• 한국세라믹학회지
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• 제36권3호
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• pp.307-318
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• 1999

동결건조법에 의한 저유전성 실리카 박막의 제조공정 개발 및 층간 절연물질로의 응용성이 연구되었다. 코팅용 폴리머 실리카 졸은 TEOS와 이소프로판올(iso-propanol:IPA)또는 터트부탄올(tert-butanol:TBA)을 용매로한 2단계 공정에 의하여 제조되었으며, 이들 졸을 p-Si(111)웨이퍼 상에 스핀코팅한 습윤겔 박막을 동결건조 하여 다공성 실리카 박막을 제조하였다. 균일한 박막 코팅층을 얻을 수 있는 실리카 졸의 최적 점도범위는 IPA와 TBA를 용매로 한 실리카 졸의 경우 각각 10~14 cP와 20~30cP 정도였으며 스핀속도는 2000 rpm 이상이었다. 결함이 없는 다공성 실리카 박막은 TBA(빙점 $25^{\circ}C$)를 동결용매로 하여-196$^{\circ}C$까지 급랭시킨 후 $0^{\circ}C$와 0.1 torr 까지 가열 감압한 상태에서 고상의 TBAFMF 모두 제거한 다음 20$0^{\circ}C$까지 열처리하여 제조되었다. 다공성 실리카 박막의 두께는 졸의 타입과 스핀코팅 속도에 의해 2500~15000$\AA$범위 내에서 제어가 가능하였으며 이들 막의 밀도와 유전상 수 값은 각각 0.9$\pm$0.3g/㎤(기공율 60$\pm$10%)과 2.4 정도였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.74.1-74.1
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• 2010

단결정 실리콘 태양전지 공정에서 이방성 습식 식각 용액을 이용하여 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하는 것을 텍스쳐링이라고 한다. 실리콘 기판의 표면을 식각하여 요철구조를 만들어줌으로써 셀 내부로 입사되는 광량을 증가시켜 태양전지의 단락 전류 및 효율 향상 효과를 얻을 수 있다. 일반적인 태양전지 공정에서는 요철구조를 형성할 시 따로 마스크를 사용하지 않으며, 태양전지 급 웨이퍼를 절삭손상층 식각 한 후, 강염기성 용액과 알코올의 혼합용액에 담가서 이방성 식각을 실시하여 요철 구조를 형성한다. 본 연구는 기존의 텍스쳐링 공정에서 사용되는 대표적인 용액인 수산화칼륨(potassium hydroxide, KOH)과 알코올의 혼합용액과 사메틸수산화암모늄(Tetramethylammonium Hydroxide, TMAH)과 알코올의 혼합용액에 Triton X-100 계면활성제를 각각 첨가하여 실험을 진행하였다. 식각된 태양전지용 실리콘 기판의 표면은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)을 통하여 관찰하였고, 분광광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)로 반사도 값을 측정하여 기판의 특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.364.1-364.1
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• 2014

고효율 태양전지로 가기 위해서는 태양전지의 후면 패시베이션은 중요한 역할을 한다. 후면 패시베이션 막으로 사용되는 $Al_2O_3$ 막은 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 높은 화학적 패시베이션과 Negative Fixed Charge를 가지고 있어 적합한 Barrier막으로 여겨진다. 하지만 이후에 전면 Metal paste의 소성 공정에 의해 $800^{\circ}C$이상 온도를 올려주게 됨에 따라 $Al_2O_3$ 막 내부에 결합되어 있던 수소들이 방출되어 blister가 생성되고 막 질은 떨어지게 된다. 우리는 blister가 생성되는 것을 방지하기 위한 방법으로 PECVD 장비로 SiNx를 증착하는 공정 중에 $N_2O$ 가스를 첨가하여 SiON 막을 증착하였다. SiON막은 $N_2O$가스량을 조절하여 막의 특성을 변화시키고 변화에 따라 소성시 막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 공정을 위해 $156{\times}156mm2$, $200{\mu}m$, $0.5-3.0{\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였고, $Al_2O_3$ 막을 올리기 전에 RCA Cleaning 실행하였다. ALD 장비를 통해 $Al_2O_3$ 막을 10nm 증착하였고 RF-PECVD 장비로 SiNx막과 SiON막을 80nm 증착하였다. 소성로에서 $850^{\circ}C$ ($680^{\circ}C$) 5초동안 소성하고 QSSPC를 통해 유효 반송자 수명을 알아보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1812-1816
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• 2011

본 연구에서는 약액 주입 후 미 도포로 인한 복합적인 공정불량을 예방하기 위하여 100nm 이하의 나노 반도체 제조공정에서 필수적인 스피너(spinner) 장비를 위한 약액 흐름제어 시스템을 개발하였다. 본 연구개발을 통하여 실시간으로 상태요소들을 감시할 뿐만 아니라 상태요소의 비정상적 변화나 웨이퍼 가공불량이 발생할 경우 해당 유니트를 정지시킴과 동시에 원격지에 있는 엔지니어에게 경보를 전송함으로써 즉각적인 대처가 가능하여 모듈의 수율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 세부 동작 시퀀스를 제어하기 위한 H/W와 S/W 시스템을 생산라인에 실장하고 성능점검 및 인증을 수행한 결과 5가지의 유형별 비정상적 프로세스를 정확히 검출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.4467-4471
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• 2013

