이 침투(implantation)하도록 함으로써 쪼개짐 면(15)을 형성하게 된다. 이온 빔으로는 수소 이온 빔이 사용될 수 있다.The ion beam irradiation step is performed after dry cleaning the silicon upper surface 12 in a brick state, and the ion beam is irradiated into the portion below a predetermined thickness of the upper surface 12 of the silicon brick 10 by irradiating the ion beam. By doing so, the splitting surface 15 is formed. As the ion beam, a hydrogen ion beam may be used.

상부면에서 쪼개짐 면(15) 까지의 두께(t)가 분리되는 실리콘 박판의 두께가 되는 것으로, 이온 빔을 조절하여 분리할 실리콘 박판의 두께를 제어할 수 있다.The thickness t from the top surface to the splitting surface 15 is the thickness of the silicon thin plate to be separated, and thus the thickness of the silicon thin plate to be separated can be controlled by adjusting the ion beam.

상부면 아래 일정 두께에 쪼개짐 면(15)을 형성한 후, 클리빙 단계를 수행하게 된다.
After the cleavage surface 15 is formed at a predetermined thickness below the upper surface, the cleaving step is performed.

클리빙 단계는 쪼개짐 면(15) 위쪽의 실리콘 박판(17)을 잔류하는 실리콘 브릭(10-1)으로부터 분리하는 것이다.The cleaving step is to separate the thin silicon plate 17 on the cleaved surface 15 from the remaining silicon brick 10-1.

클리빙 단계는 실리콘 브릭의 상부면을 흡착 등의 방법을 통해 상부지그(120)로 고정한 후, 클리빙 블레이드(200)를 쪼개짐 면에 진입시켜 물리적으로 실리콘 박판(17)을 실리콘 브릭(10-1)으로부터 분리하고, 분리된 실리콘 박판을 적재위치로 이동시킨다.
In the cleaving step, the upper surface of the silicon brick is fixed to the upper jig 120 by adsorption or the like, and then the cleaving blade 200 enters the cleaved surface to physically move the silicon thin plate 17 to the silicon brick 10-. Remove from 1) and move the separated silicon thin plate to the loading position.

박판이 분리된 실리콘 브릭(10-1)은 다시 건식 세정 단계와, 이온 빔 조사 단계를 순차적으로 거치며 다시 상층의 실리콘을 박판으로 분리하게 된다. 이러한 공정은 모두 인 시츄(in-situ)로 이루어진다. 이러한 과정을 순차적으로 거치면서 브릭 상태의 실리콘은 상층으로부터 표면이 건식 세정된 실리콘 박판이 분리된다.
The silicon brick 10-1 in which the thin plate is separated is further subjected to the dry cleaning step and the ion beam irradiation step in order to separate the upper layer of silicon into the thin plate again. All of these processes are in-situ. Through this process sequentially, the silicon in the brick state is separated from the upper layer by the dry thin silicon thin plate.

이러한 방법으로 실리콘 브릭으로부터 실리콘 박판을 분리하게 되면, 표면이 일정하게 건식 세정된 실리콘 박판을 얻을 수 있으며, 와이어 쏘우를 사용하지 않음으로써 커프 로스를 감소시켜 수율을 향상시키는 효과를 가져온다.
Separating the silicon thin plate from the silicon brick in this way, the surface of the silicon thin plate with a constant dry cleaning can be obtained, and the effect of improving the yield by reducing the cuff loss by not using a wire saw.

도 3은 기판 두께와 광전 효율과의 관계를 나타낸 것으로, 도 3을 참조하면, 기판의 두께가 얇을수록 광전 효율도 더 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 기판의 두께가 얇으면 유연성(flexibility)이 향상될 수 있어 다양한 형태의 태양전지 제조가 가능하다.3 illustrates the relationship between the substrate thickness and the photoelectric efficiency. Referring to FIG. 3, the thinner the substrate, the greater the photoelectric efficiency. In addition, when the thickness of the substrate is thin, flexibility may be improved, and various types of solar cells may be manufactured.

실리콘 기판을 와이어 쏘잉(wire sawing) 방식으로 제조하면, 실리콘 기판의 두께가 200㎛ 정도까지만 제조 가능하며, 대략 15㎛ 정도의 톱니 자국(Saw Mark)이 발생하여 이를 제거하여야 했다.When the silicon substrate is manufactured by a wire sawing method, the thickness of the silicon substrate can be manufactured only up to about 200 μm, and a saw mark of about 15 μm has been generated and had to be removed.

