KR102056789B1 - Method for manufacturing silicon pattern using silica particles and device manufactured by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계; 상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 상기 박막의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계를 포함한다.Disclosed are a method for producing a silicon pattern using silica particles according to the present invention, and a device manufactured by the method. Silicon pattern manufacturing method according to an embodiment of the present invention is a particle coating step of forming a coating layer by coating a silica particle on a substrate; A thin film forming step of forming a thin film using a material having a predetermined oxidation sequence on the coating layer; And a pattern forming step of irradiating a laser beam to a predetermined patterning region of the thin film to reduce and sinter adjacent silica particles while oxidizing the thin film in the patterning region to form a silicon pattern.

Description

실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스{METHOD FOR MANUFACTURING SILICON PATTERN USING SILICA PARTICLES AND DEVICE MANUFACTURED BY THE SAME}Method for manufacturing silicon pattern using silica particles and device manufactured by the method TECHNICAL FIELD

본 발명은 실리콘 패턴 제조 기법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리카 파티클을 이용하여 실리콘 패턴을 제조하기 위한 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon pattern manufacturing technique, and more particularly, to a method for producing a silicon pattern using silica particles and a device manufactured by the method.

산업기술의 발전으로 다양한 기능 구현과 소형화가 요구되는 추세에 따라 가볍고, 얇고 강하며, 작은 크기의 유연성 있는 전자부품들이 요구되고 있다. 이러한 전자 부품들의 제조에 있어 실리콘은 필수적으로 사용되는 재료이며, 제조를 위해 선행되는 고품질의 실리콘 패터닝은 공정의 핵심 단계일 뿐만 아니라, 고성능의 전자부품 제조에 있어 매우 중요하다.As the development of industrial technology requires the implementation of various functions and miniaturization, light, thin, strong and small size flexible electronic components are required. Silicon is an indispensable material in the manufacture of such electronic components, and the high quality silicon patterning that precedes manufacturing is not only a key step in the process, but also very important for the manufacture of high performance electronic components.

현재 실리콘 패턴을 제조하는 방법은 실리콘 웨이퍼나 실리콘 산화물 기판 위에 증착, 어널링, 포토리소그래피, 에칭 등의 반복 공정을 거칠 뿐만 아니라, 공정 중 고진공, 고온, 유독성 화학 에칭 공정, 포토마스크 제작 등이 요구되기 때문에 복잡하고 효율성이 떨어진다. 즉, 기존 LTPS(Low Temperature Poly-silicon) 공정에서는 기판 상에 a-Si를 증착한 후 ELA(Excimer Laser annealing을 통해 a-Si를 p-Si로 재결정시켜서 기판상 p-Si 박막을 형성시키고, 그 후 포토리소그래피와 에칭을 통해 p-Si 패턴을 형성시킨다. 이 공정에서 쓰이는 엑시머 레이저(Excimer Laser)는 매우 짧은 파장을 가지며 기본적인 가격과 유지비가 상당하다. 또한 ELA(Excimer Laser Annealing) 후 레이저 어블레이션(Laser ablation)을 통해 실리콘의 일부를 제거하여 패턴을 형성하는 경우가 있으나 낮은 퀄리티를 보인다. 일 예로, 등록특허공보 제10-0741926호에는 폴리 실리콘 패턴 형성 방법을 제안하고 있다. 이 방법은 고가의 광학장비 없이도 미세한 패턴을 형성할 수는 있지만, 여전히 복잡하고 효율성이 떨어진다.Currently, the method of manufacturing a silicon pattern requires a repetitive process such as deposition, annealing, photolithography, and etching on a silicon wafer or a silicon oxide substrate, and also requires high vacuum, high temperature, toxic chemical etching process, and photomask fabrication during the process. It is complicated and inefficient. That is, in the existing Low Temperature Poly-silicon (LTPS) process, after depositing a-Si on the substrate, a p-Si thin film is formed on the substrate by recrystallizing a-Si into p-Si through ELA (Excimer Laser annealing). Then, photolithography and etching are used to form the p-Si pattern The excimer laser used in this process has a very short wavelength, a very basic price and a high maintenance cost, and a laser abbreviation after the Excimer Laser Annealing (ELA). Although a pattern may be formed by removing a part of silicon through laser ablation, the quality is low, for example, Patent Publication No. 10-0741926 proposes a method for forming a polysilicon pattern. Although fine patterns can be formed without expensive optics, they are still complex and inefficient.

