• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.376-377
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• 2011

결정질 실리콘 태양전지 연구에 있어서 가장 중요한 부분은 재료의 저가화와 공정의 단순화에 의한 저가의 태양전지 셀 제작 부분과 고효율의 태양전지 셀 제작 부분이다. 본 논문에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼를 태양전지용 재생웨이퍼를 제작함으로써 고효율을 가지는 단결정 실리콘 웨이퍼를 저 가격에 생산하기 위한 것이다. 특히 마이크로 블라스터를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼를 가공 할 때 표면에 생성되는 요철은 기존 태양전지 셀 제작에서 텍스쳐링 공정과 같은 표면 구조를 가지게 됨으로써 태양전지 셀에 제작 공정을 줄일 수 있는 효과도 가지게 된다. 마이크로 블라스터는 챔버 내에 압축된 공기나 가스에 의해 가속 된 미세 파우더들이 재료와 충돌하면서 재료에 충격을 주고 그 충격에 의해 물질이 식각되는 기계적 건식 식각 공정 기술이다. 이러한 물리적 충격을 이용하는 마이크로 블라스터 공정은 기존 재생웨이퍼 제작 공정 보다 낮은 재처리 비용으로 간단하게 태양전지용 재생웨이퍼를 제작 할 수 있다. 하지만 마이크로 블라스터를 이용하면 표면에 식각된 미세 파티클의 재흡착이 일어나게 되므로 이를 제거하기 위하여 DRE(damage remove etching) 공정이 필요하게 된다. 본 연구에서는 이방성, 등방성 식각 공정으로 태양전지용 재생웨이퍼를 제작하기 위해 가장 적합한 DRE 공정을 찾기 위해 등방성 식각은 RIE 식각으로, 그리고 이방성 식각은 TMAH 식각을 이용하였다. 마이크로 블라스터 공정 후 표면 반사율과 SEM 사진을 이용한 표면 요철 구조를 확인 하였고, DRE 공정 후 표면 반사율과 SEM 사진을 이용하여 표면 요철 구조를 확인 하였다. 각각의 lifetime을 측정하여 표면 식각으로 생성된 결함들을 분석하여 태양전지용 재생웨이퍼 제작에 가장 적합한 공정을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2000.10a
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• pp.59.2-59
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• 2000

• Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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• 2000.04a
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• pp.107-110
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• 2000

화학 박막 증착용(CVD : Chemical Vapor Deposition) 클러스터 장비는 다양한 공정 경로가 가능하며 물류 흐름이 매우 복잡해질 수 있다. 또한, 공정이 종료된 웨이퍼는 제한 시간 내에 챔버에서 꺼내져야만 한다. 클러스터 장비는 두 개의 팔을 가진 로봇이며, 빈 쪽 팔을 이용하여 공정이 종료된 웨이퍼를 꺼낸 후, 다른 쪽 팔을 이용하여 이전 공정에서 가져온 웨이퍼를 해당 공정에 넣어 주는 스왑(SWAP) 방식으로 운영된다. 이러한 스왑 방식에서는 로봇 작업 순서가 결정되어 진다. 그러나, 로봇의 팔 이외에 임시버퍼가 없고, 각 챔버는 엄격한 체제 시간 제약(Residency Time Constraint)을 가지고 있기 때문에 로봇의 작업 시점의 제어가 필요하다. 본 논문에서는 간단한 Earliest Starting 방식으로 로봇의 작업 시점을 제어한다고 가정했을 때, 스왑 방식을 운용하면서 체제 시간 제약을 만족하는 공정 시간들의 조건을 제시한다. 공정 시간은 엔지니어에 의해 다소 조정이 가능하므로 공정 시간들의 조건은 엔지니어에게 스케줄 가능한 공정 시간을 결정할 수 있도록 지원해 주는 시스템에 활용 가능하다. 또한, 본 논문에서는 FSM(Finite State Machine)을 이용하여 CTC(Cluster Tool Controller) 내부의 실시간 스케줄러 구현 방법을 제안한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.8
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• pp.863-867
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• 2014

In this study, an acoustic emission (AE) sensor was used for measuring the abrasive and molecular-scale phenomena in chemical mechanical polishing (CMP). An AE sensor is a transducer that converts a mechanical wave into an electrical signal, and is capable of acquiring high-level frequencies from materials. Therefore, an AE sensor was installed in the CMP equipment and the signals were measured simultaneously during the polishing process. In this study, an AE monitoring system was developed for investigating the sensitivity of the AE signal to (a) the variations in the material properties of the pad, slurry, and wafer and (b) the change in conditions during the CMP process. This system was adapted to Oxide and Cu CMP processes. AE signal parameters including AE raw frequency, FFT, and amplitude were analyzed for understanding the abrasive and molecular-level phenomena in the CMP process. Finally, we verified that AE sensors with different bandwidths could function in complementary ways during CMP process monitoring.

