• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2010

최근에 환경 오염과 화석 에너지의 고갈 문제를 해결하기 위하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지 연구에서 가장 이슈가 되는 부분은 저가격화와 고효율이다. 상용화 되어 있는 대부분의 태양전지는 단결정 실리콘 웨이퍼와 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 실리콘 웨이퍼의 원자재 가격을 낮추는 방법에는 한계가 있기 때문에 태양전지 제작 공정에서 공정 단가를 낮추는 방법이 많이 연구되고 있고, 실리콘 웨이퍼가 가지는 재료의 특성상 화합물을 이용한 태양전지 보다 낮은 효율을 가질 수밖에 없기 때문에 반도체 소자 공정을 응용하여 실리콘 웨이퍼 기판에서 고효율을 얻는 방법으로 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 태양전지 cell 상부에 AG(anti-glare)를 가지는 유리 기판을 형성하여 낮은 단가로 태양전지 cell의 효율을 향상시키기 위한 연구를 진행 하였다. 태양전지 cell 상부에 AG를 가지는 유리 기판을 형성하게 되면 태양의 위도가 낮아 표면에서 대부분 반사되는 태양광을 태양전지 cell에서 광기전력효과가 일어나게 하여 효율을 향상시킨다. 이때 사용한 micro blaster 공정은 고속의 입자가 재료를 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압 축응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어지는 기계적 건식 식각 공정 기술이라 할 수 있다. 먼저 유리 기판에 마이크로 블라스터 장비를 이용하여 AG를 형성한다. AG는 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 유리 기판 표면에서의 광학적 특성 및 구조적 특성에 관하여 분석하였다. 일반적인 태양전지 cell 제작 공정에 따라 cell을 제작 한후 AG 유리 기판을 상부에 형성시키고 솔라시뮬레이터를 이용하여 효율을 측정하였다. 이때 솔라시뮬레이터의 광원이 고정되어 있기 때문에 태양전지 cell에 기울기를 주어 태양의 위도 변화에 대해 간접적으로 측정하였다. AG 유리 기판이 태양전지 cell 상부에 형성 되었을 때와 없을 때를 각각 비교하여 AG 유리 기판이 형성된 태양전지 cell에서의 효율 향상을 확인하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2022년도 춘계학술발표대회
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• pp.477-480
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• 2022

반도체 성능 향상으로 신호를 전달하는 회로의 단위가 마이크로 미터에서 나노미터로 미세화되어 선폭(linewidth)이 점점 좁아지고 있다. 이러한 변화는 검출해야 할 불량의 크기가 작아지고, 정상 공정상태와 비정상 공정상태의 차이도 상대적으로 감소되어, 공정오차 및 공정조건의 허용범위가 축소되었음을 의미한다. 따라서 검출해야 할 이상징후 탐지가 더욱 어렵게 되어, 높은 정밀도와 해상도를 갖는 검사공정이 요구되고 있다. 이러한 이유로, 미세 공정변화를 파악할 수 있는 신규 검사 및 계측 공정이 추가되어 TAT(Turn-around Time)가 증가하게 되었고, 웨이퍼가 가공되어 완제품까지 도달하는데 필요한 공정시간이 증가하여 제조원가 상승의 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 웨이퍼의 검계측 데이터가 아닌, 제조공정 과정에서 발생하는 다양한 센서 및 장비 데이터를 기반으로 웨이퍼 제조 결과가 양품인지 그렇지 않으면 불량인지 구별할 수 있는 가상계측 모델을 제안한다. 기계학습의 여러 알고리즘 중에서 다양한 장점을 갖는 XGBoost 알고리즘을 이용하여 예측모델을 구축하였고, 데이터 전처리(data-preprocessing), 주요변수 추출(feature selection), 모델 구축(model design), 모델 평가(model evaluation)의 순서로 연구를 수행하였다. 결과적으로 약 94% 이상의 정확성을 갖는 모형을 구축하는데 성공하였으나 더욱 높은 정확성을 확보하기 위해서는 반도체 공정과 관련된 Domain Knowledge 를 반영한 모델구축과 같은 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.184-184
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• 2015

주석-은 합금 도금액은 반도체 웨이퍼 패키지 공정에 사용되어지고 있으며, 기존의 저속 주석-은 합금 도금액 대비 개발된 고속 주석-은 합금 도금액은 10ASD 이상에서 안정된 사용이 가능하고 기존의 주석-은 합금에 비해 생산효율을 증가의 목표를 가지고 개발을 진행하게 되었다. 웨이퍼 도금 평가를 통해 범프 두께가 균일하고, 표면 형상이 균일한 약품임을 검증하였으며, 액관리가 편하고, Sn과 Ag의 석출 비율도 관리 가능한 제품을 개발하였다.

