WO2019216506A1 - 초박형 실리콘 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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silicon
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deterioration
silicon base
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임재홍
양현석
임동찬
김지원
이주열
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한국기계연구원
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Definitions

  • the present invention relates to an ultra-thin silicon substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, in the manufacture of a silicon substrate, by forming a deterioration portion through which peeling can proceed, the efficiency of the peeling process by the critical stress layer can be further improved.
  • An ultra-thin silicon substrate and a method of manufacturing the same are particularly, in the manufacture of a silicon substrate, by forming a deterioration portion through which peeling can proceed, the efficiency of the peeling process by the critical stress layer can be further improved.
  • silicon plays an important role in photovoltaic materials, so its use is increasing. As the price of silicon rises, the cost of materials is putting a heavy burden on solar cell manufacturing.
  • crystalline silicon solar cells made of single crystal silicon have been continuously developed and used from the beginning based on excellent performance.
  • the single crystal silicon semiconductor material is used in the form of a wafer in which a single crystal ingot is manufactured and thinly cut.
  • the thickness is limited by cutting, the material cost is inevitably higher than in the case of forming an amorphous thin film.
  • This method is a technique in which a metal stress layer having a critical stress value is deposited in order to peel the silicon thin film, and the silicon thin film is peeled off by the thickness and the stress of the plating layer.
  • cracks may be peeled off by a spalling phenomenon that proceeds from the edge to the inside under a critical stress condition generated when the upper stress layer is deposited, and proceeds in parallel at a predetermined depth.
  • the peeling method using the spalling phenomenon has a problem as shown in FIG. 20.
  • 20 is a schematic view for explaining the problem of the peeling method using a spalling phenomenon.
  • the remaining silicon base material 1b remains, and the silicon thin film 1a is formed.
  • a phenomenon in which the edge portion L of the silicon base material 1 on which the initial peeling is performed is not peeled off occurs.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing an ultra-thin silicon substrate that can further improve the efficiency of the peeling process by the critical stress layer by forming a deterioration portion that can be peeled in the manufacture of the silicon substrate.
  • a method of manufacturing an ultra-thin silicon substrate that can further improve the efficiency of the peeling process by the critical stress layer by forming a deterioration portion that can be peeled in the manufacture of the silicon substrate.
  • the present invention provides a silicon substrate surface; And a silicon substrate side surface positioned on a side surface of the silicon substrate surface, wherein the silicon substrate includes a plurality of deterioration portions, and the deterioration portion includes a length direction of the silicon substrate, starting from the outermost surface of the silicon substrate side surface. Is formed to a point having a predetermined length, and the deterioration unit provides a silicon substrate, characterized in that formed on the surface area of the silicon substrate.
  • the silicon substrate surface the first surface; And a second surface positioned opposite to the first surface, wherein the silicon substrate side surface comprises: a silicon substrate first side surface; And a silicon substrate second side positioned adjacent to the silicon substrate first side.
  • the present invention is the plurality of deterioration portion is formed on the first side of the silicon substrate, the 1-1 deterioration portion; And a 1-2 deterioration part positioned to be spaced apart from the 1-1 deterioration part, wherein the 1-1 deterioration part is formed from the first point of the outermost surface of the first side surface of the silicon substrate.
  • the first to second deterioration part is formed to a point having a first length in the longitudinal direction of the substrate, starting from the second point of the outermost surface of the first side surface of the silicon substrate, and extending in the length direction of the silicon substrate.
  • a silicon substrate is provided which is formed up to a point having a length.
  • the plurality of deterioration unit a plurality of one side deterioration unit formed on the first side of the silicon substrate; And a plurality of other side deterioration parts formed on the second side surface of the silicon substrate, wherein the plurality of one side deterioration parts are located on one side first-first deterioration part and one side first-first deterioration part and spaced apart from each other.
  • a plurality of other deterioration parts wherein the plurality of other deterioration parts include the other side 1-3 deterioration part and the other side 1-3 deterioration part positioned to be spaced apart from the other 1-3 deterioration part, and the one side first-first deterioration part.
  • the deterioration part is formed from a first point of the outermost surface of the first side surface of the silicon substrate to a point having a first length in the longitudinal direction of the silicon substrate, and the one side 1-2 deterioration part is formed of the silicon substrate.
  • the other 1-3 deterioration portion is the outermost portion of the second side of the silicon substrate.
  • the present invention also provides a silicon substrate positioned on at least one or more of the first and second surfaces of the silicon substrate surface.
  • the present invention comprises the steps of preparing a silicon base material; Forming a deterioration part on the silicon base material; Forming a stress layer on an upper surface of the base material of the silicon base material; Lifting off the stress layer and a portion of the silicon base material; And removing the stress layer, wherein the forming of the deterioration part on the silicon base material comprises: irradiating a laser in a thickness direction of the silicon base material on an upper surface of the base material surface of the silicon base material, Irradiating the laser while moving to, and irradiating the laser while moving in the longitudinal direction of the silicon base material, starting the irradiation of the laser from a region other than the silicon base material, the laser irradiation in the region of the silicon base material Provided is a method for producing a silicon substrate that terminates irradiation.
  • the silicon base material the base material surface; And a base material side surface positioned at a side of the base material surface, wherein the base material surface comprises: a first surface; And a second surface positioned opposite to the first surface, wherein the base material side surface comprises: a base material first side surface; And a base material second side surface positioned adjacent to the base material first side surface.
  • the forming of the deterioration part on the silicon base material may include forming a first deterioration part on a first region of the silicon base material; And forming a second deterioration part in the second region of the silicon base material, and forming the first deterioration part in the first area of the silicon base material, in the first area of the upper portion of the base material surface of the silicon base material.
  • the step of forming a deterioration part on the silicon base material, forming a deterioration part on the silicon base material; And forming the other side deterioration part in the silicon base material, and forming the one side deterioration part in the silicon base material comprises: forming a first deterioration part in one side first region of the silicon base material; And forming a second deterioration part in one side second region of the silicon base material, wherein forming the other deterioration part in the silicon base material comprises: forming a third deterioration part in the other side first region of the silicon base material; And forming a fourth deterioration part in the second region of the other side of the silicon base material.
  • the silicon base material is peeled off without edge loss, thereby producing a high quality ultra-thin silicon substrate. Can be.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 10 are schematic views for explaining a method of manufacturing a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a solar cell including a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view showing another example of a solar cell including a silicon substrate according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 to 19 are schematic views for explaining a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention.
  • 20 is a schematic view for explaining the problem of the peeling method using a spalling phenomenon.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present invention.
  • spatially relative terms below “, “ beneath “, “ lower”, “ above “, “ upper” It can be used to easily describe a component's correlation with other components. Spatially relative terms are to be understood as including terms in different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping a component shown in the drawing, a component described as “below” or “beneath” of another component may be placed “above” the other component. Can be. Thus, the exemplary term “below” can encompass both an orientation of above and below. The components can be oriented in other directions as well, so that spatially relative terms can be interpreted according to the orientation.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention
  • Figures 2 to 10 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing a silicon substrate according to the first embodiment of the present invention. .
  • a method of manufacturing a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention includes preparing a silicon base material 110 (S110).
  • the silicon base material may be crystalline and relatively thick thick silicon, or may be a circular silicon base material in which a single crystal silicon ingot is sliced, or may be a rectangular parallelepiped silicon base material.
  • the type of the silicon base material is not limited.
  • the silicon base material 110 when the silicon base material 110 has a rectangular parallelepiped shape, the silicon base material 110 has a base material surface 111; And a base material side surface 114 positioned on a side of the base material surface 111, wherein the base material side surface 114 includes a base material first side surface 112; And a base material second side surface 113 adjacent to the base material first side surface 112.
  • the base material first side 112 may be defined as a surface extending in the width direction (Y direction of FIG. 2) of the silicon base material 110
  • the base material second side 113 is the silicon base material ( It may be defined as a surface extending in the longitudinal direction (X direction of FIG. 2) of the 110.
  • the base material first side 112 may be defined as a surface extending in the longitudinal direction (Y direction of FIG. 2) of the silicon base material 110, and the base material second side 113 is the silicon base material 110. It may be defined as a surface extending in the width direction of (X direction of FIG. 2).
  • the X direction of FIG. 2 is defined as the longitudinal direction of the silicon base material 110
  • the Y direction of FIG. 2 is defined as the width direction of the silicon base material 110
  • the Z direction of FIG. 2 will be defined as the thickness direction of the silicon base material 110.
  • a method of manufacturing a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention includes forming a deterioration part 120 in the silicon base material 110.
  • S120 is a schematic perspective view illustrating a step of forming the deterioration part 120 in the silicon base material 110
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 4. .
  • the deterioration part 120 starts from a predetermined point of the outermost surface of the base material side surface 114, for example, the base material first side surface 112 of the silicon base material 110.
  • the silicon surface from the base material 111 It is characterized in that it is formed at a predetermined depth (d) in the thickness direction (-Z direction of Figure 3) of the base material 110.
  • the predetermined depth (d) is to determine the thickness of the silicon substrate peeled from the silicon base material 110, as will be described later, in the present invention, since the initial peeling occurs along the deterioration portion 120, The thickness of the silicon substrate may be determined according to the thickness corresponding to the predetermined depth d.
  • the determining of the constant depth d is influenced by the depth at which the stealth laser, which will be described later, is focused.
  • the constant depth d is controlled by controlling the depth at which the stealth laser is focused.
  • the predetermined depth d may determine the thickness of the silicon substrate peeled off from the silicon base material 110.
  • the deterioration part 120 includes a plurality of deterioration parts, and as shown in FIG. 3, the plurality of deterioration parts 120 includes a first deterioration part 121 and the first deterioration part ( And a second deterioration part 122 positioned spaced apart from 121.
  • the second degradation unit 122 is spaced apart from the first degradation unit 121, the second degradation unit 122 and the first degradation unit 121 are understood to be discontinuously located. Can be.
  • the deterioration part 120 includes a first deterioration part 121 and a second deterioration part 122 positioned to be spaced apart from the first deterioration part 121.