그러나, 본 발명에서는 수소 이온 임플란트(implant)를 이용한 클리빙(cleaving) 방식을 적용한 결과, 50~150㎛ 두께이면서 대략 0.4㎛ 이하의 RMS(Root Mean Square) 거칠기를 갖는 실리콘 박판을 제조할 수 있었다.
However, in the present invention, when the cleaving method using a hydrogen ion implant was applied, a silicon thin plate having a root mean square (RMS) roughness of about 50 μm or less and about 0.4 μm or less could be manufactured. .

이러한 기판 두께는 수소 이온 임플란트시 인가되는 에너지에 따라 결정될 수 있으며, 50㎛ 두께를 갖는 제1도전형 실리콘 기판(310)을 제조할 수 있었다. 제1도전형 실리콘 기판(310)의 두께가 150㎛를 초과하는 경우, 박판형의 기판을 제조하는 의미가 상실될 수 있으며, 광전 효율 역시 저하되는 문제점이 있다.
The substrate thickness may be determined according to the energy applied during the hydrogen ion implant, and the first conductive silicon substrate 310 having a thickness of 50 μm may be manufactured. When the thickness of the first conductive silicon substrate 310 exceeds 150 μm, the meaning of manufacturing a thin plate-shaped substrate may be lost, and photoelectric efficiency may also be deteriorated.

도 4는 본 발명에 따른 건식 세정된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법을 수행하기 위한 장치의 개략적인 평면 구성도이다.4 is a schematic plan view of an apparatus for performing a method of thin sheet cleaving silicon with a dry cleaned surface according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건식 세정 된 표면을 갖는 실리콘 박판 클리빙 방법은 3개의 연결된 챔버로 구성되는 것이 바람직하다.As can be seen, the method of thin sheet cleaving silicon with a dry cleaned surface according to the present invention preferably consists of three connected chambers.

하나의 챔버에서 3가지 공정을 일괄적으로 수행하게 할 수도 있으나, 그러한 경우 장비가 지나치게 복잡해지고, 단위시간당 생산 능력이 저하되는 문제점이 있다.Although it is possible to perform three processes in one chamber in a batch, in this case, the equipment becomes too complicated and there is a problem that the production capacity per unit time is reduced.

따라서, 각각의 공정에 최적화된 건식 세정 챔버(210)와, 이온 빔 조사 챔버(220)와, 클리빙 챔버(230)를 별도로 마련하고, 이들간에 실리콘 브릭이 이동할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to separately provide the dry cleaning chamber 210, the ion beam irradiation chamber 220, and the cleaving chamber 230 optimized for each process, and to configure the silicon brick to move between them.

도시된 바와 같이, 3개의 챔버(210, 220, 230)가 3각형의 형태로 배치되고, 실리콘 브릭을 고정한 하부지그가 3개의 챔버(210, 220, 230)를 순차적으로 순환할 수 있도록 구성하고, 각각의 챔버 내에서 항상 같은 공정이 진행되도록 함으로써 장비의 효율을 증가시킬 수 있다.As shown, the three chambers 210, 220, 230 are arranged in the shape of a triangle, and the lower jig fixing the silicon brick is configured to sequentially cycle the three chambers 210, 220, 230, The efficiency of the equipment can be increased by ensuring that the same process always takes place in each chamber.

즉, 실리콘 브릭이 3개의 챔버를 순환하며 인 시츄로 건식 세정 단계, 이온 빔 조사 단계 및 클리빙 단계가 순차적이며 반복적으로 이루어지는 것이다.That is, the silicon brick circulates through three chambers, and the dry cleaning step, the ion beam irradiation step, and the cleaving step are sequentially and repeatedly performed in situ.

이를 위해서는 도시된 바와 같이 3개의 챔버가 대략 3각형의 형태로 배치되어, 건식 세정 챔버(210)에서 이온 빔 조사 챔버(220)로 이동할 수 있으며, 이온 빔 조사 챔버(220)에서 클리빙 챔버(230)로 이동할 수 있고, 클리빙 챔버(230)에서 건식 세정 챔버(210)로 이동할 수 있게 된다.To this end, the three chambers are arranged in a substantially triangular shape, as shown, to move from the dry cleaning chamber 210 to the ion beam irradiation chamber 220, and in the ion beam irradiation chamber 220, the cleaving chamber ( 230, and move from the cleaving chamber 230 to the dry cleaning chamber 210.