따라서, 이러한 기존의 실리콘 패턴 제조 방법의 문제점을 해결하기 위해 저비용이면서 고효율을 갖는 유연한 실리콘 패턴을 제조하기 위한 방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a method for manufacturing a flexible silicon pattern having a low cost and high efficiency in order to solve the problems of the conventional silicon pattern manufacturing method.

등록특허공보 제10-0741926호, 공고일자 2007년07월23일Patent Application Publication No. 10-0741926, Publication Date July 23, 2007

이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 한, 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스를 제공하는데 있다.In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to coat a silica particle on a substrate to deposit a thin film on the coated silica particle, and then irradiate a laser beam to reduce and sinter the silica particle while oxidizing the thin film. The present invention provides a method for producing a silicon pattern using silica particles and a device manufactured by the method, which form a silicon pattern.

다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above objects, and may be variously expanded within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계; 상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 상기 코팅층의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, a silicon pattern manufacturing method according to an aspect of the present invention is a particle coating step of forming a coating layer by coating a silica particle on a substrate; A thin film forming step of forming a thin film using a material having a predetermined oxidation sequence on the coating layer; And a pattern forming step of irradiating a laser beam to a predetermined patterning area of the coating layer to reduce and sinter adjacent silica particles while oxidizing the thin film in the patterning area to form a silicon pattern.

또한, 상기 소정의 산화 서열을 갖는 물질은, 실리카보다 높은 산화 서열을 갖는 금속 물질 또는 비금속 물질일 수 있다.In addition, the material having the predetermined oxidation sequence may be a metal material or a non-metal material having a higher oxidation sequence than silica.

또한, 상기 파티클 코팅 단계에서는, 실리카 파티클이 분산되어 있는 용매를 이용하여 기판 상에 상기 실리카 파티클을 코팅할 수 있다.In addition, in the particle coating step, the silica particles may be coated on a substrate using a solvent in which silica particles are dispersed.

또한, 상기 패턴 형성 단계에서는, 상기 박막이 상기 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성될 수 있다.In the pattern forming step, the thin film may be oxidized by taking oxygen from the adjacent silica particles to form an oxide layer pattern.

또한, 본 발명은 상기 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클과 상기 박막의 전부 또는 일부를 제거하는 세척 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a washing step of removing all or a part of the silica particles and the thin film in the area not irradiated with the laser.

또한, 상기 세척 단계에서는, 소정의 에칭 방식을 이용하여 상기 박막의 산화되지 않은 부분 또는 산화된 부분이 선택적으로 제거될 수 있다.In addition, in the cleaning step, an oxidized portion or an oxidized portion of the thin film may be selectively removed using a predetermined etching method.