  • the deterioration part 121 starts from the first point of the base material side surface 114 of the silicon base material 110, for example, the outermost surface of the base material first side surface 112, and the silicon base material 110. Is formed up to a point having a first length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 3), and the second deterioration part 122 is formed on the base material side surface 114 of the silicon base material 110, for example.
  • the silicon base material 110 is formed to a point having a second length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 3).
  • the first deterioration part 121 is formed in the first depth of the thickness direction (-Z direction of Fig. 3) of the silicon base material 110 from the first region of the upper portion of the base material surface 111.
  • the second deterioration portion 122 is a second depth of the thickness direction (-Z direction of Fig. 3) of the silicon base material 110 from the second region of the upper portion of the base material surface 111. Characterized in that formed.
  • the forming of the deterioration part 120 in the silicon base material 110 may include: forming a first deterioration part 121 in the first region of the silicon base material; And forming a second deterioration part 122 in the second region of the silicon base material.
  • the step of forming the deterioration portion 120 in the silicon base material 110 in the present invention the thickness direction of the silicon base material 110 on the upper surface of the base material of the silicon base material 110 (-Z in FIG. Direction) to irradiate the laser, the step of irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of Fig. 3) of the silicon base material 110.
  • the step of forming the first degradation portion 121 in the first region of the silicon base material, the silicon base material 110 in the first region of the upper surface of the base material of the silicon base material 110 Irradiating the laser in the thickness direction (-Z direction of FIG. 3), and corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of FIG. 3) of the silicon base material 110, through this, As described above, the first deterioration part 121 may be manufactured.
  • the thickness direction of the silicon base material 110 in the second region of the upper portion of the base material surface of the silicon base material 110 corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of Figure 3) of the silicon base material 110, through this, the second as described above
  • the deterioration part 122 may be manufactured.
  • the present invention does not limit the number of deterioration parts.
  • the laser forming the deterioration part uses a stealth laser (10 in FIG. 5).
  • a stealth laser process is a process of focusing a focusing lens to focus a laser below the surface of a substrate to be worked and modifying or destroying the interior thereof.
  • the stealth laser process is modified or destroyed by the stealth laser.
  • the part can be expressed as a deterioration part.
  • lasers have been widely used for dicing silicon into a cross section perpendicular to the ground
  • laser ablation dicing a conventional general method, uses a surface absorption laser process.
  • the surface was mainly processed by melting and evaporating, but the cooling process was necessary because many parts are lost due to evaporation during cutting and high heat is generated.
  • stealth lasers are processed by an internal ablation laser process that does not absorb at the surface of the substrate. Easy to get.
  • the deterioration part 120 is formed at a predetermined depth d in the thickness direction (-Z direction in FIG. 3) of the silicon base material 110 from the base material surface 111.
  • the predetermined depth d may determine the thickness of the silicon substrate peeled off from the silicon base material 110.
  • the determining of the predetermined depth d is influenced by the depth at which the stealth laser is focused, so that the predetermined depth d may be determined by controlling the depth at which the stealth laser is focused.
  • the predetermined depth d may determine the thickness of the silicon substrate peeled off from the silicon base material 110.
  • the deterioration part 120 includes a plurality of deterioration parts, and as shown in FIG. 3, the plurality of deterioration parts 120 may include the first deterioration part 121 and the first deterioration part 120.
  • the second deterioration part 122 is spaced apart from the first deterioration part 121.
  • the first deterioration unit 121 starting from the first point of the outermost surface of the base material side 114, for example, the base material first side 112 of the silicon base material 110, It is formed to a point having a first length in the longitudinal direction (X direction of Fig. 3) of the silicon base material 110, and the second deterioration portion 122, the base material side surface of the silicon base material 110 ( 114), for example, a point having a second length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 3) of the silicon base material 110, starting from the second point of the outermost surface of the base material first side surface 112. Is formed.
  • the first deterioration part 121 and the second deterioration part 122 that is, the plurality of deterioration parts 120 are formed on the base material side surface 114, for example, the base material first.
  • a laser at a certain point of the outermost surface of the base material side 114 Means that should be investigated.
  • the focus of the focusing lens should be adjusted to irradiate the laser to a certain point of the outermost surface of the side surface of the base material 114, but the irradiation of the laser corresponds to a difficult task.
  • the starting point of the laser irradiation is not placed at a predetermined point of the outermost surface of the base material side surface 114, for example, the base material first side surface 112.
  • the laser is irradiated over the section C, the laser is irradiated to the area other than the silicon base material in section a, and the laser is applied to the region of the silicon base material in section b.
  • the laser beam can be easily irradiated to a predetermined point of the outermost surface of the base material side surface 114, for example, the base material first side surface 112. have.
  • the step of forming the deterioration unit 120 in the silicon base material 110 in the present invention while moving in the longitudinal direction (X direction of Fig. 3) of the silicon base material 110, the laser
  • irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction in FIG. 3) of the silicon base material 110 starts irradiation of the laser from a region other than the silicon base material, and the silicon base material Irradiation of the laser may be terminated in the region of.
  • the stress layer 130 is formed on the upper surface of the base material 111 of the silicon base material 110.
  • Forming a step (S130). 6 is a perspective view illustrating a step of forming a stress layer according to the present invention
  • FIG. 7 is a plan view of FIG. 6.
  • the deterioration part 120 of FIGS. 3 to 5 described above merely makes a point at which the peeling of the silicon base material 110 may proceed, and does not apply energy for peeling the silicon base material.
  • a stress layer 130 may be formed on the base material surface 111 of the 110 to apply a force for peeling.
  • the stress layer 130 may be a metal layer, and the metal layer 130 may be formed by selecting any one of various kinds of metals such as copper (Cu) and nickel (Ni).
  • the metal layer may be formed using a known plating method, but the method of forming the metal layer is not limited in the present invention.
  • the stress layer 130 and the partial region 110a of the silicon base material 110 may be formed.
  • Lifting off step (S140). 8 is a schematic view illustrating a process of performing a lift-off process according to the present invention
  • FIG. 9 is a state in which the stress layer 130 and the partial region 110a of the silicon base material 110 are lifted off. It is a schematic diagram showing.
  • the stress layer 130 is a layer capable of applying a force for peeling to the base material surface 111 of the silicon base material 110, the base material surface 111 of the silicon base material 110 in the present invention.
  • a stress layer for example, a metal layer is formed on the upper portion of the substrate, the bonding structure inside the silicon base material 110 is destroyed by the tensile stress of the metal layer, and together with the plurality of deterioration parts 120.
  • the silicon base material 110 may be peeled off based on), and the ultra-thin silicon substrate having a predetermined thickness may be separated.
  • the silicon base material 110 may be divided into a partial region 110a and a remaining silicon base material 110b of the silicon base material 110 lifted off.
  • the partial region 110a of the silicon base material 110 lifted off constitutes the silicon substrate according to the present invention
  • the partial region 110a of the silicon base material 110 lifted off is referred to as a silicon substrate. Let's define.
  • the silicon substrate 110a includes a silicon substrate side surface 114a, wherein the silicon substrate side surface 114a includes a silicon substrate first side surface 112a; And a silicon substrate second side 113a positioned adjacent to the silicon substrate first side 112a.
  • the lift-off of the partial regions of the stress layer 130 and the silicon base material 110 is performed based on the plurality of deterioration parts 120, and thus, the remaining silicon base material 110b is used.
  • the silicon substrate 110a may each include a part of the deterioration part 120.
  • the plurality of deterioration parts 120 includes a first deterioration part 121 and a second deterioration part 122 positioned to be spaced apart from the first deterioration part 121. As shown in the drawing, a portion of the stress layer 130 and the silicon base material 110 is lifted off from the plurality of deterioration parts 120.
  • the silicon substrate 110a includes a plurality of deterioration parts including the first-first deterioration part 121a and the first-second deterioration part 122a positioned apart from the first-first deterioration part 121a. And a portion 120a, wherein the remaining silicon base material 110b is spaced apart from the second-first deterioration portion 121b and the second-first deterioration portion 121b. It includes a plurality of deterioration unit 120b including a.
  • the method of manufacturing a silicon substrate according to the first embodiment of the present invention includes removing the stress layer 130 (S150).
  • the stress layer 130 is a layer for applying a force for peeling to the base material surface 111 of the silicon base material 110, by removing the stress layer 130 from the lifted off layer, According to the present invention, an ultra-thin silicon substrate can be produced.
  • the silicon substrate 110a includes a silicon substrate side surface 114a, wherein the silicon substrate side surface 114a includes a silicon substrate first side surface 112a; And a silicon substrate second side 113a positioned adjacent to the silicon substrate first side 112a.
  • the silicon substrate 110a includes the first-first deterioration unit 121a and the first-second deterioration unit 122a spaced apart from the first-first deterioration unit 121a. It includes a plurality of deterioration unit 120a.
  • the first deterioration part 121 and the second deterioration part 122 of the silicon base material 110 described above may be used.
  • the shape is partially different, in the case of the first-first deterioration unit 121a and the first-second deterioration unit 122a, the first deterioration unit 121 and the second deterioration unit 122 are also used. Can be defined in the same way as.
  • the plurality of deterioration parts 120a of the silicon substrate 110a may be disposed in a space between the first-first deterioration part 121a and the first-first deterioration part 121a. 122a), and the first-first deterioration portion 121a includes the outermost surface of the silicon substrate side surface 114a of the silicon substrate 110a, for example, the silicon substrate first side surface 112a.
  • the silicon substrate 110a is formed to a point having a first length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 6), wherein the first-first deterioration part 121a is formed of the silicon. It is characterized in that formed on the surface area of the substrate (110a).
  • the first-second deterioration part 122a is formed from the second point of the outermost surface of the silicon substrate side surface 114a, for example, the silicon substrate first side surface 112a of the silicon substrate 110a.
  • the silicon substrate 110a is formed to a point having a second length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 6), wherein the first-second degradation part 122a is formed of the silicon substrate 110a. It is characterized in that formed on the surface area of.
  • the silicon substrate (110a) is a silicon substrate surface (111a); And a silicon substrate side surface 114a positioned at a side of the silicon substrate surface 111a, wherein the silicon substrate side surface 114a comprises: a silicon substrate first side surface 112a; And a silicon substrate second side 113a positioned adjacent to the silicon substrate first side 112a.