• 한국빅데이터학회지
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• 제4권2호
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• pp.61-71
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• 2019

반도체 웨이퍼의 표면을 연마하여 평탄화하는 Chemical Mechanical Planarization(CMP) 공정은 다양한 화학물질과 물리적인 기계장치에 의한 작용을 받기 때문에 공정을 안정적으로 관리하기 힘들다. CMP 공정에서 품질 지표로는 Material Removal Rate(MRR)를 많이 사용하고, CMP 공정의 안정적 관리를 위해서는 MRR을 예측하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 머신러닝 기법들을 이용하여 CMP 공정에서 수집된 시계열 센서 데이터를 분석하여 MRR을 예측하는 모형과 공정 품질을 해석하기 위한 분류 모형을 개발한다. 나아가 분류 결과를 분석하여, CMP 공정 품질에 영향을 미치는 유의미한 변수를 파악하고 고품질을 유지하기 위한 공정 조건을 설명한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1979-1981
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• 2002

새로운 방식의 일체형 flexible sensor module을 제작하였다. MEMS공정을 이용하여 제작된이 센서 모듈은 배선기판은 물론 strain sensor 역시 임의의 곡면에 실장을 위해 자유로운 굽힘이 가능하도록 제작되었다. 실리콘웨이퍼에 구현된 piezoresistor 스트레인 센서는 release-etch 방법을 통해 웨이퍼로부터 분리되어, 폴리이미드를 기판으로 하는 Flexible Sensor Array Module로 완성되었다. 소자와 기판을 따로 제작한 후 조립하는 기존의 방식에 비해, 웨이퍼 위에서 flexible 기판을 형성하여 수율이 높고 사진공정의 정밀도를 그대로 보전한 기판과 센서 어레이의 패키징이 가능하였으며, 칩을 기판에 실장하기 위한 정밀한 조립공정도 불필요하였다. 폴리이미드 기판은 전기도금을 통해 회로를 구성하여 1단계 패키징 (die to chip carrier)과 2단계 패키징 (chip to substrate)을 웨이퍼 레벨에서 완성하였다. 마지막으로 불산 용액을 통해 희생층을 제거함으로서 웨이퍼로 부터 센서어레이 모듈을 분리 하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.38.2-38.2
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• 2009

마이크로노즐은 우주공간에서 인공위성의 자세를 바로잡는 데 필요한 마이크로 로켓에 들어가는 필수적인 부품이다. 마이크로 노즐은 또한 나노입자 적층 시스템(nano-particle deposition system, NPDS)에 들어갈 수 있다. NPDS는 세라믹 또는 금속 나노분말 입자를 노즐을 통해 초음속으로 가속시킨 뒤 상온에서 이를 기판에 적층시키는 새로운 시스템이다. 본 연구의 목표는 NPDS에 쓰이는 노즐을 일반적인 반도체 공정을 이용하여 마이크론 스케일의 목을 갖도록 한 마이크로노즐을 제작하는 데 있다. 보쉬 공정은 이러한 마이크로노즐을 제작하는데 필수적인 공정으로, 유도결합플라즈마를 이용해 실리콘 웨이퍼를 식각시키는 기술을 말한다. 보쉬 공정에 사용되는 플라즈마 기체는 $SF_6$와 $C_4F_8$인데, 이 두 가지 기체를 번갈아가면서 사용하여 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하는 것이 그 특징이다. 보쉬 공정에는 다양한 변수가 존재하며 이를 적절히 통제하면 마이크로노즐에 적합한 프로파일을 실리콘 웨이퍼 내에 형성시킬 수 있다. 본 연구에서는 보쉬 공정을 이용하여 3차원 마이크로 노즐을 제작하였다. 기존에 반응성이온식각(deep reactive ion etching, DRIE) 공정을 통해 마이크로노즐을 제작한 사례가 많이 보고되었지만 이들은 모두 2차원적으로 마이크로노즐을 제작하였다. 2차원적으로 제작한 마이크로노즐은 마이크로 로켓에 주로 사용되었지만, 초음속으로 가속된 분말이 노즐의 형상으로 인한 유체 흐름의 불안정성 때문에 NPDS에서는 오래도록 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 마이크로노즐을 3차원 형상으로 제작함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.482.1-482.1
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• 2014

