KR101043947B1 - Method for transfer of nanowire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노와이어 소자를 다른 기판에 트랜스퍼시키는 방법에 있어서, 나노와이어가 제작된 제1 기판을 준비하는 단계; 제 2기판에 돌출부가 형성되도록 단차를 형성하는 단계; 상기 단차 형성된 제2 기판에 점착제를 균일하게 코팅하는 단계; 상기 나노와이어를 상기 제2 기판에 트랜스퍼시키는 단계; 상기 나노와이어를 상기 제2 기판에서 분리하는 단계를 포함하는 나노와이어 전사방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for transferring a nanowire device to another substrate, comprising: preparing a first substrate on which nanowires are fabricated; Forming a step so that a protrusion is formed on the second substrate; Uniformly coating an adhesive onto the stepped second substrate; Transferring the nanowires to the second substrate; It relates to a nanowire transfer method comprising the step of separating the nanowires from the second substrate.
본 발명에 따르면, 단차 형성된 기판의 돌출부에만 전사시킬 수 있으므로 선명한 나노와이어를 집적도를 높여 웨이퍼 기판으로 대량 생산이 가능한 효과를 가진다.According to the present invention, since only the protrusion of the stepped substrate can be transferred, the density of the clear nanowires is increased to have a mass production effect on the wafer substrate.
나노와이어, 트랜스퍼, 열산화막 공정, PR(Photo-Resist), 식각 Nanowires, Transfer, Thermal Oxidation Process, Photo-Resist, Etching
Description
본 발명은 나노와이어 전사방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 나노와이어 기판에서 전면이 아닌 일부분의 나노와이어만을 다른 기판으로 전사함으로써 1개의 나노와이어 기판에서 여러 개의 유전체 기판으로 나노와이어 전사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanowire transfer method, and more particularly, to a nanowire transfer method from one nanowire substrate to several dielectric substrates by transferring only a portion of the nanowires from the nanowire substrate to the other substrate.
나노와이어 트랜스퍼는 실리콘 열산화 공정을 이용하여 제조된 제1 기판의 실리콘 나노와이어를 다른 산화막인 제2 기판으로 이전시키는 방법으로서, 제2 기판은 전기적 소자로 제작된 것을 고려하여 절연 특성을 갖는 기판 또는 절연막이 증착된 웨이퍼를 사용한다. Nanowire transfer is a method of transferring silicon nanowires of a first substrate manufactured by a silicon thermal oxidation process to a second substrate, which is another oxide film, wherein the second substrate has insulating properties in consideration of being made of an electrical device. Alternatively, a wafer on which an insulating film is deposited is used.
즉, 제2 기판은 실리콘, 수정, 세라믹, 유리 및 폴리머 중 하나를 사용한다.That is, the second substrate uses one of silicon, quartz, ceramic, glass, and polymer.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 나노와이어의 전사 공정도이다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 1A to 1C are transfer process diagrams of nanowires according to the prior art. 1A to 1C,
제1 기판(100)상에 형성된 실리콘 나노와이어(120)의 트랜스퍼를 위해 제2 기판(140) 전면에 스핀코팅 또는 스프레이 코팅을 이용하여 점착제(130)를 균일하게 코팅시킨다(도 1a).In order to transfer the
제2 기판(140) 전면에 점착제(130)가 코팅되면, 제1 기판(100)의 위치를 조절하여 나노와이어(120)가 점착제(130)에 침지되도록 한다(도 1b).When the
마지막으로, 상기 점착제(130)에 침지된 제1 기판(100)의 지지기둥(110)과 나노와이어(120)의 연결을 단절시키고, 상기 나노와이어(120)가 제2 기판(140)으로 전사된 후에는 플라즈마 건식식각 공정을 통해 점착제(130)를 제거한다(도 1c).Finally, the connection between the
일예로, 포토레지스트(Photo-Resist)를 점착제로 사용하여 열을 가하면 리플로우되는 포토레지스트의 특성을 통해 실리콘 나노와이어의 트랜스퍼를 용이하게 할 수 있다. 나노 크기에서는 표면 장력에 의한 점착이 주요한 힘으로 작용하므로 포토레지스트와 같은 폴리머 계열의 점착제를 사용함으로써 실리콘 나노와이어의 트랜스퍼가 가능하게 된다. 플라즈마 식각으로 폴리머를 제거한 후에도 트랜스퍼된 실리콘 나노와이어는 기판 점착에 의해 위치가 크게 변화되지 않는다.For example, applying heat using a photoresist as an adhesive may facilitate the transfer of silicon nanowires through the properties of the photoresist being reflowed. At the nano-size, adhesion by surface tension acts as a major force, and thus, transfer of silicon nanowires is possible by using a polymer-based adhesive such as photoresist. Even after the polymer is removed by plasma etching, the transferred silicon nanowires are not significantly changed in position due to substrate adhesion.