  • the silicon substrate surface 111a may include a first surface 111a '; And a second surface 111a ′′ positioned on an opposite surface of the first surface, wherein the plurality of deterioration portions 120a of the silicon substrate 110a are positioned in a surface area of the silicon substrate. Located on at least one of the first and second surfaces of the silicon substrate surface 111a.
  • the silicon substrate 110a may be different from the silicon substrate 110a.
  • the plurality of degradation parts 120a of the 110a may be located only on the first surface 111a 'of the silicon substrate surface 111a, or the plurality of degradation parts 120a of the silicon substrate 110a may be formed of the silicon.
  • the first surface 111a ′ and the second surface 111a ′′ of the substrate surface 111 a may be positioned.
  • the remaining silicon base material 110b of 8 may be a silicon base material, and may further correspond to a process of manufacturing the silicon substrate of steps S110 to S150.
  • the remaining silicon base material 110b of FIG. 8 when used as the silicon base material, the remaining silicon base material 110b which is the silicon base material includes a part of the deterioration part from step S110.
  • the remaining silicon base material 110b is disposed in the second-second deterioration part 121b and the second-first deterioration part 121b and spaced apart from the second-second deterioration part 121b.
  • the deterioration part 120b including the part 122b is included.
  • the remaining silicon base material 110b which is the silicon base material, includes, for example, a plurality of deterioration parts 120b on the first surface of the surface of the remaining silicon base material 110b from step S110.
  • a plurality of deterioration portion will be formed on the second surface of the surface of the remaining silicon base material (110b).
  • the silicon substrate according to the first embodiment of the present invention can be manufactured.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a solar cell including a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is another view of a solar cell including a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows an example.
  • the silicon substrate 110a according to the first embodiment of the present invention may be positioned apart from the first-first deterioration unit 121a and the first-first deterioration unit 121a. It includes a plurality of deterioration unit 120a including a deterioration unit 122a.
  • a plurality of deterioration portions 120a of the silicon substrate 110a are positioned on the second surface 111a '' of the silicon substrate surface 111a (see FIG. 10).
  • a plurality of deterioration portions 120a of the silicon substrate 110a are positioned on the first surface 111a ′ (see reference numerals of FIG. 10) of the silicon substrate surface 111a.
  • an example 100 of a solar cell including a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention may include a thin film insulating layer 102 disposed on a first surface of the silicon substrate 110a; An anti-reflection coating layer 103 disposed on the thin film insulating layer 102; A finger electrode 104 positioned on the antireflective coating layer 103; The electrode layer 101 is disposed on the second surface of the silicon substrate 110a.
  • another example 110 'of a solar cell including a silicon substrate according to a first embodiment of the present invention includes: a thin film insulating layer 102' positioned on a first surface of the silicon substrate 110a; An anti-reflective coating layer 103 'positioned on the thin film insulating layer 102'; A finger electrode 104 'positioned on the antireflective coating layer 103'; The electrode layer 101 'is positioned on the second surface of the silicon substrate 110a'.
  • the present invention is not limited to the structure of the solar cell.
  • a method of manufacturing the silicon substrate according to the second embodiment of the present invention may be referred to the method of manufacturing the silicon substrate according to the first embodiment described above, except as described below.
  • FIG. 13 to 19 are schematic views for explaining a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention. Meanwhile, a flowchart of a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
  • a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention includes preparing a silicon base material 210 (S110).
  • the silicon base material 210 has a base material surface 211; And a base material side surface 214 positioned at a side of the base material surface 211, wherein the base material side surface 214 has a base material first side surface 212; And a base material second side surface 213 positioned adjacent to the base material first side surface 212.
  • the base material first side surface 212 may be defined as a surface extending in the width direction (Y direction of FIG. 13) of the silicon base material 210
  • the base material second side 213 is the silicon base material ( It may be defined as a surface extending in the longitudinal direction (X direction of FIG. 13) of the (210).
  • the X direction of FIG. 13 is defined as the longitudinal direction of the silicon base material 210
  • the Y direction of FIG. 13 is defined as the width direction of the silicon base material 210
  • the Z direction of FIG. 13 will be defined as the thickness direction of the silicon base material 210.
  • a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention includes forming a deterioration part 220 in the silicon base material 210 (S120). .
  • the deterioration unit 220 More specifically, the deterioration unit 220, one side deterioration unit 225 located on the base material first side surface 212; And the other side deterioration part 226 positioned on the base material second side surface 213.
  • the one side deterioration part 225 starting from a predetermined point of the outermost surface of the base material side surface 214 of the silicon base material 210, for example, the base material first side surface 212, the silicon It is formed to a point having a predetermined length in the longitudinal direction (the X direction of Fig. 14) of the base material 210, wherein the one side deterioration portion 225, the thickness of the silicon base material 210 from the base material surface 211 It is characterized in that it is formed at a predetermined depth in the direction (-Z direction in Fig. 14).
  • the other side deterioration part 226 in the present invention starting from a predetermined point of the outermost surface of the base material side surface 214, for example, the base material second side surface 213 of the silicon base material 210 , To a point having a predetermined length in the width direction (Y direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, wherein the other deterioration part 226 is formed of the silicon base material 210 from the base material surface 211. It is characterized in that it is formed at a predetermined depth in the thickness direction (-Z direction of Figure 14) of the).
  • the predetermined depth is to determine the thickness of the silicon substrate peeled off from the silicon base material 210, which is the same as in the above-described first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
  • the deterioration part 220 includes one deterioration part 225 positioned on the first side surface 212 of the base material; And the other deterioration part 226 positioned on the base material second side surface 213, wherein the one side deterioration part 225 is spaced apart from one side first deterioration part 221 and the one side first deterioration part 221. And a second deterioration part 222 positioned at one side thereof, and the other deterioration part 226 is located at a distance from the other third deterioration part 223 and the other third deterioration part 223.
  • the deterioration part 224 is included.
  • the one side second degradation part 222 is spaced apart from the one side first degradation part 221, the one side second degradation part 222 and the one side first degradation part 221 are discontinuously.
  • the other fourth degradation part 224 may be located away from the other third degradation part 223, and thus the other fourth degradation part 224 and the other third degradation. Unit 223 may be understood to be discontinuously located.
  • the one side deterioration part 225 includes one side first deterioration part 221 and one side second deterioration part 222 spaced apart from the first deterioration part 221.
  • the first side deterioration part 221 may be formed by starting from a first point of the outermost surface of the base material side surface 214 of the silicon base material 210, for example, the base material first side surface 212. And formed to a point having a first length in the longitudinal direction (X direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, and the one side second deterioration part 222 is the base material of the silicon base material 210.
  • the second side of the side surface 214 for example, the outermost surface of the first base material side 212
  • the second length in the longitudinal direction (X direction of Fig. 14) of the silicon base material 210 To the point of having.
  • the one side first degradation portion 221 is formed in the first depth of the thickness direction (-Z direction of Fig. 14) of the silicon base material 210 from the first region of the upper portion of the base material surface 211.
  • the one side second deterioration part 222 is formed in the thickness direction (-Z direction in Fig. 14) of the silicon base material 210 from the second region of the upper portion of the base material surface 211. It is characterized by being formed in two depths.
  • the other side deterioration part 226 includes the other side third deterioration part 223 and the other side third deterioration part 223 and the other side fourth deterioration part 224.
  • the third third deterioration part 223 may be formed starting from a first point of the outermost surface of the base material side surface 214 of the silicon base material 210, for example, the base material second side surface 213. And formed to a point having a first length in the width direction (Y direction in FIG. 14) of the silicon base material 210, and the other fourth deterioration part 224 is the base material of the silicon base material 210. Starting from the second side of the side surface 214, for example, the outermost surface of the base material second side surface 213, the second length in the width direction (Y direction in Fig. 14) of the silicon base material 210. To the point of having.
  • the other third deterioration part 223 is formed at a first depth in the thickness direction (-Z direction in FIG. 14) of the silicon base material 210 from a first region of an upper portion of the base material surface 211.
  • the other fourth deterioration portion 223 may be formed in the thickness direction (-Z direction in FIG. 14) of the silicon base material 210 from the second region of the upper portion of the base material surface 211. It is characterized by being formed in two depths.
  • the forming of the deterioration part 220 in the silicon base material 210 may include forming one side deterioration part 225 in the silicon base material 210; And forming the other side deterioration part 226 in the silicon base material 210.
  • the forming of one side deterioration part 225 in the silicon base material 210 may include forming a first deterioration part 221 in one side first region of the silicon base material; And forming a second deterioration part 222 in one side second region of the silicon base material, and further, forming the other deterioration part 226 in the silicon base material 210. Forming a third deterioration unit 223 in the other first region; And forming a fourth deterioration part 224 in the second second region of the silicon base material.
  • the silicon base material 210 in one side first area of the upper surface of the base material of the silicon base material 210 Irradiating the laser in the thickness direction (-Z direction of FIG. 14) of the corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, through this, As described above, the first deterioration part 221 may be manufactured.
  • the forming of the second deterioration part 222 in one side second area of the silicon base material may include a thickness direction of the silicon base material 210 in one side second area above the base material surface of the silicon base material 210. Irradiating the laser in the (Z direction of Figure 14), and corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of Figure 14) of the silicon base material 210, through this, as described above
  • the second deterioration part 222 may be manufactured.
  • the forming of the third deterioration part 223 in the other first area of the silicon base material may include the silicon base material 210 in the other first area of the upper surface of the base material of the silicon base material 210. Irradiating the laser in the thickness direction (-Z direction of FIG. 14) of the, corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the width direction (Y direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, through this, As described above, the third deterioration unit 223 may be manufactured.
  • the forming of the fourth deterioration part 224 in the second second region of the silicon base material may include a thickness direction of the silicon base material 210 in the second second area above the base material surface of the silicon base material 210. Irradiating the laser in the (Z direction of FIG. 14), and corresponds to the step of irradiating the laser while moving in the width direction (Y direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, through this, as described above The fourth deterioration part 224 may be manufactured.