이처럼 본 발명은 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 함으로써, 기존의 복잡한 공정을 모두 거칠 필요가 없고 고가의 장비가 필요하지 않으며, 유해한 유독성 물질이 요구되지 않기 때문에 공정 과정 및 공정 비용을 줄일 수 있다.As described above, the present invention coats silica particles on a substrate, deposits a thin film on the coated silica particles, and then irradiates a laser beam to reduce and sinter the silica particles while oxidizing the thin film, thereby forming a silicon pattern. They do not need to be rough, they do not require expensive equipment, and no harmful toxic substances are required, which reduces process and process costs.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be variously extended within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 8은 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a silicon pattern manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
2 to 6 are views for explaining a silicon pattern manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a pattern forming step according to an embodiment of the present invention.
8 shows Raman spectra in the silicon region.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스를 설명한다. 디스플레이, 태양 전지 등 다양한 전자 소자들은 실리콘의 반도체적인 성질을 이용하여 작동되기 때문에 전자 소자 제조에 있어서 실리콘은 필수적인 물질이다. 하지만 실리콘 패턴을 제조하기 위해서는 복잡한 공정, 고가의 장비, 다양한유해한 유독성 물질이 요구되기 때문에 현재 좋지 못한 공정 효율을 보이고 있어 이를 해결하기 위한 방안이 필요한 실정이다. 따라서, 본 발명에서는 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 한 새로운 패턴 제조 방안을 제안한다.Hereinafter, a method of manufacturing a silicon pattern using silica particles and a device manufactured by the method will be described with reference to the accompanying drawings. Since various electronic devices such as displays and solar cells operate using the semiconductor properties of silicon, silicon is an essential material for manufacturing electronic devices. However, in order to manufacture a silicon pattern, complicated processes, expensive equipment, and various harmful toxic substances are required. Therefore, in the present invention, after coating a silica particle on a substrate and depositing a thin film on the coated silica particle, a new pattern manufacturing method for forming a silicon pattern by reducing and sintering silica particles while oxidizing the thin film by irradiating a laser beam is provided. Suggest.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a silicon pattern manufacturing method according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 6 are views for explaining a silicon pattern manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 파티클 코팅 단계(S110), 박막 형성 단계(S120), 패턴 형성 단계(S130), 세척 단계(S140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the silicon pattern manufacturing method according to an embodiment of the present invention may include a particle coating step (S110), a thin film forming step (S120), a pattern forming step (S130), and a cleaning step (S140). .

1)파티클 코팅 단계(S110)에서는, 도 2와 같이 기판(10) 상에 실리카 파티클(20)을 코팅하여 코팅층을 형성할 수 있다. 이러한 기판은 다양한 결정 상태를 갖는 실리카를 포함한 기판, 실리콘 웨이퍼 등의 기판과 PET, PI 등의 유연성을 갖는 유기박막형 필름을 포함할 수 있다.1) In the particle coating step (S110), as shown in FIG. 2, the silica particle 20 may be coated on the substrate 10 to form a coating layer. Such a substrate may include a substrate including silica having various crystal states, a substrate such as a silicon wafer, and an organic thin film having flexibility such as PET and PI.

또한, 실리카 파티클은 수 내지 수백 나노미터(nm) 크기의 입자뿐 아니라 마이크로미터(㎛) 크기의 입자들을 포괄하는 개념일 수 있다. 이러한 실리카 파티클은 용매 특히, 유기 용매나 물에 분산된 상태로 제조되어 사용될 수 있다. 여기서, 유기용매로는 이소프로판올(Isopropanol), 1-부탄올(1-butanol), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(Dichloromethane), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 2-프로판올(2-propanol), 아세톤(acetone), 디메틸포름아미드(dimethyformamide) 등이 사용되거나 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.In addition, silica particles can be a concept encompassing particles of several micrometers (μm) size as well as particles of several to several hundred nanometers (nm) size. Such silica particles can be prepared and used in a solvent, in particular, in a dispersed state in an organic solvent or water. The organic solvent may include isopropanol, 1-butanol, toluene, dichloromethane, tetrahydrofuran, THF, 2-propanol, acetone (acetone), dimethylformamide, and the like, or a mixture thereof may be used.

이때, 실리콘 파티클을 코팅하는 방식으로는 랭뮤어-블로젯(Langmuir-blogett), 스핀(spin) 코팅, 블레이드(blade) 코팅, 롤(roll) 코팅, 슬롯다이(slot die) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅 등 기존에 사용되고 있는 다양한 코팅 방식 중 어느 하나가 이용될 수 있다.In this case, as a method of coating the silicon particles, Langmuir-blogett, spin coating, blade coating, roll coating, slot die coating, spray Any one of a variety of coating methods that are conventionally used, such as coating), dip coating, etc. may be used.