그러나 나노와이어를 성장시킨 후 나노와이어 소자를 제작하기 위해서는 제조된 나노와이어를 원하는 위치에 정렬한 후 전극 등의 추가 구조물을 제작해야 한다.However, in order to fabricate the nanowire device after growing the nanowire, it is necessary to align the manufactured nanowire at a desired position and then manufacture additional structures such as electrodes.
상기 정렬을 위한 나노와이어 위치 제어는 나노와이어 소자 응용을 위해 전기 영동과 같은 방법을 통해 나노와이어를 원하는 위치에 정렬시키는 방법 또는 유체 채널을 이용한 유체 유동으로 나노와이어를 정렬시키는 방법을 사용한다.The nanowire position control for the alignment uses a method of aligning the nanowire to a desired position through a method such as electrophoresis for nanowire device application, or a method of aligning the nanowire by fluid flow using a fluid channel.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 또다른 나노와이어의 전사 공정도이다. 2A to 2C are transfer process diagrams of another nanowire according to the prior art.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이,As shown in FIGS. 2A-2C,
제1 기판(200)에 제작된 나노와이어(220)를 원하는 위치에 정렬시키기 위하여, 점착제(230)를 제2 기판(240)의 일부 영역에 형성한다(도 2a).In order to align the
제2 기판(240) 일부 영역에 점착제(230)가 코팅되면, 제1 기판(200)의 위치를 조절하여 원하는 위치에 나노와이어(220)가 점착제(230)에 침지되도록 한다(도 2b).When the
마지막으로, 상기 점착제(230)에 침지된 제1 기판(200)의 지지기둥(210)과 점착제(230)의 일부 영역에 침지된 나노와이어(220)의 연결을 단절시키고, 상기 나노와이어(220)이 제2 기판(240)으로 전사된 후에는 플라즈마 건식식각 공정을 통해 점착제(230)을 제거한다(도 2c).Finally, the connection between the
그러나, 이러한 방법들은 나노와이어가 놓일 정확한 위치를 제어하기가 매우 어렵고, 정렬과정을 거치더라도 수율이 낮은 문제점을 가지고 있다.However, these methods have a problem that it is very difficult to control the exact position of the nanowires, and the yield is low even after the alignment process.
또한, PR 일부분을 제거한 기판에도 웨이퍼 휨현상 때문에 나노와이어가 전사되어 정확한 나노와이어의 위치제어가 어려운 문제점이 있다.In addition, the nanowires are transferred to the substrate from which the PR portion is removed, thereby making it difficult to accurately position the nanowires.
따라서, 본 발명은 나노와이어를 전사하고자 하는 타 기판상에 일부영역에 단차를 형성하고, 점착제를 도포함으로써, 원하지 않는 곳의 나노와이어 전사가 되는 것을 방지하고, 기판의 의도한 위치에 정확히 트랜스퍼될 수 있는 나노와이어 전사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention forms a step in a partial region on the other substrate to which the nanowires are to be transferred, and by applying an adhesive, prevents the transfer of the nanowires from an undesired place and transfers them accurately to the intended position of the substrate. The purpose is to provide a nanowire transfer method that can be.