  • the step of forming one side deterioration part 225 in the silicon base material 210 in the present invention the longitudinal direction of the silicon base material 210 (X direction of FIG. 14) Irradiating the laser while moving to the laser beam, in this case, irradiating the laser while moving in the longitudinal direction (X direction of FIG. 14) of the silicon base material 210, irradiation of the laser from a region other than the silicon base material Starting, the laser irradiation in the region of the silicon base material may be terminated.
  • the laser beam is irradiated while moving in the width direction (Y direction in FIG. 14) of the silicon base material 210.
  • irradiating the laser while moving in the width direction (the Y direction in FIG. 14) of the silicon base material 210 starts irradiation of the laser from a region other than the silicon base material, and causes the laser in the area of the silicon base material. It may be characterized by terminating the irradiation.
  • the stress layer 230 is formed on the base material surface 211 of the silicon base material 210. It includes a step (S130).
  • the stress layer 230 and the partial region 210a of the silicon base material 210 may be formed.
  • Figure 16 is a view for explaining the peeling direction in the process of proceeding the lift off process according to the present invention
  • Figure 17 is a schematic diagram for explaining the process of proceeding the lift off process according to the present invention
  • Figure 18 Is a schematic diagram showing a state in which the stress layer 230 and the partial region 110a of the silicon base material 210 are lifted off.
  • the stress layer 230 is a layer capable of applying a force for peeling on the base material surface 211 of the silicon base material 210, in the present invention the base material surface of the base material 210 (
  • a stress layer for example, a metal layer is formed on the upper portion of 211, the bonding structure inside the silicon base material 210 is destroyed by the tensile stress of the metal layer, and together with the first side surface of the base material Starting from the first point where the 212 and the base material second side surface 213 meet, peeling proceeds in a diagonal direction (A direction in FIG. 16) of the first point, whereby an ultra-thin silicon substrate having a predetermined thickness is separated.
  • a direction in FIG. 16 the first point
  • the silicon base material 210 may be divided into a partial region 210a and a remaining silicon base material 210b of the silicon base material 210 that are lifted off.
  • the partial region 210a of the silicon base material 210 lifted off constitutes the silicon substrate according to the present invention
  • the partial region 210a of the silicon base material 210 lifted off is referred to as a silicon substrate. Let's define.
  • the remaining silicon base material 210b includes a remaining base material side surface 214b, wherein the remaining base material side surface 214b includes a remaining base material first side surface 212b; And a remaining base material second side surface 213b positioned adjacent to the remaining base material first side surface 212b.
  • the silicon substrate 210a includes a silicon substrate side surface 214a, wherein the silicon substrate side surface 214a includes a silicon substrate first side surface 212a; And a silicon substrate second side surface 213a positioned adjacent to the silicon substrate first side surface 212a.
  • the lift-off of the partial regions of the stress layer 230 and the silicon base material 210 is performed based on the plurality of deterioration parts 220, and thus, the remaining silicon base material 210b is used.
  • the silicon substrate 210a may each include a portion of the deterioration unit 220.
  • the silicon substrate 210a includes one side first-first deterioration part 221a and one side first-second deterioration part 222a which is spaced apart from the one side first-first deterioration part 221a.
  • the other side 1-4 deterioration part 225a which includes a some deterioration part 225a, and is spaced apart from the other 1-3 deterioration part 223a and the said other 1-3 deterioration part 223a. It includes a plurality of other deterioration unit 226a including.
  • the remaining silicon base material 210b includes one side 2-1 deterioration part 221b and one side 2-2 deterioration part 222b spaced apart from the one side 2-1 deterioration part 221b. And a plurality of one side deterioration parts 225b, and the other side 2-4 deterioration parts 223b and spaced apart from the other 2-3 deterioration parts 223b and the other 2-3 deterioration parts 223b. And a plurality of other deterioration parts 226b including 224b.
  • a method of manufacturing a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention includes removing the stress layer 230 (S150).
  • the stress layer 230 is a layer for applying a force for peeling to the base material surface 211 of the silicon base material 210, by removing the stress layer 230 from the lifted off layer, According to the present invention, an ultra-thin silicon substrate can be produced.
  • the silicon substrate 210a includes a silicon substrate side surface 214a, wherein the silicon substrate side surface 214a includes a silicon substrate first side surface 212a; And a silicon substrate second side surface 213a positioned adjacent to the silicon substrate first side surface 212a.
  • the silicon substrate 210a may include one side first-second deterioration part 221a and one side first-second deterioration part 221a which are spaced apart from the one-first deterioration part 221a.
  • 222a including a plurality of one side deterioration parts 225a, and the other side first-departure part 223a and the other side 1-3 located apart from the other 1-3 deterioration part 223a.
  • a plurality of other deterioration unit 226a including a four deterioration unit 224a.
  • the one-side first-first deterioration portion 221a starts from the first point of the outermost surface of the first side surface 212a of the silicon substrate and extends in the longitudinal direction of the silicon substrate 210a (X in FIG. 19). Direction) up to a point having a first length, wherein the one-side first-first degradation part 221a is formed on the surface area of the silicon substrate 210a.
  • the one side 1-2 deterioration part 222a may start from the second point of the outermost surface of the first side surface 212a of the silicon substrate, and may be in the longitudinal direction of the silicon substrate 210a (X in FIG. 19). Direction) is formed up to a point having a second length, wherein the one side 1-2 deterioration part 222a is formed in the surface area of the silicon substrate 110a.
  • the other side 1-3 deterioration part 223a starts from the first point of the outermost surface of the second side surface 213a of the silicon substrate, and the width direction of the silicon substrate 210a (Y in FIG. 19). Direction) is formed up to a point having a first length, and in this case, the other 1-3 deterioration part 223a is formed in the surface region of the silicon substrate 210a.
  • the other side 1-4 degradation part 224a starts from the second point of the outermost surface of the silicon substrate second side surface 213a and is in the width direction of the silicon substrate 210a (Y in FIG. 19). Direction) is formed up to a point having a second length, and at this time, the other side 1-4 degradation portion 224a is formed in the surface area of the silicon substrate 110a.
  • the silicon substrate 210a may include a silicon substrate surface 211a; And a silicon substrate side surface 214a positioned at a side of the silicon substrate surface 211a, wherein the silicon substrate side surface 214a comprises: a silicon substrate first side surface 212a; And a silicon substrate second side surface 213a positioned adjacent to the silicon substrate first side surface 212a.
  • the silicon substrate surface 211a may include a first surface 211a '; And a second surface 211a ′′ positioned on an opposite surface of the first surface, and including a plurality of deterioration parts 225a and a plurality of other deterioration parts 226a ( 220a) is positioned on the surface area of the silicon substrate, and is located on at least one of the first and second surfaces of the silicon substrate surface 211a.
  • the plurality of deterioration parts 220a are positioned only on the second surface 211a '' of the silicon substrate surface 211a.
  • the plurality of deterioration parts 220a may be formed.
  • the plurality of deterioration portions 220a are formed on the first surface 211a' and the second surface of the silicon substrate surface 211a ( 211a ''). Since this is the same logic as the above-described first embodiment, a detailed description thereof will be omitted below.
  • the silicon substrate according to the first embodiment of the present invention can be manufactured.
  • the efficiency of the peeling process by the critical stress layer can be further improved.
  • the silicon base material is peeled off without edge loss, thereby producing a high quality ultra-thin silicon substrate. Can be.

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Abstract

본 발명은 실리콘 기판 표면; 및 상기 실리콘 기판 표면의 측면에 위치하는 실리콘 기판 측면을 포함하고, 상기 실리콘 기판은 복수개의 열화부를 포함하며, 상기 열화부는, 상기 실리콘 기판 측면의 최외곽 면으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 지점까지 형성되며, 상기 열화부는, 상기 실리콘 기판의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판에 관한 것으로, 초박형 실리콘 기판을 제조함에 있어서, 박리가 진행될 수 있는 열화부를 형성함으로써, 임계 스트레스층에 의한 박리 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

초박형 실리콘 기판 및 이의 제조방법
본 발명은 초박형 실리콘 기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 기판을 제조함에 있어서, 박리가 진행될 수 있는 열화부를 형성함으로써, 임계 스트레스층에 의한 박리 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 초박형 실리콘 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘은 태양광발전 재료에서 중요한 역할을 하기 때문에 그 사용량이 계속 증가하고 있다. 그에 따라 실리콘의 가격이 오르면서 재료 비용이 태양전지 제조에 있어서 높은 부담을 주고 있다.
대표적으로 태양광 발전을 살펴보면, 단결정 실리콘을 재료로 하는 결정질 실리콘 태양전지가 뛰어난 성능을 기반으로 초기부터 지속적으로 발전 및 사용되어 왔다.
하지만 단결정 실리콘 기판의 재료 비용이 증가하는 문제로 인하여 비정질 박막 실리콘 태양전지 또는 비정질 박막을 결정화한 다결정(poly-crystal) 실리콘 태양전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
단결정 실리콘 반도체 재료는 단결정의 잉곳을 제조하고 이를 얇게 커팅한 웨이퍼 형태로 사용하지만, 커팅에 의한 두께에 한계가 있기 때문에 비정질 박막을 형성하는 경우에 비하여 재료 비용이 높을 수 밖에 없다.
따라서 결정형 태양전지의 경우 실리콘 웨이퍼 비용을 낮추기 위해서 절단손실이 없는 층 전사 방법(Kerf-free layer-transfer)에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이 방식은 실리콘 박막을 박리하기 위해서 임계 스트레스값을 갖는 금속 스트레스층을 증착하고 이 도금층의 두께 및 스트레스에 의해서 실리콘 박막이 박리되는 기술이다.
즉, 상부 스트레스층 증착 시 발생되는 임계 스트레스 조건하에서 크랙이 에지에서 내부로 진행하다가 일정깊이에서 평행하게 진행되는 스폴링(spalling) 현상으로 박리되게 하는 것이다.
이와 같이 스폴링 현상을 이용한 박리 방법은 도 20에 나타난 바와 같은 문제가 있다.
도 20은 스폴링 현상을 이용한 박리방법의 문제점을 설명하기 위한 모식도이다.