2)박막 형성 단계(S120)에서는, 도 3과 같이 기판(10)에 형성된 코팅층 위에 박막(30)을 형성할 수 있다. 이때, 박막은 소정의 산화서열을 갖는 물질 즉, 금속 물질이나 비금속 물질이 사용될 수 있는데, 특히, 실리카보다 높은 산화서열을 갖는 금속 물질 예를들어, 알루미늄 등이나 비금속 물질 예를 들어, 리튬(Li), 칼륨(K), 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 등이 사용될 수 있다. 여기서 산화 서열은 물질이 산소와 결합해 산화되려는 반응성의 크기를 나타내는데, 물질마다 산소와 결합해 산화되려는 반응성의 크기가 다르다.2) In the thin film forming step (S120), as shown in FIG. 3, the thin film 30 may be formed on the coating layer formed on the substrate 10. In this case, the thin film may be a material having a predetermined oxidation sequence, that is, a metal material or a non-metal material. In particular, a metal material having a higher oxidation sequence than silica, for example, aluminum, or a non-metal material such as lithium (Li) ), Potassium (K), barium (Ba), calcium (Ca), sodium (Na), magnesium (Mg) and the like can be used. Here, the oxidizing sequence indicates the magnitude of the reactivity of the substance to bind with oxygen to be oxidized.

이때, 박막을 형성하는 방식으로는 예를들어, 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(physical vapoALD(Atomic Layer Deposition) 등 다양한 증착 방법이 사용될 수 있다. 이러한 다양한 증착 방법뿐만 아니라, 소정의 산화서열을 갖는 물질들의 도금, 이온 용액과 파티클 용액의 코팅으로도 박막 형성이 가능할 수 있다. 여기서 이온용액과 파티클 용액의 코팅 방법은 실리카 코팅 방법과 같거나 다를 수 있다.In this case, as a method of forming a thin film, various deposition methods such as evaporation, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), and physical layer deposition (PVD) may be used. In addition to the deposition method, the thin film may be formed by plating of materials having a predetermined oxidation sequence and coating the ionic solution and the particle solution, wherein the coating method of the ionic solution and the particle solution may be the same as or different from the silica coating method. .

또한, 이렇게 다양한 증착 방법으로 형성되는 박막은 마이크로미터(㎛) 수준의 박막뿐 아니라 나노미터(nm) 수준의 나노 박막을 포괄하는 개념일 수 있다.In addition, the thin film formed by the various deposition methods may be a concept encompassing not only a micrometer (μm) level thin film but also a nanometer (nm) level nano thin film.

또한, 박막을 형성하는 과정에서, 박막 물질 즉, 금속 물질 또는 비금속 물질이 박막이 형성된 코팅층 영역의 실리카 파티클 사이로 들어갈 수 있다.Further, in the process of forming the thin film, a thin film material, that is, a metal material or a non-metal material may enter between the silica particles in the coating layer region where the thin film is formed.

3)패턴 형성 단계(S130)에서는, 도 4a 내지 도 4c와 같이 초점심도 안에서 미리 정해진 패터닝 영역 즉, 박막(30)의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저(40)로 레이저 빔을 조사하여 광력에 의해 박막을 산화시켜 산화막 패턴(60)을 형성하면서, 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴(50)을 형성할 수 있다. 이때, 광력에 의해 박막은 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되고, 해당 실리카 파티클은 환원 및 소결될 수 있다.3) In the pattern forming step S130, the laser beam is irradiated to the predetermined patterning region, that is, the predetermined patterning region of the thin film 30, within the depth of focus as shown in FIGS. The silicon pattern 50 may be formed by reducing and sintering silica particles while oxidizing the oxide film pattern 60. At this time, the thin film is oxidized by taking oxygen from adjacent silica particles by light force, and the silica particles may be reduced and sintered.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 단계를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a pattern forming step according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴을 형성하는 단계(S130)는 영역 설정 단계(S131), 레이저 조사 단계(S132), 환원 및 소결 단계(S133)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the forming of the silicon pattern according to an embodiment of the present invention (S130) may include a region setting step (S131), a laser irradiation step (S132), and a reducing and sintering step (S133). .