또한, 각각의 챔버 사이에는 개폐 가능한 격벽(미도시)이 구비되어, 각각의 챔버 내부의 공정 조건을 독립적으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that partitions (not shown) that can be opened and closed are provided between the respective chambers so that process conditions within the respective chambers can be independently controlled.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

10, 10-1 : 실리콘 브릭
12 : 상부면
15 : 쪼개짐면
17 : 실리콘 박판
110 : 하부지그
120 : 상부지그10, 10-1: Silicone Brick
12: upper surface
15: split surface
17: silicon lamination
110: lower jig
120: upper jig

Claims (9)

실리콘 브릭의 상부면에 건식 세정을 수행하여 실리콘 브릭의 상부면의 표면을 처리하는 건식 세정 단계;
상기 실리콘 브릭의 상부면에 이온 빔을 조사하여 상기 상부면에서 일정 깊이에 이온 입자가 주입됨으로써 쪼개짐면이 형성되도록 하는 이온 빔 조사 단계; 및
상기 쪼개짐면을 기준으로 상층의 실리콘 박판을 분리하는 클리빙(cleaving) 단계:를 순차적으로 반복하여 실리콘 브릭으로부터 순차적으로 실리콘 박판을 분리하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
A dry cleaning step of performing a dry cleaning on the upper surface of the silicon brick to treat the surface of the upper surface of the silicon brick;
An ion beam irradiation step of irradiating an ion beam to an upper surface of the silicon brick to form a cleaved surface by implanting ion particles at a predetermined depth from the upper surface; And
The cleaving (cleaving) step of separating the silicon thin film of the upper layer based on the cleaved surface: The silicon thin film cleaving method, characterized in that to sequentially remove the silicon thin film from the silicon brick.
제 1 항에 있어서,
상기 건식 세정 단계는
플루오르 라디칼에 의하여 실시되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 1,
The dry cleaning step
A method of cleaving silicon thin film, characterized in that it is carried out by fluorine radicals.
제 2 항에 있어서,
상기 건식 세정 단계는
CF4(테트라플루오르메탄, Tetrafluoromethane) 가스와, 산소 및 아르곤 가스를 주입하여 실시되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 2,
The dry cleaning step
A method of cleaving thin silicon films, which is carried out by injecting CF 4 (Tetrafluoromethane) gas with oxygen and argon gas.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 빔 조사 단계는
쪼개짐면이 상기 상부면으로부터 50~150㎛ 하부에 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법
The method of claim 1,
The ion beam irradiation step
Silicon thin film cleaving method characterized in that the cleaved surface is formed below the top surface 50 ~ 150㎛
제 1 항에 있어서,
상기 클리빙 단계는
클리빙 블레이드를 상기 쪼개짐면에 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 1,
The cleaving step
And a cleaving blade inserted into the cleaved surface.
제 5 항에 있어서,
상기 클리빙 단계는
상기 클리빙 블레이드를 상기 쪼개짐면에 삽입하며,
상기 쪼개짐면을 기준으로 상부의 실리콘 박판을 들어올리는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 5, wherein
The cleaving step
Inserting the cleaving blade into the splitting surface,
Silicon thin film cleaving method, characterized in that to lift the upper silicon thin plate on the basis of the split surface.
제 1 항에 있어서,
상기 클리빙 단계에서 분리된 실리콘 박판은 별도의 공간에 적재되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 1,
Silicon thin film cleaving method, characterized in that the silicon thin film separated in the cleaving step is loaded in a separate space.
제 1 항에 있어서,
상기 건식 세정 단계와, 상기 이온 빔 조사 단계와, 상기 클리빙 단계는 밀폐된 챔버 내에서 연속적으로 실시는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.
The method of claim 1,
Wherein said dry cleaning step, said ion beam irradiation step, and said cleaving step are carried out continuously in an enclosed chamber.
제 8 항에 있어서,
상기 건식 세정 단계와, 상기 이온 빔 조사 단계와, 상기 클리빙 단계는 각각 독립된 챔버에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 박판 클리빙 방법.The method of claim 8,
Wherein said dry cleaning step, said ion beam irradiation step, and said cleaving step are each performed in separate chambers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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