도 20을 참조하면, 실리콘 모재(1)로부터 실리콘 박막(1a)을 리프트 오프하는 공정에 의하여, 잔존 실리콘 모재(1b)가 잔존하고, 실리콘 박막(1a)이 형성됨에 있어서, 단순히 스트레스층(2)만을 형성한 종래의 스폴링 방법에서는 초기 박리가 수행되는 실리콘 모재(1)의 에지 부분(L)이 박리되지 않는 현상이 발생되게 된다.
따라서, 종래의 경우, 리프트 오프된 실리콘 박막의 품질이 불량할 뿐만 아니라, 상기 잔존 실리콘 모재(1b)의 계속적인 재활용이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 과도한 스트레스 분포 문제에 따른 크랙 발생 우려가 높아 대면적화에 큰 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실리콘 기판을 제조함에 있어서, 박리가 진행될 수 있는 열화부를 형성함으로써, 임계 스트레스층에 의한 박리 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 초박형 실리콘 기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 실리콘 기판 표면; 및 상기 실리콘 기판 표면의 측면에 위치하는 실리콘 기판 측면을 포함하고, 상기 실리콘 기판은 복수개의 열화부를 포함하며, 상기 열화부는, 상기 실리콘 기판 측면의 최외곽 면으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 지점까지 형성되며, 상기 열화부는, 상기 실리콘 기판의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리콘 기판 표면은, 제1면; 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면을 포함하고, 상기 실리콘 기판 측면은, 실리콘 기판 제1측면; 및 상기 실리콘 기판 제1측면과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면을 포함하는 실리콘 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면에 형성되고, 제1-1열화부; 및 상기 제1-1열화부와 이격하여 위치하는 제1-2열화부를 포함하며, 상기 제1-1열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 상기 제1-2열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면에 형성되는 복수개의 일측 열화부; 및 상기 실리콘 기판 제2측면에 형성되는 복수개의 타측 열화부를 포함하고, 상기 복수개의 일측 열화부는, 일측 제1-1열화부 및 상기 일측 제1-1열화부와 이격하여 위치하는 일측 제1-2열화부를 포함하고, 상기 복수개의 타측 열화부는, 타측 제1-3열화부 및 상기 타측 제1-3열화부와 이격하여 위치하는 타측 제1-4열화부를 포함하며, 상기 일측 제1-1열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되고, 상기 일측 제1-2열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되며, 상기 타측 제1-3열화부는, 상기 실리콘 기판 제2측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 폭 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되고, 상기 타측 제1-4열화부는, 상기 실리콘 기판 제2측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 폭 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 표면의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 위치하는 실리콘 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 실리콘 모재를 준비하는 단계; 상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계; 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부에 스트레스층을 형성하는 단계; 상기 스트레스층 및 상기 실리콘 모재의 일부 영역을 리프트 오프하는 단계; 및 상기 스트레스층을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계는, 상기 실리콘 모재 이외의 영역에서부터 레이저의 조사를 시작하여, 상기 실리콘 모재의 영역에서 레이저의 조사를 종료하는 것인 실리콘 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리콘 모재는, 모재 표면; 및 상기 모재 표면의 측면에 위치하는 모재 측면을 포함하고, 상기 모재 표면은, 제1면; 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면을 포함하고, 상기 모재 측면은, 모재 제1측면; 및 상기 모재 제1측면과 인접하여 위치하는 모재 제2측면을 포함하는 실리콘 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고, 상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계인 실리콘 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재에 일측 열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재에 타측 열화부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 실리콘 모재에 일측 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 실리콘 모재에 타측 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부를 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 일측 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고, 상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 일측 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이며, 상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 타측 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 폭 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고, 상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 타측 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 폭 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계인 실리콘 기판의 제조방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 초박형 실리콘 기판을 제조함에 있어서, 박리가 진행될 수 있는 열화부를 형성함으로써, 임계 스트레스층에 의한 박리 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 실리콘 모재의 측면의 최외곽 면에 열화부를 형성하여, 상기 실리콘 모재의 측면의 최외곽 면으로부터 초기 박리가 수행되도록 함으로써, 에지 손실 없이 실리콘 모재를 박리하여, 고품질의 초박형 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 일예를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 다른예를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 13 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은 스폴링 현상을 이용한 박리방법의 문제점을 설명하기 위한 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 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.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 실리콘 모재(110)를 준비하는 단계를 포함한다(S110).
상기 실리콘 모재는 결정질이며, 두께가 상대적으로 두꺼운 벌크 실리콘일 수 있고, 또는, 단결정의 실리콘 잉곳을 슬라이스한 원형의 실리콘 모재일 수 있으며, 또는, 직육면체 형상의 실리콘 모재일 수 있는 것으로, 다만, 본 발명에서 상기 실리콘 모재의 종류를 제한하는 것은 아니다.
이하에서는 상기 실리콘 모재가 직육면체 형상인 경우를 기준으로 설명하도록 한다.
즉, 상기 실리콘 모재(110)가 직육면체 형상인 경우, 상기 실리콘 모재(110)는 모재 표면(111); 및 상기 모재 표면(111)의 측면에 위치하는 모재 측면(114)을 포함하며, 이때, 상기 모재 측면(114)은 모재 제1측면(112); 및 상기 모재 제1측면(112)과 인접하여 위치하는 모재 제2측면(113)을 포함한다.
이때, 상기 모재 제1측면(112)은 상기 실리콘 모재(110)의 폭 방향(도 2의 Y 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있으며, 상기 모재 제2측면(113)은 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 2의 X 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있다.
한편, 상기 실리콘 모재의 폭 방향 또는 길이 방향의 용어는, 상기 실리콘 모재의 영역을 구분하기 위한 것으로, 본 발명에서 상기 폭 방향 또는 길이 방향의 용어의 의미에 제한을 두는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 모재 제1측면(112)은 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 2의 Y 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있으며, 상기 모재 제2측면(113)은 상기 실리콘 모재(110)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있다.
다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 2의 X 방향을 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향으로 정의하고, 도 2의 Y 방향을 상기 실리콘 모재(110)의 폭 방향으로 정의하기로 하며, 또한, 도 2의 Z 방향을 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향으로 정의하기로 한다.
다음으로, 도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 실리콘 모재(110)에 열화부(120)를 형성하는 단계를 포함한다(S120). 이때, 도 3은 상기 실리콘 모재(110)에 열화부(120)를 형성하는 단계를 도시하는 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 4의 I-I선에 따른 단면도이다.
보다 구체적으로, 본 발명에서 상기 열화부(120)는, 상기 실리콘 모재(110)의 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 일정 지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 일정 길이(b)를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 열화부(120)는, 상기 모재 표면(111)으로부터 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)의 일정 깊이(d)에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 일정 깊이(d)는, 상기 실리콘 모재(110)로부터 박리되는 실리콘 기판의 두께를 결정하는 것으로, 후술할 바와 같이, 본 발명에서는 상기 열화부(120)를 따라 초기 박리가 일어나기 때문에, 상기 일정 깊이(d)에 해당하는 두께에 따라, 상기 실리콘 기판의 두께가 결정된다고 할 수 있다.
또한, 본 발명에 상기 일정 깊이(d)를 결정하는 것은, 후술하는 스텔스 레이저가 집광된 깊이에 영향을 받으므로, 결국, 상기 스텔스 레이저가 집광되는 깊이를 제어함에 의하여, 상기 일정 깊이(d)를 결정할 수 있고, 상기 일정 깊이(d)는 상기 실리콘 모재(110)로부터 박리되는 실리콘 기판의 두께를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에 상기 열화부(120)는 복수개의 열화부를 포함하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 열화부(120)는 제1열화부(121) 및 상기 제1열화부(121)와 이격하여 위치하는 제2열화부(122)를 포함한다.
이때, 상기 제2열화부(122)는 상기 제1열화부(121)로부터 이격하여 위치하므로, 상기 제2열화부(122)와 상기 제1열화부(121)는 비연속적으로 위치하는 것으로 이해될 수 있다.
즉, 이와 같은 본 발명에 따른 열화부(120)는, 제1열화부(121) 및 상기 제1열화부(121)와 이격하여 위치하는 제2열화부(122)를 포함하고, 상기 제1열화부(121)는, 상기 실리콘 모재(110)의 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 또한, 상기 제2열화부(122)는, 상기 실리콘 모재(110)의 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성된다.
이때, 상기 제1열화부(121)는, 상기 모재 표면(111)의 상부의 제1영역으로부터 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)의 제1깊이에 형성되는 것을 특징으로 하고, 또한, 상기 제2열화부(122)는, 상기 모재 표면(111)의 상부의 제2영역으로부터 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)의 제2깊이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른, 상기 실리콘 모재(110)에 열화부(120)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부(121)를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부(122)를 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 본 발명에서 상기 실리콘 모재(110)에 열화부(120)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(110)의 모재 표면의 상부에서 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서, 상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부(121)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(110)의 모재 표면의 상부의 제1영역에서 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제1열화부(121)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부(122)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(110)의 모재 표면의 상부의 제2영역에서 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제2열화부(122)를 제조할 수 있다.
이때, 도면에서는 열화부의 개수가 5개인 것으로 도시하고 있으나, 본 발명에서 상기 열화부의 개수를 제한하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서 상기 열화부를 형성하는 레이저는 스텔스 레이저(stealth laser, 도 5의 10)를 사용한다.
일반적으로, 스텔스 레이저 공정은, 포커싱 렌즈의 초점을 조절하여, 레이저를 작업 대상 기판의 표면보다 아래쪽에 집광시켜 내부를 개질 또는 파괴시키는 공정이며, 본 발명에서는, 상기 스텔스 레이저에 의해서 개질 또는 파괴된 부분을 열화부로 표현할 수 있다.
보다 구체적으로, 레이저는 실리콘을 지면에 수직한 단면으로 잘라내는 다이싱에 많이 사용되어 왔으며, 종래의 일반적 방법인 레이저 삭마 다이싱(laser ablation dicing)은 표면 흡수 레이저(surface absorption laser process)를 사용하여 주로 표면 용융, 증발을 통해 가공을 하였으나, 절단과정에서 증발 등으로 인하여 소실되는 부분이 많고 높은 열이 발생하기 때문에 냉각 공정이 필요하였다.