3-1)영역 설정 단계(S131)에서는, 코팅층에 레이저 빔을 조사할 영역 즉, 패터닝 영역이 설정될 수 있다. 또한, 설정된 패터닝 영역으로 레이저를 이동시켜 레이저 빔의 초점이 조절될 수 있다. 예를들어, 기판을 고정한 상태에서 레이저를 이동시키거나 레이저를 고정한 상태에서 기판을 이동시킬 수 있다. 이때, 기판은 이동 수단 위에 올려지기 때문에 이동 수단을 이동시킴으로써 기판을 이동시킬 수 있다. 이렇게 이동 수단을 이용하여 레이저 또는 기판을 이동시키며 패터닝 영역에 레이저를 조사하는 방법 이외에 갈바노 스캐너(galvano scanner)를 사용하여 레이저 빔을 이동시키며 조사하는 방법, 그리고 이 두 가지 방법을 결합하여 사용하는 방법 들이 사용될 수 있다.3-1) In the region setting step (S131), a region to be irradiated with a laser beam, that is, a patterning region may be set. In addition, the focus of the laser beam may be adjusted by moving the laser to the set patterning area. For example, the laser may be moved while the substrate is fixed, or the substrate may be moved while the laser is fixed. At this time, since the substrate is placed on the moving means, the substrate can be moved by moving the moving means. In addition to the method of moving a laser or a substrate using a moving means and irradiating a laser to the patterning area, a method of moving and irradiating a laser beam using a galvano scanner and a combination of the two methods are used. Methods can be used.

이렇게 패터닝 영역으로 레이저를 이동시킨 후 레이저 빔의 초점이 조절되는데, 예를들어, 레이저 빔을 발생하는 빔 발생부와 레이저 빔을 집속하는 빔 집속부 사이의 거리가 조절되어 초점이 조절될 수 있다. 또한, 형성하고자 하는 실리콘 패턴의 면적이나 두께에 영향을 미칠 수 있는 공정 온도, 레이저 빔 이동 속도(scan rate), 레이저 빔의 출력, 펄스폭, 반복율(repetition rate) 등이 조절될 수 있다.After the laser is moved to the patterning area, the focus of the laser beam is adjusted. For example, the distance between the beam generating unit generating the laser beam and the beam focusing unit focusing the laser beam may be adjusted to adjust the focus. . In addition, process temperature, laser beam scan rate, laser beam output, pulse width, repetition rate, and the like, which may affect the area or thickness of the silicon pattern to be formed, may be adjusted.

3-2)레이저 조사 단계(S132)에서는, 설정된 패터닝 영역에 초점이 조절된 레이저 빔을 조사할 수 있다. 여기서, 레이저 빔은 기판에 코팅된 실리카 파티클에 조사될 수 있다. 이러한 레이저 빔은 예를 들어, fs(femtoseconds)에서 ms(milliseconds)까지의 펄스 레이저, CW(Continuous Wave) 레이저, QCW(Quasicontinuous-wave) 레이저를 포함할 수 있다.3-2) In the laser irradiation step (S132), the focused laser beam may be irradiated to the set patterning area. Here, the laser beam may be irradiated onto silica particles coated on the substrate. Such laser beams may include, for example, pulse lasers from fs (femtoseconds) to ms (milliseconds), continuous wave (CW) lasers, and quasicontinuous-wave (QCW) lasers.

이때, 본 발명에서는 기판을 통과하여 레이저 빔을 패터닝 영역에 조사하는 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 기판을 통과하지 않고 레이저 빔을 패터닝 영역에 조사할 수 있다. 즉, 기판을 기준으로 기판의 하부에서 레이저 빔을 조사하거나 기판의 상부에서 레이저 빔을 조사할 수 있다.In this case, in the present invention, a case in which the laser beam is irradiated to the patterning region through the substrate is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the laser beam may be irradiated to the patterning region without passing through the substrate. That is, the laser beam may be irradiated from the lower part of the substrate or the laser beam may be irradiated from the upper part of the substrate with respect to the substrate.

또한, 본 발명에서는 하나의 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하는 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 다수의 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 예를들어, 어레이 렌즈 등의 다중 초점 장치를 이용하여 다수의 패터닝 영역을 다중으로 초점화하여 레이저 빔을 조사할 수 있다.In the present invention, a case in which a laser beam is irradiated to one patterning region is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and a plurality of patterning regions may be irradiated with a laser beam. For example, multiple focusing devices such as array lenses can be used to irradiate a laser beam by multiplexing multiple patterning regions.