본 발명의 다른 목적은 나노와이어를 타 기판으로 전사하기 위한 릴리즈 공정에 있어서, 나노와이어 기판에서 전면이 아닌 일부분의 나노와이어만을 다른 기판으로 트랜스퍼 함으로써 1개의 나노와이어 기판에서 여러 개의 유전체 기판으로 나노와이어를 트랜스퍼하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is a release process for transferring nanowires to another substrate, wherein the nanowires are transferred from one nanowire substrate to several dielectric substrates by transferring only a portion of the nanowires from the nanowire substrate to the other substrate. The purpose is to transfer.
본 발명의 또 다른 목적은 트랜스퍼되는 나노와이어 수를 조절할 수 있으며, 1개의 기판에 여러 번의 트랜스퍼 공정시 전사되는 부분이 겹치지 않도록 상하좌우로 약간씩의 여유를 두고 나노와이어가 전사되도록 하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to control the number of nanowires to be transferred, and to allow the nanowires to be transferred with a slight margin up, down, left, and right so as not to overlap a portion to be transferred during multiple transfer processes on one substrate. have.
본 발명의 상기 목적은, 나노와이어가 제작된 제1 기판을 준비하는 단계; 제 2기판에 돌출부가 형성되도록 단차를 형성하는 단계; 상기 단차 형성된 제2 기판에 점착제를 균일하게 코팅하는 단계; 상기 나노와이어를 상기 제2 기판에 트랜스퍼시키는 단계; 상기 나노와이어를 상기 제2 기판에서 분리하는 단계를 포함하는 나노와이어 전사방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention, preparing a first substrate on which the nanowires are made; Forming a step so that a protrusion is formed on the second substrate; Uniformly coating an adhesive onto the stepped second substrate; Transferring the nanowires to the second substrate; It is achieved by a nanowire transfer method comprising the step of separating the nanowires from the second substrate.
또한, 상기 나노와이어를 상기 제2 기판에 트랜스퍼하는 단계는 상기 나노와이어를 상기 점착제에 점착시키는 단계; 및 점착된 상기 나노와이어와 상기 제1 기판을 서로 분리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, transferring the nanowires to the second substrate may include adhering the nanowires to the adhesive; And separating the adhered nanowires and the first substrate from each other.
또한, 상기 나노와이와 상기 제1 기판을 서로 분리하는 단계는 제1 기판의 지지기둥과 나노와이어의 연결을 단절시키는 것이 바람직하다.In addition, the step of separating the nanowires and the first substrate from each other preferably disconnects the connection between the support pillar of the first substrate and the nanowires.
또한, 상기 열산화막이 형성된 상기 제2 기판에 점착제를 코팅하는 단계는,In addition, coating the pressure-sensitive adhesive on the second substrate on which the thermal oxide film is formed,
상기 제2 기판을 상기 돌출부의 점착제만 남기고 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include the step of removing the second substrate leaving only the adhesive of the protrusion.
또한, 상기 돌출부는, 상기 나노와이어가 전사되는 부분인 것이 바람직하다.In addition, the protrusion is preferably a portion to which the nanowires are transferred.
또한, 나노와이어 전사기판은 점착층이 도포된 돌출부가 형성된 제2 기판; 및 상기 점착층에 점착된 나노와이어를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the nanowire transfer substrate may include a second substrate having a protrusion coated with an adhesive layer; And nanowires adhered to the adhesive layer.
또한, 상기 점착층의 소재는 PR(Photo-Resist), PDMS, 플렉시블 폴리머, 점착성 폴리머, 열적 리플로우 폴리머, 플렉시블 기판 및 점성 기판 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use any one of the photoresist (PR), PDMS, flexible polymer, adhesive polymer, thermal reflow polymer, flexible substrate, and viscous substrate as the material of the adhesive layer.
따라서, 본 발명의 나노와이어 전사방법은 기판상에 원하는 위치에만 나노와이어가 접촉 및 전사되도록 할 수 있다.Therefore, the nanowire transfer method of the present invention may allow the nanowires to be contacted and transferred only to a desired position on the substrate.
