Thermal displacement minimization of an oxide target for bonding process by finite element analysis and optimal design

In this research, design optimization was investigated using the finite element analysis and the optimal design technique based on the PQRSM algorithm to minimize the thermal deformation of IGZO oxide in a target module in which IGZO oxide and a copper backplate are bonded to each other. In order to apply the optimal design technique in conjunction with finite element analysis, the x-coordinate of lower supports and upper fixed boards used as design valuables, and the optimal design was performed to minimize the thermal displacement of IGZO materials as the objective function. After the optimization process, the thermal displacement within IGZO oxide could be reduced to 42 % comparing with the initial model. The result is thought to be useful in the industry as it can reduce the thermal deformation of target oxides materials only by changing the position of the subsidiary materials during the bonding process.

유한요소해석과 최적설계 기법을 활용한 증착용 산화물타겟 접합공정에서의 열 변형 최소화 연구

본 연구에서는 유한요소 해석과 PQRSM 알고리즘 기반의 최적설계 기법을 활용하여 IGZO 산화물 타겟과 구리백플레이트가 서로 접합되어 있는 타겟 모듈에서 IGZO 산화물의 열변형을 최소화할 수 있는 방법에 대해 고찰했다. 3차원 유한요소 해석 결과 고온에서 IGZO와 구리 백플레이트의 접합 이후 냉각될 때 IGZO 산화물의 열변형은 최대 0.161 mm로 예측되었다. 유한요소 해석을 연동한 최적설계기법을 적용하기 위해 타겟 모듈을 냉각할 때 사용하는 하부받침대와 상부고정대의 위치를 설계변수화하여 목적함수인 IGZO의 열변형이 최소화되도록 최적설계를 수행했고, 그 결과 IGZO 산화물의 열변형을 최대 42 % 감소시킬 수 있었다. 이는 타겟을 구성하는 주재료와 구조 변경 없이 공정 중에 사용되는 부재료의 위치 변경만으로도 산화물의 열변형을 감소시킬 수 있어 산업계에 유용할 것으로 사료된다.