이에 반하여, 스텔스 레이저는 기판의 표면에서는 흡수가 일어나지 않은 내부 삭마 레이저 공정(internal ablation laser process)에 의해 가공하는 것으로써, 추가의 수냉 공정 및 데브리 발생이 거의 없으며 작업 속도 높아 고품질의 실리콘 재료를 쉽게 얻을 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 열화부(120)는, 상기 모재 표면(111)으로부터 상기 실리콘 모재(110)의 두께 방향(도 3의 -Z 방향)의 일정 깊이(d)에 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 일정 깊이(d)는, 상기 실리콘 모재(110)로부터 박리되는 실리콘 기판의 두께를 결정할 수 있다.
이때, 상기 일정 깊이(d)를 결정하는 것은, 상기 스텔스 레이저가 집광된 깊이에 영향을 받으므로, 결국, 상기 스텔스 레이저가 집광되는 깊이를 제어함에 의하여, 상기 일정 깊이(d)를 결정할 수 있고, 상기 일정 깊이(d)는 상기 실리콘 모재(110)로부터 박리되는 실리콘 기판의 두께를 결정할 수 있다.
이러한 스텔스 레이저 공정은 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 열화부(120)는 복수개의 열화부를 포함하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 열화부(120)는 제1열화부(121) 및 상기 제1열화부(121)와 이격하여 위치하는 제2열화부(122)를 포함한다.
이때, 상기 제1열화부(121)는, 상기 실리콘 모재(110)의 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 또한, 상기 제2열화부(122)는, 상기 실리콘 모재(110)의 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성된다.
즉, 본 발명에서, 상기 제1열화부(121) 및 상기 제2열화부(122), 즉, 상기 복수의 열화부(120)는 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 일정 지점으로부터 시작하며, 상기 모재 측면(114)의 최외곽 면의 일정 지점으로부터 열화부가 시작되기 위해서는, 상기 모재 측면(114)의 최외곽 면의 일정 지점에 레이저가 조사되어야 함을 의미한다.
따라서, 상술한 스텔스 레이저 공정에서, 포커싱 렌즈의 초점을 조절하여, 상기 모재 측면(114)의 최외곽 면의 일정 지점에 레이저를 조사하여야 하나, 이러한 레이저의 조사는 어려운 작업에 해당한다.
하지만, 본 발명에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 조사의 시작점을 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 일정 지점에 두는 것이 아닌, 실리콘 모재의 이외의 영역에 둘 수 있으며, 따라서, C의 구간에 걸쳐 레이저를 조사한다고 가정시, a 구간에서는 실리콘 모재 이외의 영역에 레이저를 조사하게 되고, b 구간에서는 실리콘 모재의 영역에 레이저를 조사하되, a 구간에서 b 구간으로 레이저가 이동하는 과정에서, 상기 모재 측면(114), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(112)의 최외곽 면의 일정 지점에 용이하게 레이저를 조사할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명에서의 상기 실리콘 모재(110)에 열화부(120)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하게 되는데, 이때, 상기 실리콘 모재(110)의 길이 방향(도 3의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 것은, 상기 실리콘 모재 이외의 영역에서부터 레이저의 조사를 시작하여, 상기 실리콘 모재의 영역에서 레이저의 조사를 종료하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 6, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 실리콘 모재(110)의 모재 표면(111)의 상부에 스트레스층(130)을 형성하는 단계를 포함한다(S130). 이때, 도 6은 본 발명에 따른 스트레스층을 형성하는 단계를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6의 평면도이다.
상술한 도 3 내지 도 5의 열화부(120)는 상기 실리콘 모재(110)의 박리가 진행될 수 있는 지점을 만든 것에 불과하고, 실리콘 모재를 박리하기 위한 에너지가 가해지는 것은 아니므로, 실리콘 모재(110)의 모재 표면(111)에 박리를 위한 힘을 가할 수 있는 스트레스층(130)을 형성한다.
상기 스트레스층(130)은 금속층일 수 있으며, 상기 금속층(130)은 구리(Cu), 니켈(Ni) 등 다양한 종류의 금속 중 어느 하나가 선택되어 구성될 수 있다.
이때, 상기 금속층은 공지된 도금법을 이용하여 형성할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 금속층의 형성방법을 제한하는 것은 아니다.
다음으로, 도 1 및 도 8, 9를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 스트레스층(130) 및 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역(110a)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다(S140). 이때, 도 8은 본 발명에 따른 리프트 오프 공정을 진행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이고, 도 9는 상기 스트레스층(130) 및 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역(110a)이 리프트 오프된 상태를 도시하는 모식도이다.
상술한 바와 같이, 상기 스트레스층(130)은 실리콘 모재(110)의 모재 표면(111)에 박리를 위한 힘을 가할 수 있는 층으로, 본 발명에서 상기 실리콘 모재(110)의 모재 표면(111)의 상부에 스트레스층, 예를 들면, 금속층이 형성되면, 상기 금속층의 인장 응력(Tensile stress)에 의하여 상기 실리콘 모재(110) 내부의 결합구조가 파괴되며, 이와 함께, 상기 복수개의 열화부(120)를 기점으로 상기 실리콘 모재(110)의 박리가 일어나, 일정 두께의 초박형 실리콘 기판이 분리될 수 있다.
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 모재(110)는, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역(110a)과 잔존 실리콘 모재(110b)로 구분될 수 있다.
이때, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역(110a)은 본 발명에 따른 실리콘 기판을 구성하는 것이므로, 이하, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역(110a)을 실리콘 기판으로 정의하기로 한다.
한편, 상기 잔존 실리콘 모재(110b)는, 잔존 모재 측면(114b)을 포함하며, 이때, 상기 잔존 모재 측면(114b)은 잔존 모재 제1측면(112b); 및 상기 잔존 모재 제1측면(112b)과 인접하여 위치하는 잔존 모재 제2측면(113b)을 포함한다.
또한, 상기 실리콘 기판(110a)은 실리콘 기판 측면(114a)을 포함하며, 이때, 상기 실리콘 기판 측면(114a)은 실리콘 기판 제1측면(112a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(112a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(113a)을 포함한다.
이때, 상술한 바와 같이, 상기 스트레스층(130) 및 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역을 리프트 오프되는 것은, 상기 복수개의 열화부(120)를 기점으로 이루어지므로, 상기 잔존 실리콘 모재(110b) 및 상기 실리콘 기판(110a)은 각각 열화부(120)의 일부를 포함하게 된다.
즉, 본 발명에서는, 상기 복수개의 열화부(120)는 제1열화부(121) 및 상기 제1열화부(121)와 이격하여 위치하는 제2열화부(122)를 포함하는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 열화부(120)를 기점으로 상기 스트레스층(130) 및 상기 실리콘 모재(110)의 일부 영역을 리프트 오프 된다.
이 경우, 상기 실리콘 기판(110a)은 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-1열화부(121a)와 이격하여 위치하는 제1-2열화부(122a)를 포함하는 복수개의 열화부(120a)를 포함하고, 상기 잔존 실리콘 모재(110b)는 제2-1열화부(121b) 및 상기 제2-1열화부(121b)와 이격하여 위치하는 제2-2열화부(122b)를 포함하는 복수개의 열화부(120b)를 포함한다.
이에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 도 1 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 스트레스층(130)을 제거하는 단계를 포함한다(S150).
즉, 상기 스트레스층(130)은 실리콘 모재(110)의 모재 표면(111)에 박리를 위한 힘을 가하기 위한 층이므로, 상기 리프트 오프된 층으로부터 상기 스트레스층(130)을 제거함으로써, 본 발명에 따른 초박형 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 기판(110a)은 실리콘 기판 측면(114a)을 포함하며, 이때, 상기 실리콘 기판 측면(114a)은 실리콘 기판 제1측면(112a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(112a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(113a)을 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 기판(110a)은 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-1열화부(121a)와 이격하여 위치하는 제1-2열화부(122a)를 포함하는 복수개의 열화부(120a)를 포함한다.
이때, 상기 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-2열화부(122a)의 경우, 상술한 실리콘 모재(110)의 제1열화부(121) 및 제2열화부(122)와 그 형태가 일부 상이하기는 하나, 상기 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-2열화부(122a)의 경우도 상기 제1열화부(121) 및 상기 제2열화부(122)와 동일한 방법으로 정의될 수 있다.
즉, 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)는, 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-1열화부(121a)와 이격하여 위치하는 제1-2열화부(122a)를 포함하고, 상기 제1-1열화부(121a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 상기 실리콘 기판 측면(114a), 예를 들면, 실리콘 기판 제1측면(112a)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(110a)의 길이 방향(도 6의 X 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 제1-1열화부(121a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1-2열화부(122a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 상기 실리콘 기판 측면(114a), 예를 들면, 실리콘 기판 제1측면(112a)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(110a)의 길이 방향(도 6의 X 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 제1-2열화부(122a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 기판(110a)은 실리콘 기판 표면(111a); 및 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 측면에 위치하는 실리콘 기판 측면(114a)을 포함하며, 상기 실리콘 기판 측면(114a)은 실리콘 기판 제1측면(112a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(112a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(113a)을 포함한다.
또한, 상기 실리콘 기판 표면(111a)은 제1면(111a'); 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면(111a'')을 포함하며, 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)는, 상기 실리콘 기판의 표면영역에 위치하되, 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면 및 제2면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 위치한다.
즉, 도면에서는, 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)가 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제2면(111a'')에만 위치하는 것으로 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)는 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면(111a')에만 위치하거나, 또는, 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)는 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면(111a') 및 제2면(111a'')에 모두 위치할 수 있다.
상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)가, 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면(111a') 및 제2면(111a'')에 모두 위치하는 경우는, 상술한 도 8의 잔존 실리콘 모재(110b)를 실리콘 모재로 하여, 상기 S110 내지 S150 단계의 실리콘 기판을 제조하는 공정을 추가로 진행하는 경우에 해당할 수 있다.
즉, 상술한 도 8의 잔존 실리콘 모재(110b)를 실리콘 모재로 하는 경우, 상기 실리콘 모재인 잔존 실리콘 모재(110b)는 S110단계에서부터 열화부의 일부를 포함하게 된다.
보다 구체적으로, 상술한 도 8에서와 같이, 상기 잔존 실리콘 모재(110b)는 제2-1열화부(121b) 및 상기 제2-1열화부(121b)와 이격하여 위치하는 제2-2열화부(122b)를 포함하는 복수개의 열화부(120b)를 포함한다.