본 연구에서는 Nano급 반도체 생산공정에서 필수적인 스피너(spinner) 설비의 감광액 도포(photo resist coating)시스템의 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 완전스캔(Full-scan) 방식의 감광액 도포시스템(FPCS : Full-scan Photo-resist Coating System)을 개발하였다. 또한, 감광액의 미 도포로 인한 복합적인 공정불량을 예방하기 위하여 실시간(real-time)으로 상태요소들을 감시할 뿐만 아니라 상태요소의 비정상적 변화나 웨이퍼 가공불량이 발생할 경우 해당 유니트(unit)를 정지시킴과 동시에 원격지에 있는 엔지니어에게 경보를 전송함으로써 즉각적인 대처가 가능할 수 있도록 개발하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.246-246
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의해 증착된 알루미늄 산화막($Al_2O_3$)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 패시베이션 효과를 보인다. $Al_2O_3$은 고정 음전하를 가지고 있기때문에 p-형 태양전지 후면에서 field effect passivation에 의한 효과적인 표면 패시베이션을 형성한다. 하지만 ALD에 의한 $Al_2O_3$ 증착은 긴 공정시간이 필요하다. 이는 기존의 태양전지 산업에 적합하지 않다. 본 논문에서는 공정 시간의 단축을 위해 plasma-assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 기술을 사용함으로서 $Al_2O_3$을 증착했다. PA-ALD 기술은 trimethyaluminum (TMA)와 plasma 분위기에서의 $O_2$ 가스를 사용하여 표면 반응을 한다. $Al_2O_3$ 층의 특성을 최적화하기 위해 증착 온도를 $150{\sim}250^{\circ}C$의 범위에서 가변하고, 열처리 온도와 시간을 변화하였다. 결과적으로, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 $1250^{\circ}C$의 공정온도에서 증착한 $Al_2O_3$은 $400^{\circ}C$에서 10분 동안의 열처리 온도와 시간에서 1,610 ${\mu}s$의 최고의 유효 반송자 수명을 보였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.66.1-66.1
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• 2011

반도체를 비롯하여 LCD, OLED와 같은 디스플레이 (FPD: Flat Panel Display) 분야는 국가 선도 사업으로써 발전을 거듭해오고 있다. 하지만 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 최근 중국과 대만 업체와의 경쟁이 심화되고 있으며, 더불어 환경문제가 큰 이슈로 떠오르고 있어 신기술 개발을 통한 생산 수율 향상 및 친환경 공정 개발의 중요성이 커지고 있다. 반도체, 디스플레이 공정에서 생산 수율 저하의 주요 원인으로써 공정 중 발생하는 미세 오염 입자를 들수 있다. 반도체 및 디스플레이 공정에서 세정 기술은 전체 기술의 30% 이상을 차지하며 생산 수율 및 제품의 품질에도 큰 영향을 주는 공정이다. 세정 공정은 일반적으로 습식 세정 공정이 낮은 공정비용을 바탕으로 널리 적용되어 왔으나, 기판의 대형화와 패턴의 미세화에 따라 정밀한 세정 스펙이 요구되며 더불어 막대한 양의 초순수와 화학액의 사용으로 인한 공정비용 증가와 환경 규제 강화에 따른 폐수 처리의 문제에 직면하고 있다. 이에 따라 폐수의 양을 줄이며 건조공정을 필요로 하지 않아 공정비용을 줄일 수 있는 건식 세정 공정에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. $CO_2$ snow jet 세정 기술은 건식 공정으로써 $CO_2$ 가스를 특수하게 제작된 분사 노즐에서 고압으로 가스를 분사하여 이 때 발생되는 순간적인 감압에 의한 단열 팽창으로 생성된 $CO_2$ snow 입자가 기판 표면의 오염물과 물리적 충돌을 하어 세정이 이루어지는 기술이다. 특히 $CO_2$ 세정은 환경과 인체에 무해하며 공정 후 바로 승화하기 때문에 추가적인 폐수처리 공정 등이 필요하지 않고, 건식 공정으로써 수세(Rinse) 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 공정비용을 크게 줄일 수 있으며 물반점 발생을 방지 할 수 있는 친환경 건식 공정으로써의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 자체적으로 개발한 $CO_2$ snow jet을 바탕으로 하여 다양한 공정조건을 변화시켜 세정효율을 측정하는 한편, 최적화 하기 위한 연구를 진행하였으며 더불어 $CO_2$ snow의 세정력을 정량적으로 평가하기 위한 연구를 진행하였다. 실험을 통해 가장 효과적으로 $CO_2$ snow 입자를 배출 할 수 있는 공정 조건으로써 5 bar의 캐리어 가스 압력을 사용하여, 세정력에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 분사 노즐과 기판 사이의 거리 및 분사 노즐의 각도 등을 변화시켜 각 조건에 따른 세정효율을 평가하였다. 세정 오염물은 Silica, PSL 표준 입자(Duke scientific, USA)를 정량적으로 웨이퍼에 오염 시킨 후, 파티클 스캐너(Surfscan 6500, KLA-Tencor, USA)를 이용하여 세정 전 후의 오염입자 개수 변화를 통해 정량적으로 세정효율을 평가하였다. 본 연구를 통하여 $CO_2$ snow jet를 이용한 친환경 고효율 건식 세정 공정 메커니즘을 분석하였으며, 노즐과 기판 사이의 간격 및 분사 노즐의 각도 등을 최적화 한 세정 공정을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.301-311
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• 2012