• The KIPS Transactions:PartD
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• v.11D no.2
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• pp.461-470
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• 2004

As the semiconductor industrials change 200㎜-sized semiconductor wafer production process to 300㎜-sized one, it requires to develop the software for monitoring and simulating the robot which transfers a 300㎜-sized semiconductor wafer. Because such a software don't run at standalone but communicate MCS(Material Control System) and Its subsystem a robot, its architecture is very complex. Therefore, in order to develop such a software systematically, we must utilize an object-oriented development methodology. UML. This paper presents an UML process application developing the software for monitoring and simulating the robot which transfers a semiconductor wafer on the production process.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.71-71
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• 2017

플라즈마를 이용하는 건식 식각 또는 박막 증착 장비(PECVD)의 경우 웨이퍼에 rf bias를 인가하여 이온의 에너지와 입사각을 조절한다. 종래에는 웨이퍼의 가장 자리 3 mm영역을 공정 대상에서 제외하는 exclusion area로 지정하였으나 점차 공정 기술의 발달로 2 mm 이내로 감소하고 있다. 따라서 웨이퍼의 가장 자리에서 발생하는 전기장의 방향 및 크기 변화를 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하게 되었으며 그중 핵심적인 부품이 Si 또는 SiC로 제작되는 edge ring이다. Focus ring이라고도 불리는 이 부품은 웨이퍼 상에서 반경 방향으로 흐르는 가스의 유속이 가장 자리에 근접하면 빨라지는 현상과 이에 의해 식각/증착 화학 반응 속도가 증가하는 문제를 완화하기 위한 것과 적절한 전기 전도도를 부여함으로써 가장 자리의 전기장 분포를 최적화 할 수 있는 새로운 설계 변수로 활용할 수 있다. 스퍼터링의 경우에도 웨이퍼 중앙과 주변 부는 마그네트론 음극의 회전 링과의 입체각이 차이가 나므로 가장 자리의 경우 트렌치나 홀의 내측이 외측에 비해서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 있으며 건식 식각의 경우 홀의 형상이 수직에서 벗어나는 경향이 발생할 수 있다. 또한 사용 시간에 비례해서 edge ring의 형상이 변화하는데 상대적으로 고가품이어서 교체 주기를 설정하는 보다 합리적 기준이 필요하다. 본 연구에서는 전산 유체 역학 모델을 사용하는 ESI사의 CFD-ACE+를 활용하여 edge ring의 형상과 재질이 갖는 영향을 전산 모사하기 위한 기초 작업을 그림 1과 같이 진행하였다. 2D-CCP model에 Ar 가스를 가정하고 비유 전율 10내외 전도도 $0.1/Ohm{\cdot}m$정도의 재질에 대한 용량성 결합 플라즈마에 대해서 계산을 하고 이 때 기판에 인가되는 고주파 전력에 의한 이온의 입사 에너지 분포 및 각도 분포를 Monte Carlo 방법으로 처리하여 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.183-183
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• 2010

최근 고밀도 플라즈마(High Density Plasma, HDP)를 이용하여 STI (shallow trench Isolation) 공정에 사용하기 위한 높은 종횡비를 가지는 갭을 공극 없이 절연물질로 채우는 HDP CVD 법이 개발되어 사용되고 있으며, HDP 공정에서는 그 증착 과정 중에 스퍼터링(Sputtering)에 의한 식각이 동시에 발생하기 때문에 높은 종횡비를 가지는 갭을 공극 없이 채우는 것이 가능하게 되었다. 이러한 특성을 이용하여 HDP CVD 공정은 주로 STI 와 알루미늄 배선간의 갭을 실리콘 산화막 ($SiO_2$)의 절연막으로 채우는 데 주로 사용되고 있다. 이 논문에서는 새로 개발된 HDP CVD 법을 적용하여 300 mm Si 웨이퍼에 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 웨이퍼의 중심과 가장자리의 deposition uniformity를 nano-indenter system을 이용하여 연구하였으며, 그 결과 300 mm 웨이퍼에서 균일한 탄성계수 값이 측정되었다. 또한 HDP CVD로 제작된 SiO2 박막의 탄성계수 값이 99 - 107 GPa로 측정되어 기존 PECVD-$SiO_2$ 박막보다 약 10 - 20% 향상된 것을 확인하였다.