즉, 상기 실리콘 모재인 잔존 실리콘 모재(110b)는, S110단계에서부터 예를 들어, 상기 잔존 실리콘 모재(110b)의 표면의 제1면에 복수개의 열화부(120b)를 포함하게 되고, 상기 S110 내지 S150 단계의 실리콘 기판을 제조하는 공정을 추가로 진행한 이후에는, 상기 잔존 실리콘 모재(110b)의 표면의 제2면에 복수개의 열화부가 형성이 될 것이다.
따라서, 상술한 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)가, 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면(111a') 및 제2면(111a'')에 모두 위치하는 경우가 발생할 수 있다.
이로써, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 일예를 도시하는 개략적인 도면이고, 도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 다른예를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 11과 도 12에서의 태양전지는, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 복수개의 열화부의 위치가 상이한 것으로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 실리콘 기판(110a)은 제1-1열화부(121a) 및 상기 제1-1열화부(121a)와 이격하여 위치하는 제1-2열화부(122a)를 포함하는 복수개의 열화부(120a)를 포함한다.
이때, 도 11에서는 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)가 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제2면(111a'', 도 10의 도면부호 참조)에 위치하고 있으며, 도 12에서는 상기 실리콘 기판(110a)의 복수개의 열화부(120a)가 상기 실리콘 기판 표면(111a)의 제1면(111a', 도 10의 도면부호 참조)에 위치하고 있다.
이러한 상황에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 일예(100)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 제1면 상에 위치하는 박막 절연층(102); 상기 박막 절연층(102)의 상부에 위치하는 반사 방지코팅층(103); 상기 반사 방지코팅층(103)의 상부에 위치하는 핑거전극(104); 상기 실리콘 기판(110a)의 제2면 상에 위치하는 전극층(101)을 포함한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 포함하는 태양전지의 다른예(110')는, 상기 실리콘 기판(110a)의 제1면 상에 위치하는 박막 절연층(102'); 상기 박막 절연층(102')의 상부에 위치하는 반사 방지코팅층(103'); 상기 반사 방지코팅층(103')의 상부에 위치하는 핑거전극(104'); 상기 실리콘 기판(110a')의 제2면 상에 위치하는 전극층(101')을 포함한다.
이러한 태양전지의 구조는 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 예를 들어, 한국 공개특허 10-2013-0088949의 내용을 참조할 수 있다.
다만, 본 발명에서 태양전지의 구조에 제한을 두는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은 후술하는 바를 제외하고는, 상술한 제1실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 참조할 수 있다.
도 13 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다. 한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법에 관한 흐름도는 상기 도 1을 참조하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 실리콘 모재(210)를 준비하는 단계를 포함한다(S110).
상기 실리콘 모재(210)가 직육면체 형상인 경우, 상기 실리콘 모재(210)는 모재 표면(211); 및 상기 모재 표면(211)의 측면에 위치하는 모재 측면(214)을 포함하며, 이때, 상기 모재 측면(214)은 모재 제1측면(212); 및 상기 모재 제1측면(212)과 인접하여 위치하는 모재 제2측면(213)을 포함한다.
이때, 상기 모재 제1측면(212)은 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 13의 Y 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있으며, 상기 모재 제2측면(213)은 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 13의 X 방향)으로 연장되는 면으로 정의할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 13의 X 방향을 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향으로 정의하고, 도 13의 Y 방향을 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향으로 정의하기로 하며, 또한, 도 13의 Z 방향을 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향으로 정의하기로 한다.
다음으로, 도 1 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 실리콘 모재(210)에 열화부(220)를 형성하는 단계를 포함한다(S120).
보다 구체적으로, 상기 열화부(220)는, 상기 모재 제1측면(212)에 위치하는 일측 열화부(225); 및 상기 모재 제2측면(213)에 위치하는 타측 열화부(226)를 포함한다.
즉, 상기 일측 열화부(225)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(212)의 최외곽 면의 일정 지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 일정 길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 일측 열화부(225)는, 상기 모재 표면(211)으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 일정 깊이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 타측 열화부(226)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제2측면(213)의 최외곽 면의 일정 지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 일정 길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 타측 열화부(226)는, 상기 모재 표면(211)으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 일정 깊이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 일정 깊이는, 상기 실리콘 모재(210)로부터 박리되는 실리콘 기판의 두께를 결정하는 것으로, 이는 상술한 제1실시예와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
정리하자면, 본 발명에 상기 열화부(220)는 모재 제1측면(212)에 위치하는 일측 열화부(225); 및 모재 제2측면(213)에 위치하는 타측 열화부(226)를 포함하고, 상기 일측 열화부(225)는, 일측 제1열화부(221) 및 상기 일측 제1열화부(221)와 이격하여 위치하는 일측 제2열화부(222)를 포함하며, 상기 타측 열화부(226)는, 타측 제3열화부(223) 및 상기 타측 제3열화부(223)와 이격하여 위치하는 타측 제4열화부(224)를 포함한다.
이때, 상기 일측 제2열화부(222)는 상기 일측 제1열화부(221)로부터 이격하여 위치하므로, 상기 일측 제2열화부(222)와 상기 일측 제1열화부(221)는 비연속적으로 위치하는 것으로 이해될 수 있으며, 또한, 상기 타측 제4열화부(224)는 상기 타측 제3열화부(223)로부터 이격하여 위치하므로, 상기 타측 제4열화부(224)와 상기 타측 제3열화부(223)는 비연속적으로 위치하는 것으로 이해될 수 있다.
즉, 이와 같은 본 발명에 따른 상기 일측 열화부(225)는, 일측 제1열화부(221) 및 상기 일측 제1열화부(221)와 이격하여 위치하는 일측 제2열화부(222)를 포함하고, 상기 일측 제1열화부(221)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(212)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 또한, 상기 일측 제2열화부(222)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제1측면(212)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성된다.
이때, 상기 일측 제1열화부(221)는, 상기 모재 표면(211)의 상부의 제1영역으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 제1깊이에 형성되는 것을 특징으로 하고, 또한, 상기 일측 제2열화부(222)는, 상기 모재 표면(211)의 상부의 제2영역으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 제2깊이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이와 같은 본 발명에 따른 상기 타측 열화부(226)는, 타측 제3열화부(223) 및 상기 타측 제3열화부(223)와 이격하여 위치하는 타측 제4열화부(224)를 포함하고, 상기 타측 제3열화부(223)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제2측면(213)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 또한, 상기 타측 제4열화부(224)는, 상기 실리콘 모재(210)의 상기 모재 측면(214), 예를 들면, 상기 모재 제2측면(213)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성된다.
이때, 상기 타측 제3열화부(223)는, 상기 모재 표면(211)의 상부의 제1영역으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 제1깊이에 형성되는 것을 특징으로 하고, 또한, 상기 타측 제4열화부(223)는, 상기 모재 표면(211)의 상부의 제2영역으로부터 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)의 제2깊이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른, 상기 실리콘 모재(210)에 열화부(220)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)에 일측 열화부(225)를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재(210)에 타측 열화부(226)를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 실리콘 모재(210)에 일측 열화부(225)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부(221)를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부(222)를 형성하는 단계를 포함하며, 또한, 상기 실리콘 모재(210)에 타측 열화부(226)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부(223)를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부(224)를 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 본 발명에서 상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부(221)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면의 상부의 일측 제1영역에서 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제1열화부(221)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부(222)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면의 상부의 일측 제2영역에서 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제2열화부(222)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부(223)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면의 상부의 타측 제1영역에서 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제3열화부(223)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부(224)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면의 상부의 타측 제2영역에서 상기 실리콘 모재(210)의 두께 방향(도 14의 -Z 방향)으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계에 해당하며, 이를 통해, 상술한 바와 같은 제4열화부(224)를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 제1실시예와 동일하게, 본 발명에서의 상기 실리콘 모재(210)에 일측 열화부(225)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하게 되는데, 이때, 상기 실리콘 모재(210)의 길이 방향(도 14의 X 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 것은, 상기 실리콘 모재 이외의 영역에서부터 레이저의 조사를 시작하여, 상기 실리콘 모재의 영역에서 레이저의 조사를 종료하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 실리콘 모재(210)에 타측 열화부(226)를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하게 되는데, 이때, 상기 실리콘 모재(210)의 폭 방향(도 14의 Y 방향)으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 것은, 상기 실리콘 모재 이외의 영역에서부터 레이저의 조사를 시작하여, 상기 실리콘 모재의 영역에서 레이저의 조사를 종료하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면(211)의 상부에 스트레스층(230)을 형성하는 단계를 포함한다(S130).
이는 상술한 제1실시예와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 1 및 도 16 내지 18를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 스트레스층(230) 및 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역(210a)을 리프트 오프하는 단계를 포함한다(S140). 이때, 도 16은 본 발명에 따른 리프트 오프 공정을 진행하는 과정에서의 박리방향을 설명하기 위한 도면이고, 도 17은 본 발명에 따른 리프트 오프 공정을 진행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이며, 도 18은 상기 스트레스층(230) 및 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역(110a)이 리프트 오프된 상태를 도시하는 모식도이다.
먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는, 모재 제1측면(212)에 형성된 일측 열화부(225); 및 모재 제2측면(213)에 형성된 타측 열화부(226)를 포함하기 때문에, 박리가 일어나는 방향은 상기 일측 열화부(225)가 위치하는 모재 제1측면(212)과 상기 타측 열화부(226)가 위치하는 모재 제2측면(213)이 만나는 제1지점으로부터 시작하여, 상기 제1지점의 대각선 방향(도 16의 A 방향)으로 진행한다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 스트레스층(230)은 실리콘 모재(210)의 모재 표면(211)에 박리를 위한 힘을 가할 수 있는 층으로, 본 발명에서 상기 실리콘 모재(210)의 모재 표면(211)의 상부에 스트레스층, 예를 들면, 금속층이 형성되면, 상기 금속층의 인장 응력(Tensile stress)에 의하여 상기 실리콘 모재(210) 내부의 결합구조가 파괴되며, 이와 함께, 상기 모재 제1측면(212)과 상기 모재 제2측면(213)이 만나는 제1지점으로부터 시작하여, 상기 제1지점의 대각선 방향(도 16의 A 방향)으로 박리가 진행되어, 일정 두께의 초박형 실리콘 기판이 분리될 수 있다.