고효율 셀 및 생산 단가 절감은 결정질 실리콘 태양전지에서 가장 중요시되고 있는 이슈이다. 그 중 박형 실리콘 웨이퍼를 사용하는 공정은 고효율 및 생산단가의 절감을 만족시킬수 있는 방안으로 개발되고 있으며, 전면 전극 재료인 Ag를 다른 금속 재료로 대체하는 방법 또한 단가 절감을 위한 방안으로 연구가 진행 중이다. 하지만 박형 웨이퍼를 기존 공정에 적용할 시 전후면 전극 형성을 위한 고온의 소성 공정 때문에 웨이퍼의 휨 현상이 문제가 되고 있다. Cu 금속 분말의 저온 분사법을 결정질 실리콘 태양전지 전면전극 형성에 적용할 경우, 박형 실리콘 웨이퍼에 적용하는 문제와 Ag 전극의 대체 전극 사용 문제를 동시에 해결할 수 있는 대안이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 Cold spray법을 사용하여 결정질 실리콘 태양전지 에미터 위에 Cu 전면 전극을 형성하였으며 반복되는 증착 횟수에 따른 전기적 특성 및 형상학적 특성 등을 평가하였다. 전극 형성 전의 Cu 분말 크기는 1~10 마이크론 이었으며, 주사전자현미경을 이용하여 전극의 형상 및 종횡비를 측정하였다. 또한 transfer length method (TLM) 패턴을 실리콘 웨이퍼 표면에 형성하여 접촉 저항 특성 및 전극의 비저항을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.43-50
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• 2012

태양전지 제조공정 중 잉곳의 절삭공정 후 진행되는 태양광 실리콘 웨이퍼 세정에 관한 연구를 수행하였다. 태양광 실리콘 웨이퍼는 잉곳의 생산방법에 따라 단결정과 다결정 웨이퍼로 분류되고, 절삭 방법에 따라서는 슬러리로 절삭한 웨이퍼와 다이아몬드 와이어로 절삭한 웨이퍼로 구분할 수 있으며, 이의 방법들에 따라 웨이퍼 표면과 오염원이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 세정대상물에 따라 오염원과 웨이퍼 표면의 특성을 관찰하였고 적합한 세정제를 개발하여 물성 및 세정성을 평가하여 적용성을 확인하고자 하였다. 개발된 세정제로 세정한 웨이퍼는 XPS 분석결과 잔류 오염물질이 관찰되지 않았으며, 표면조직화 후 균일한 패턴을 형성함을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 세정제를 웨이퍼 생산현장에서 테스트를 진행하여 기존 세정제보다 우수한 세정결과를 확보하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.55-61
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• 2009

본 연구는 웨이퍼 다이싱 공정의 가공정보들을 수집하여 실시간으로 관리하는 생산시점의 정보관리시스템에 대한 연구이다. 개발한 시스템은 POP용 단말기, 라인 컨트롤러 및 네트웍으로 구성된다. LAN은 상위관리시스템을 연결하며, RS485 네트웍은 하위시스템인 라인 컨트롤러와 단말기를 연결한다. 라인 컨트롤러는 POP 단말기와 서버를 연결하기 위해 사용된다. 웨이퍼의 실시간 가공정보는 기계, 제품, 작업자의 정보발생원들로부터 얻고, 이들은 최적절삭조건을 계산하기 위하여 사용된다. 수집된 정보는 절삭속도, 순수의 여부, 처리 중인 블레이드의 누적 절삭량 및 불량 웨이퍼의 수이다. 상위시스템의 생산계획정보는 웨이퍼 가공공정의 관리를 위해서 현장에 전달되며, 생산결과정보는 현장에서 수집하여 서버로 전달되고 필요한 형태로 정보가 가공되어 공정관리용 정보로 사용된다. 개발한 시스템을 반도체 웨이퍼 가공공정에 적용한 결과, 생산진전상태, 각 기계에 대한 작업시간 및 비작업시간의 해석 및 웨이퍼 불량률의 해석이 가능하며, 이들은 다이싱 공정의 품질 및 생산성 향상을 위한 생산공정 관리정보로 활용할 수 있을 것이다.