또한, 본 발명에서는 ELA(Excimer Laser Annealing)처럼 라인빔이나 면 전체에 레이저 빔을 조사하는 방법으로 면에 실리콘 영역을 생성할 수 있다.In addition, in the present invention, the silicon region may be generated on the surface by a method of irradiating a laser beam on the line beam or the entire surface like ELA (Excimer Laser Annealing).

3-3)환원 및 소결 단계(S133)에서는, 레이저 빔이 박막에 조사되는 경우 레이저 빔에 의해 가열되는 박막의 온도가 올라가면서 박막이 실리카 파티클의 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성되면서, 해당 실리카 파티클이 실리콘으로 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 레이저 빔이 조사된 패터닝 영역에 있는 실리카 파티클만이 실리콘으로 환원되어 소결됨에 따라 실리콘 패턴이 선택적으로 형성될 수 있다. 반면, 레이저 빔이 조사되지 않는 영역에 있는 실리카 파티클은 환원 및 소결이 이루어지지 않는다.3-3) In the reduction and sintering step (S133), when the laser beam is irradiated on the thin film, the temperature of the thin film heated by the laser beam is increased and the thin film is oxidized by oxygen of silica particles to form an oxide film pattern. Silica particles may be reduced and sintered into silicon to form a silicon pattern. In this case, as only the silica particles in the patterned region irradiated with the laser beam are reduced to silicon and sintered, a silicon pattern may be selectively formed. On the other hand, the silica particles in the region where the laser beam is not irradiated does not reduce and sinter.

4)세척 단계(S140)에서는, 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클과 그 실리카 파티클 위에 형성된 박막의 전부 또는 일부를 제거할 수 있다.4) In the washing step (S140), all or part of the silica particles not irradiated with the laser beam and the thin film formed on the silica particles may be removed.

4-1)세척 단계(S140)에서는, 도 5와 같이 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클 및 박막의 전부를 제거하여 기판(10)에 실리콘 패턴(50)이 존재할 수 있다. 여기서, 박막의 전부는 산화 여부와 무관하게 실리카 파티클 상에 형성된 박막을 모두 의미할 수 있다.4-1) In the washing step (S140), as shown in FIG. 5, the silicon pattern 50 may be present on the substrate 10 by removing all of the silica particles and the thin film not irradiated with the laser beam. Here, all of the thin films may refer to all thin films formed on silica particles regardless of oxidation.

4-2)세척 단계(S140)에서는, 도 6과 같이 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클 및 박막의 일부를 선택적으로 제거하여 기판(10)에 실리콘 패턴(50)과 산화막 패턴(60)이 존재할 수 있다. 여기서, 박막의 일부는 산화되지 않은 박막뿐 아니라 산화된 박막을 의미할 수 있다. 이렇게 박막의 일부를 선택적으로 제거하는 이유는 실리콘 패턴을 적용하고자 하는 디바이스에 따라 산화되지 않은 박막 또는 산화된 박막이 필요할 수 있기 때문이다.4-2) In the washing step (S140), as shown in Figure 6, the silicon particle 50 and the oxide film pattern 60 is present on the substrate 10 by selectively removing a portion of the silica particles and the thin film not irradiated with a laser beam. Can be. Here, a part of the thin film may mean not only an oxidized thin film but also an oxidized thin film. The reason for selectively removing a portion of the thin film is that an oxidized thin film or an oxidized thin film may be needed depending on the device to which the silicon pattern is applied.

이때, 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클을 포함하는 코팅층은 초음파 세척, 침지, 스프레이, 교반 등 소정의 세척 방식을 이용하여 세척될 수 있고, 박막은 습식 에칭, 건식 에칭 등 소정의 에칭 방식을 이용하여 제거될 수 있다.In this case, the coating layer including the silica particles not irradiated with the laser beam may be cleaned using a predetermined cleaning method such as ultrasonic cleaning, dipping, spraying, stirring, and the thin film using a predetermined etching method such as wet etching or dry etching. Can be removed.