또한, 본 발명의 나노와이어 전사방법은 1개의 나노와이어 기판에서 여러 개의 유전체 기판으로 나노와이어를 트랜스퍼할 수 있다.In addition, the nanowire transfer method of the present invention can transfer nanowires from one nanowire substrate to several dielectric substrates.
또한, 본 발명의 나노와이어 전사방법은 여러 번의 트랜스퍼 공정시에도 정확한 위치제어로 수율을 높일 수 있다.In addition, the nanowire transfer method of the present invention can increase the yield by accurate position control even during multiple transfer processes.
또한, 본 발명의 나노와이어 전사방법은 상기와 같은 여러 번의 트랜스퍼 공정을 사용함으로써, 웨어퍼 단위의 공정에서 제조하는 것이 가능하고, 이로 인해 대량생산이 가능하여 저가의 나노와이어를 공급할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.In addition, the nanowire transfer method of the present invention can be manufactured in a wafer unit process by using a plurality of transfer processes as described above, and thus it is remarkable that mass production is possible and supply low-cost nanowires. There is also an advantageous effect.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부하하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. On the basis of the principle that the present invention should be interpreted as meanings and concepts to the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노와이어의 전사공정도이다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면,3A to 3C are transfer process diagrams of the nanowires according to the first embodiment of the present invention. 3A to 3C,
제1 기판(300)에 제작된 나노와이어(320)를 원하는 위치에 정렬시키기 위하여, 제2 기판(340)상에 원하는 영역이 전사될 수 있도록 돌출부(350)를 형성한다.(도 3a). In order to align the
상기 돌출부(350)를 형성하는 공정은 통상의 반도체 공정 중 사진식각 공정을 이용한다. 상기 제2기판(340)상에 돌출부(350)가 형성되면, 점착제(330)를 도포하여 점착층을 형성한다(도 3b).The process of forming the
상기 제2 기판(340)상에 점착층이 형성되면, 나노와이어(320)가 형성된 제1 기판(300)을 점착층이 형성된 제2 기판(340)으로 전사시킨다. 상기 나노와이어(320)가 돌출부(350)의 점착층에 침지되도록 한다(도 3c).When the adhesive layer is formed on the
본 발명의 제1 실시예에서는, 단차를 형성하여 돌출된 부분에 트랜스퍼시키기 때문에, 원하는 곳 이외의 부분에는 나노와이어의 전사가 뚜렷하게 줄어드는 결과를 가져온다. 따라서, 종래기술보다 웨이퍼 양산 수율이 훨씬 개선되는 효과를 있으며, 정확한 정렬 패턴을 갖게 된다.In the first embodiment of the present invention, since the step is formed and transferred to the protruding portion, the transfer of the nanowire is markedly reduced in the portion other than the desired portion. Therefore, the wafer mass production yield is much improved than the prior art, and has an accurate alignment pattern.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노와이어의 전사 공정도이다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면,4A to 4C are transfer process diagrams of the nanowires according to the second embodiment of the present invention. 4A to 4C,
제2 기판(440)상의 원하는 영역에 나노와이어(420)가 전사될 수 있도록 돌출부(450)를 형성한다. 이후, 상기 돌출부(450)가 형성된 제2 기판(440)에 열산화막을 형성하고, 상기 제2 기판(440)에 점착제(430)를 균일하게 도포하여 점착층을 형성한다. 그리고, 상기 제2 기판(440)에 코팅된 점착제(430)를 제거하되, 상기 제2 기판(440)의 상기 돌출부(450)에 코팅된 점착제(430)는 남기고 제거한다.The
통상적으로 점착층의 제거는 사진식각 공정으로 실시한다. 상기 돌출부(450)는 전극 사이에 형성되도록 하고, 여러 번의 트랜스퍼시킬 수 있도록 상하좌우로 약간씩 여유를 두고 형성한다(도 4a).Usually, the adhesive layer is removed by a photolithography process. The
상기 제2 기판(440)의 돌출부(450)상에 점착층이 형성되면, 제1 기판(400)의 나노와이어(420)를 점착층에 침지시킨다(도 4b).When the adhesive layer is formed on the
상기 제1 기판(400)의 지지기둥(410)과 상기 침지된 나노와이어(420)의 연결을 단절시키면, 상기 침지된 나노와이어(420)는 분리된다(도 4c).When the connection between the
본 발명의 제2 실시예에서는 단차 형성 후 돌출부 외에 다른 부분의 점착층을 제거하는 기술로서, 원하는 위치에만 나노와이어를 전사시킬 수 있다. In the second embodiment of the present invention, as a technique for removing the adhesive layer of other portions in addition to the protruding portion after the step formation, the nanowires can be transferred only to a desired position.