결정질 태양전지 등의 도핑 공정에 적용하기 위한 플라즈마 제트 장치의 기초 방전 특성을 조사한다. 대기압에서의 아르곤 플라즈마 제트와 대기 압력변화에 대한 대기 플라즈마 제트, 그리고 아르곤 분위기 압력 변화에 대한 플라즈마 제트의 전류-전압은 전형적인 정상 글로우 방전의 특성을 갖는다. 대기압 플라즈마 제트의 방전 전압은 약 2.5 kV의 높은 전압이 요구되며, 대기 및 아르곤 플라즈마 제트는 200 Torr 이하의 낮은 압력에 대한 방전 전압은 약 1 kV가 된다. 도핑용 실리콘 웨이퍼에 조사되는 단일 채널 플라즈마 제트의 전류는 인가전압의 조정에 의하여 수 10~50 mA의 고 전류를 용이하게 얻는다. 플라즈마 제트를 웨이퍼에 조사하는 경우에 웨이퍼의 온도 상승은 정상상태에서 약 $200^{\circ}C$가 된다. 실리콘 웨이퍼에 도핑 용재인 액상의 인산을 도포하여 플라즈마를 조사한 결과 얻어진 인 원자의 도핑 분포는 플라즈마 제트 도핑의 가능성을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1135-1140
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• 2012

마스크를 이용하여 니켈 시드층의 형성 후 실버 도금을 통해 태양전지 상부전극을 형성하는 2 단계 전극형성 공정이 태양전지의 고효율화 방안으로 제안되었다. 본 연구에서는, 자외선 경화형 혹은 상변화 잉크를 고비용의 인쇄공정을 통해 마스크를 형성하는 방법을 대신하여, 코팅과 레이저의 복합공정을 통해 마스크를 형성하는 방법에 대해 제안하도록 한다. 마스크를 형성하는 물질로서 저비용의 저융점 왁스 혹은 플루오르카본 용액을 태양전지 웨이퍼 상에 코팅 후 레이저로 선택적으로 제거하여 전극패턴을 형성하였으며, 플루오르카본 용액 코팅이 왁스 코팅보다 패턴 균일도 측면에서 우수할 뿐만 아니라 통계적으로 0.16% 태양전지 효율증대를 유발한다는 점이 발견되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.89-89
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• 2009

높은 소수반송자 수명(life-time)을 가지는 고품위 실리콘 기판은 고효율 실리콘 이종접합 태양전지 제작을 위한 중요 요소 기술 중 하나이다. 본 연구에서는 n-type c-Si 기판을 이용한 고효율 실리콘 이종접합 태양전지제작을 위해 hot water oxidation(HWO) 공정을 이용하여 고품위 실리콘 기판을 제작하였다. 실리콘 기판의 특성 분석은 Qusi-steady state photoconductance (QSSPC)를 이용하여 소수반송자 수명을 측정하였으며, 기판의 면저항 및 wetting angle을 측정하여 공정에 따른 특성변화를 분석하였다. Saw damage etching 된 기판을 웨이퍼 표면으로부터 particle, 금속 불순물, 유기물 등의 오염을 제거하기 위해 $60{\sim}85^{\circ}C$로 가열된 Ammonia수, 과산화수소수($NH_4OH/H_2O_2/H_2O$), 염산 과산화수소수($HCL/H_2O_2/H_2O$) 및 실온 희석불산(DHF) 중에 기판을 각각 10분 정도씩 침적하여, 각각의 약액 처리 후에 매회 10분 정도씩 순수(DI water)에서 rinse하여 RCA 세정을 진행한 후 HWO 공정을 통해 기판 표면에 얇은 산화막 을 형성시켜 패시베이션 해주었다. HF를 이용하여 자연산화막을 제거시 HWO 공정을 거친 기판은 매끄러운 표면과 패시베이션 영향으로 기판의 소수 반송자 수명이 증가하며, 태양전지 제작시 접촉저항을 감소시켜 효율을 증가 시킬수 있다. HWO 공정은 반응조 안의 DI water 온도와 반응 시간에 따라 life-time을 측정하여 진행하였으며, 이후 PE-CVD법으로 증착된 a-Si:H layer 및 투명전도 산화막, 금속전극을 증착하여 실리콘 이종접합 태양전지를 제작하였다.