예를들어, 초음파 세척 방식을 이용하는 경우, 소정의 세척 용액 내에서 초음파를 가하여 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클을 제거할 수 있다.For example, in the case of using an ultrasonic cleaning method, ultrasonic waves may be applied in a predetermined cleaning solution to remove silica particles in an area not irradiated with a laser.

이때, 박막은 에칭 예컨대, 습식 에칭(wet etching)이나 건식 에칭(dry etching)을 이용하여 제거될 수 있다. 예를들어, 실리카와 실리콘에 손상을 주지 않는 에칭액을 사용한 습식 에칭을 이용하거나 에칭 챔버 내에서 플라즈마를 사용한 건식 에칭을 이용하여 제거될 수 있다.In this case, the thin film may be removed by etching, for example, wet etching or dry etching. For example, it may be removed using wet etching using an etchant that does not damage silica and silicon or using dry etching using plasma in an etching chamber.

도 8은 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라를 나타내는 도면이다.8 shows Raman spectra in the silicon region.

도 8을 참조하면, 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라(raman spectra)를 보여주고 있는데, 그래프를 보면 실리콘 영역에서 피크를 보이고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, a Raman spectra is shown in the silicon region, and the graph shows that the peak is shown in the silicon region.

이러한 본 발명으로 제조할 수 있는 디바이스는 예를들어, 디스플레이, 태양전지, 배터리 등의 실리콘을 이용하는 응용제품일 수 있다.The device that can be manufactured by the present invention may be, for example, an application using silicon such as a display, a solar cell, a battery, and the like.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiment, which is merely an example and is not intended to limit the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

10: 기판
20: 실리카 파티클
30: 박막
40: 레이저
50: 실리콘 패턴
60: 산화막 패턴10: Substrate
20: silica particles
30: thin film
40: laser
50: silicon pattern
60: oxide film pattern

Claims (7)

기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계;
상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및
상기 박막의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계;를 포함하는, 실리콘 패턴 제조 방법.Particle coating step of coating a silica particle on the substrate to form a coating layer;
A thin film forming step of forming a thin film using a material having a predetermined oxidation sequence on the coating layer; And
And a pattern forming step of irradiating a laser beam to a predetermined patterning region of the thin film to reduce and sinter adjacent silica particles as a result of oxidizing the thin film in the patterning region to form a silicon pattern. 제1항에 있어서,
상기 소정의 산화 서열을 갖는 물질은, 실리카보다 높은 산화 서열을 갖는 금속 물질 또는 비금속 물질인, 실리콘 패턴 제조 방법.The method of claim 1,
The material having the predetermined oxidation sequence is a metal material or a non-metal material having a higher oxidation sequence than silica, the silicon pattern manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 파티클 코팅 단계에서는, 실리카 파티클이 분산되어 있는 용매를 이용하여 기판 상에 상기 실리카 파티클을 코팅하는, 실리콘 패턴 제조 방법.The method of claim 1,
In the particle coating step, the silica particle is coated on the substrate using a solvent in which silica particles are dispersed, silicon pattern manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 패턴 형성 단계에서는, 상기 박막이 상기 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성되는, 실리콘 패턴 제조 방법.The method of claim 1,
In the pattern forming step, the thin film is oxidized by taking oxygen from the adjacent silica particles to form an oxide film pattern. 제1항에 있어서,
상기 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클과, 상기 박막의 전부 또는 일부를 제거하는 세척 단계;를 더 포함하는, 실리콘 패턴 제조 방법.The method of claim 1,
And a washing step of removing all or part of the silica particles and the thin film in an area not irradiated with the laser. 제5항에 있어서,
상기 세척 단계에서는, 소정의 에칭 방식을 이용하여 상기 박막의 산화되지 않은 부분 또는 산화된 부분이 선택적으로 제거되는, 실리콘 패턴 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein, in the cleaning step, an oxidized portion or an oxidized portion of the thin film is selectively removed using a predetermined etching method. 삭제delete
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