따라서, 나노와이어(420)를 원하는 위치에 전사시킬 수 있으므로, 대량 생산이 가능하게 된다. Therefore, since the
도 5a는 도 2a 내지 도2c의 종래기술에 따른 나노와이어의 전사 공정에 의한 기판의 판독 사진 결과물을 나타내는 도면이다. 상기 기판은 5㎛로 단차를 형성하였고, 돌출부에 나노와이어가 전사된 기판이다.5A is a view showing a photographic result of a substrate by a nanowire transfer process according to the prior art of FIGS. 2A to 2C. The substrate has a step of 5 μm, and the nanowires are transferred to the protrusions.
그러나, 원하지 않는 부분에도 많은 나노와이어가 전사된 결과가 보여진다. 이러한, 결과물로 인해 집적화된 소자에 나노와이어 공급할 수 없는 문제점이 제기된다.However, the results show that many nanowires have been transferred to unwanted portions. Such a result raises a problem in that nanowires cannot be supplied to an integrated device.
도 5b는 본 발명예의 제2 실시예에 따른 나노와이어의 전사 공정에 의한 기 판의 판독 사진 결과물을 나타내는 도면이다. 원하는 위치의 점착제만 남기고 다른 부분의 점착제를 제거한 후, 나노와이어 트랜스퍼하는 공정으로 깨끗한 나노와이어를 제공할 수 있다. 5B is a view showing a readout result of the substrate by the nanowire transfer process according to the second embodiment of the present invention. After removing the other part of the adhesive, leaving only the adhesive in the desired position, the nanowire transfer process may provide a clean nanowire.
또한, 본 발명은 실리콘을 식각하고 돌출부를 형성하여 별도의 정렬하는 과정이 필요없다.In addition, the present invention does not require a separate process of etching silicon and forming protrusions.
따라서, 본 발명에 의한 나노와이어 전사방법은 선명한 나노와이어를 집적도를 높여 웨이퍼 기판으로 대량 생산이 가능한 효과를 가진다.Therefore, the nanowire transfer method according to the present invention has the effect of increasing the degree of integration of clear nanowires to mass production into a wafer substrate.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications are possible by this.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 나노와이어 전사 공정도.1a to 1c is a nanowire transfer process according to the prior art.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 또다른 나노와이어 전사 공정도.Figures 2a to 2c is another nanowire transfer process according to the prior art.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노와이어의 전사 공정도.3A to 3C are transfer process diagrams of the nanowires according to the first embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노와이어의 전사 공정도.4A to 4C are transfer process diagrams of the nanowires according to the second embodiment of the present invention.
도 5a는 도 2a 내지 도2c의 종래기술에 따른 나노와이어의 전사 공정에 의한 기판의 판독 사진 결과물.Figure 5a is a photographic result of the substrate by the nanowire transfer process according to the prior art of Figures 2a to 2c.
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노와이어 전사 공정에 의한 기판의 판독 사진 결과물.Figure 5b is a photographic result of the substrate by the nanowire transfer process according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
300, 400: 제1 기판 310, 410: 지지기둥300, 400:
320, 420: 제작된 나노와이어 330, 430: 제2 기판320, 420: fabricated
340, 440: PR(Photo-Resist) 350, 450: 돌출부340, 440: photo-resist (PR) 350, 450: protrusion
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