따라서, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 모재(210)는, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역(210a)과 잔존 실리콘 모재(210b)로 구분될 수 있다.
이때, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역(210a)은 본 발명에 따른 실리콘 기판을 구성하는 것이므로, 이하, 리프트 오프된 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역(210a)을 실리콘 기판으로 정의하기로 한다.
한편, 상기 잔존 실리콘 모재(210b)는, 잔존 모재 측면(214b)을 포함하며, 이때, 상기 잔존 모재 측면(214b)은 잔존 모재 제1측면(212b); 및 상기 잔존 모재 제1측면(212b)과 인접하여 위치하는 잔존 모재 제2측면(213b)을 포함한다.
또한, 상기 실리콘 기판(210a)은 실리콘 기판 측면(214a)을 포함하며, 이때, 상기 실리콘 기판 측면(214a)은 실리콘 기판 제1측면(212a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(212a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(213a)을 포함한다.
이때, 상술한 바와 같이, 상기 스트레스층(230) 및 상기 실리콘 모재(210)의 일부 영역을 리프트 오프되는 것은, 상기 복수개의 열화부(220)를 기점으로 이루어지므로, 상기 잔존 실리콘 모재(210b) 및 상기 실리콘 기판(210a)은 각각 열화부(220)의 일부를 포함하게 된다.
즉, 상기 실리콘 기판(210a)은, 일측 제1-1열화부(221a) 및 상기 일측 제1-1열화부(221a)와 이격하여 위치하는 일측 제1-2열화부(222a)를 포함하는 복수개의 일측 열화부(225a)를 포함하고, 또한, 타측 제1-3열화부(223a) 및 상기 타측 제1-3열화부(223a)와 이격하여 위치하는 타측 제1-4열화부(224a)를 포함하는 복수개의 타측 열화부(226a)를 포함한다.
또한, 상기 잔존 실리콘 모재(210b)는, 일측 제2-1열화부(221b) 및 상기 일측 제2-1열화부(221b)와 이격하여 위치하는 일측 제2-2열화부(222b)를 포함하는 복수개의 일측 열화부(225b)를 포함하고, 또한, 타측 제2-3열화부(223b) 및 상기 타측 제2-3열화부(223b)와 이격하여 위치하는 타측 제2-4열화부(224b)를 포함하는 복수개의 타측 열화부(226b)를 포함한다.
이에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 도 1 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은, 상기 스트레스층(230)을 제거하는 단계를 포함한다(S150).
즉, 상기 스트레스층(230)은 실리콘 모재(210)의 모재 표면(211)에 박리를 위한 힘을 가하기 위한 층이므로, 상기 리프트 오프된 층으로부터 상기 스트레스층(230)을 제거함으로써, 본 발명에 따른 초박형 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 기판(210a)은 실리콘 기판 측면(214a)을 포함하며, 이때, 상기 실리콘 기판 측면(214a)은 실리콘 기판 제1측면(212a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(212a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(213a)을 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 기판(210a)은, 일측 제1-1열화부(221a) 및 상기 일측 제1-1열화부(221a)와 이격하여 위치하는 일측 제1-2열화부(222a)를 포함하는 복수개의 일측 열화부(225a)를 포함하고, 또한, 타측 제1-3열화부(223a) 및 상기 타측 제1-3열화부(223a)와 이격하여 위치하는 타측 제1-4열화부(224a)를 포함하는 복수개의 타측 열화부(226a)를 포함한다.
이때, 상기 일측 제1-1열화부(221a)는, 상기 실리콘 기판 제1측면(212a)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(210a)의 길이 방향(도 19의 X 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 일측 제1-1열화부(221a)는, 상기 실리콘 기판(210a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일측 제1-2열화부(222a)는, 상기 실리콘 기판 제1측면(212a)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(210a)의 길이 방향(도 19의 X 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 일측 제1-2열화부(222a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타측 제1-3열화부(223a)는, 상기 실리콘 기판 제2측면(213a)의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(210a)의 폭 방향(도 19의 Y 방향)으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 상기 타측 제1-3열화부(223a)는, 상기 실리콘 기판(210a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타측 제1-4열화부(224a)는, 상기 실리콘 기판 제2측면(213a)의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판(210a)의 폭 방향(도 19의 Y 방향)으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되며, 이때, 타측 제1-4열화부(224a)는, 상기 실리콘 기판(110a)의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 기판(210a)은 실리콘 기판 표면(211a); 및 상기 실리콘 기판 표면(211a)의 측면에 위치하는 실리콘 기판 측면(214a)을 포함하며, 상기 실리콘 기판 측면(214a)은 실리콘 기판 제1측면(212a); 및 상기 실리콘 기판 제1측면(212a)과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면(213a)을 포함한다.
또한, 상기 실리콘 기판 표면(211a)은 제1면(211a'); 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면(211a'')을 포함하며, 상기 복수개의 일측 열화부(225a) 및 상기 복수개의 타측 열화부(226a)를 포함하는 복수개의 열화부(220a)는, 상기 실리콘 기판의 표면영역에 위치하되, 상기 실리콘 기판 표면(211a)의 제1면 및 제2면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 위치한다.
즉, 도면에서는, 상기 복수개의 열화부(220a)가 상기 실리콘 기판 표면(211a)의 제2면(211a'')에만 위치하는 것으로 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 복수개의 열화부(220a)는 상기 실리콘 기판 표면(211a)의 제1면(211a')에만 위치하거나, 또는, 상기 복수개의 열화부(220a)는 상기 실리콘 기판 표면(211a)의 제1면(211a') 및 제2면(211a'')에 모두 위치할 수 있다. 이는 상술한 제1실시예와 동일한 논리이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이로써, 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 초박형 실리콘 기판을 제조함에 있어서, 박리가 진행될 수 있는 열화부를 형성함으로써, 임계 스트레스층에 의한 박리 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 실리콘 모재의 측면의 최외곽 면에 열화부를 형성하여, 상기 실리콘 모재의 측면의 최외곽 면으로부터 초기 박리가 수행되도록 함으로써, 에지 손실 없이 실리콘 모재를 박리하여, 고품질의 초박형 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 실리콘 기판 표면; 및
    상기 실리콘 기판 표면의 측면에 위치하는 실리콘 기판 측면을 포함하고,
    상기 실리콘 기판은 복수개의 열화부를 포함하며,
    상기 열화부는, 상기 실리콘 기판 측면의 최외곽 면으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 지점까지 형성되며, 상기 열화부는, 상기 실리콘 기판의 표면 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 기판 표면은, 제1면; 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면을 포함하고,
    상기 실리콘 기판 측면은, 실리콘 기판 제1측면; 및 상기 실리콘 기판 제1측면과 인접하여 위치하는 실리콘 기판 제2측면을 포함하는 실리콘 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면에 형성되고, 제1-1열화부; 및 상기 제1-1열화부와 이격하여 위치하는 제1-2열화부를 포함하며,
    상기 제1-1열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되며,
    상기 제1-2열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면에 형성되는 복수개의 일측 열화부; 및 상기 실리콘 기판 제2측면에 형성되는 복수개의 타측 열화부를 포함하고,
    상기 복수개의 일측 열화부는, 일측 제1-1열화부 및 상기 일측 제1-1열화부와 이격하여 위치하는 일측 제1-2열화부를 포함하고, 상기 복수개의 타측 열화부는, 타측 제1-3열화부 및 상기 타측 제1-3열화부와 이격하여 위치하는 타측 제1-4열화부를 포함하며,
    상기 일측 제1-1열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되고,
    상기 일측 제1-2열화부는, 상기 실리콘 기판 제1측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 길이 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되며,
    상기 타측 제1-3열화부는, 상기 실리콘 기판 제2측면의 최외곽 면의 제1지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 폭 방향으로 제1길이를 갖는 지점까지 형성되고,
    상기 타측 제1-4열화부는, 상기 실리콘 기판 제2측면의 최외곽 면의 제2지점으로부터 시작하여, 상기 실리콘 기판의 폭 방향으로 제2길이를 갖는 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 열화부는, 상기 실리콘 기판 표면의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 위치하는 실리콘 기판.
  6. 실리콘 모재를 준비하는 단계;
    상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계;
    상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부에 스트레스층을 형성하는 단계;
    상기 스트레스층 및 상기 실리콘 모재의 일부 영역을 리프트 오프하는 단계; 및
    상기 스트레스층을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고,
    상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계는, 상기 실리콘 모재 이외의 영역에서부터 레이저의 조사를 시작하여, 상기 실리콘 모재의 영역에서 레이저의 조사를 종료하는 것인 실리콘 기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실리콘 모재는, 모재 표면; 및 상기 모재 표면의 측면에 위치하는 모재 측면을 포함하고,
    상기 모재 표면은, 제1면; 및 상기 제1면의 반대면에 위치하는 제2면을 포함하고,
    상기 모재 측면은, 모재 제1측면; 및 상기 모재 제1측면과 인접하여 위치하는 모재 제2측면을 포함하는 실리콘 기판의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 실리콘 모재의 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고,
    상기 실리콘 모재의 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계인 실리콘 기판의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 모재에 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재에 일측 열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재에 타측 열화부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 실리콘 모재에 일측 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 실리콘 모재에 타측 열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부를 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실리콘 모재의 일측 제1영역에 제1열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 일측 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고,
    상기 실리콘 모재의 일측 제2영역에 제2열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 일측 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 길이 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이며,
    상기 실리콘 모재의 타측 제1영역에 제3열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 타측 제1영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 폭 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계이고,
    상기 실리콘 모재의 타측 제2영역에 제4열화부를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 모재의 모재 표면의 상부의 타측 제2영역에서 상기 실리콘 모재의 두께 방향으로 레이저를 조사하되, 상기 실리콘 모재의 폭 방향으로 이동하면서 상기 레이저를 조사하는 단계인 실리콘 기판의 제조방법.
PCT/KR2018/013111 2018-05-09 2018-10-31 초박형 실리콘 기판 및 이의 제조방법 WO2019216506A1 (ko)

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