• Annual Conference of KIPS
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• 2012.04a
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• pp.850-853
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• 2012

반도체 산엽에서 제조공정상의 웨이퍼 가공시에 여러 가지 화학물질을 사용하고 있으며, 제조공정상 유해가스의 발생 빈도수가 높다. 반도체 제품을 생산하기 위한 공정 모니터링 사스템은 관리실에서만 가스 누출여부, 온습도 변화 및 영상을 모니터링 하고 있으며, 관리자가 자리를 비우게 되면, 반도체 제품 생산공정에 발생하는 긴급 상황에 대응하기 어렵다. 본 논문에서는 반도체 공정 모니터링 테스트 베드에서는 반도체 생산 공정의 온도, 습도 및 가스 누출 여부와 같은 주변환경을 모바일에서 모니터링 및 즉각적인 상황 대응이 가능한 공정 모니터링을 연구 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.270-270
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지는 표면반사에 의한 광 에너지 손실을 최소화 시키고자 식각을 통한 표면 조직화(texturing)가 이루어진다. 단결정 실리콘 웨이퍼의 경우 알칼리 용액(alkali solution)을 사용하여 이방성 식각(anisotropic etching)을 함으로써 표면에 피라미드를 형성하고 광 포획(light trapping) 효과에 의해 반사율을 줄이게 된다. 그러나 피라미드 형성을 통한 반사율 감소에는 한계를 가지고 있다. Metal assisted etching을 기반으로 한 새로운 형태의 텍스쳐링인 nano texturing은 피라미드가 이루어진 표면에 수많은 nm사이즈의 구조를 형성시킴으로써 표면에서의 반사율을 현저히 감소시킨다. 먼저 $AgNO_3$용액으로 웨이퍼 표면에 Ag입자를 코팅한 후, 그 웨이퍼를 다시 $HF/H_2O_2$ 용액으로 일정시간 동안 식각을 거치게 된다. 그로 인해 표면에는 수 nm 사이즈의 구조물들이 피라미드 위에 생성되고, $AgNO_3$의 농도 및 식각 시간에 따라 그 구조물의 크기 및 굵기가 달라진다. 결과적으로 평균 10%이상의 반사율을 보이던 기존 텍스쳐링 웨이퍼에서 3%이하의 낮은 반사율을 얻을 수 있었다. 또한 이런 nano texturing을 n-emitter 형성 공정 등에 따른 영향과 carrer lifetime에 대하여 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.46-46
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• 2018

메모리 소자의 수요가 데스크톱 컴퓨터의 정체와 모바일 기기의 폭발적인 증가로 NAND flash 메모리의 고집적화로 이어져서 3차원 집적 기술의 고도화가 중요한 요소가 되고 있다. 1 mm 정도의 얇은 웨이퍼 상에 만들어지는 메모리 소자는 실제 두께는 몇 마이크로미터 되지 않는다. 수직방향으로 여러 장의 웨이퍼를 연결하면 폭 방향으로 이미 거의 한계에 도달해있는 크기 축소(shrinking) 기술에 의지 하지 않고서도 메모리 소자의 용량을 증대 시킬 수 있다. CPU, AP등의 논리 연산 소자의 경우에는 발열 문제로 3D stacking 기술의 구현이 쉽지 않지만 메모리 소자의 경우에는 저 전력화를 통해서 실용화가 시작되었다. 스마트폰, 휴대용 보조 저장 매체(USB memory, SSD)등에 수 십 GB의 용량이 보편적인 현재, FEOL, BEOL 기술을 모두 가지고 있는 국내의 반도체 소자 업체들은 자연스럽게 TSV 기술과 이에 필요한 장비의 개발에 관심을 가지게 되었다. 특히 이 중 TSV용 스퍼터링 장치는 transistor의 main contact 공정에 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 글로벌 업체의 경우에도 완전히 만족스러운 장비를 공급하지는 못하고 있는 상태여서 연구 개발의 적절한 시기이다. 기본 개념은 일반적인 마그네트론 스퍼터링이 중성 입자를 타겟 표면에서 발생시키는데 이를 다시 추가적인 전력 공급으로 전자 - 중성 충돌로 인한 이온화 과정을 추가하고 여기서 발생된 타겟 이온들을 웨이퍼의 표면에 최대한 수직 방향으로 입사시키려는 노력이 핵심이다. 본 발표에서는 고전력 이온화 스퍼터링 시스템의 자기장 해석, 냉각 효율 해석, 멀티 모듈 회전 자석 음극에 대한 동역학적 분석 결과를 발표한다. 그림1에는 이중 회전 모듈에 대한 다물체 동역학 해석을 Adams s/w package로 해석하기 위하여 작성한 모델이고 그림2는 180도 회전한 서브 모듈의 위상이 음극 냉각에 미치는 효과를 CFD-ACE+로 유동 해석한 결과를 나타내고 있다.