• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.93.2-93.2
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• 2018

최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.373-375
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• 2011

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.2 no.4
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• pp.37-40
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• 2003

We have studied micro-machining technologies to fabricate parts and sensors used in the semiconductor equipment. The studies were based on the silicon integrated circuit processes, and composed of the anisotropic etching of single crystal silicon to fabricate a membrane structure for hot and cold junctions in the infrared absorber. KOH and TMAH were used as etching solutions for the anisotropic wet etching for membrane structure formation. The etching characteristic was observed for the each solution, and etching rate was measured depending upon the temperature and concentration of the etching solution. The different characteristics were observed according to pattern directions and etchant concentration. The pattern was made to incline $45^{\circ}$ on the primary flat, and optimum etching property was obtained in the case of 30 wt% and $90^{\circ}C$ of KOH etching solution for the formation of the membrane structure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.701-701
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• 2013

표면조직화는 입사되는 빛의 반사를 줄이고 태양전지 내부에서 빛의 이동거리를 길게하여 효율을 향상시키는 중요한 요소가 된다. 결정질 실리콘 표면 조직화에서 일반적으로 알카리 습식 식각이 많이 사용되며 이 식각 방법으로 반사도를 400~1000 nm의 파장에서 평균 11%까지 줄일 수 있다. 본 논문에서는 빛의 반사를 더 줄여 단락전류를 향상 시키기 위해 기존 NaOH를 이용한 표면 조직화를 수행한 후에 반응성 이온 식각 공정을 적용하는 2단계 표면 조직화 공정을 최적화 하였다. 먼저 NaOH 2%, IPA 7.5%용액에서 $80^{\circ}C$ 유지하면서 35분간 식각을 한 후에 ICP 장치에서 SF6/O2 비율 1:1, 공정 압력 25 mTorr, 시간 200 s로 고정하고 RF 파워를 25~200 W로 변화를 주면서 실험 하였다. 그 결과 마이크로 크기의 피라미드 위에 나노 크기의 피라미드를 형성할 수 있었으며 400~1,000 nm 파장에서 평균 4.96%까지 반사도를 낮출 수 있었다. 기존 알카리 식각 공정에 비해 반사도가 많이 낮아지게 되어 입사되는 빛의 양이 증가함으로서 단락전류가 증가하고 효율이 향상될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05a
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• pp.347-350
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• 2011

본 논문에서는 습식식각 설비의 Process 동작 간에 발생되는 설비의 비 가동 시간을 최소화하여 Throughput을 향상시키기 위하여 Monitoring 한 결과 Recipe 변경, 액 교환 발생, Tact 변경 등의 공정간 조건에 따라 대기시간이 발생(생산 지연시간 발생) 하는 것을 확인 하고 이를 개선하기 위한 연구이다. 연구 방법으로, Recipe Data 적용 시점을 약액 구간 처리 완료 시점에서 후속 기판이 대기하지 않고 연속 투입을 실시, Chamber Drain과 약액 Tank 전환이 동시에 이루어지고 액 교환 동작 중 Pump Spray의 연속성을 유지하는 무정지 액 교환 Sequence 적용, Tact 적용 시점을 전 기판 배출 확인 후 실시하는 것을 약액 구간 처리 완료 후 적용의 3가지 방법을 6시그마의 DMAIC 기법을 활용하였다. 연구 결과 개선 전 비 가동 시간이 설비 대당 1일 28분 시그마 Level 3.40 이었던 것을 개선 후 설비 대당 1일 17분 시그마 Level 5.3 으로 개선됨을 확인 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.11a
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• pp.57-58
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• 2007

본 연구에서는 실리콘 식각 공정 중 하나인 BOSCH 공정 이후 문제가 되는 scallops를 후처리 공정인 RCA 클리닝 공정, KOH와 IPA를 이용한 습식식각 공정을 이용하여 제거하는 방법을 개발하였다. 또한 Via-Hole 에칭 공정이후 전기적 절연을 위해 측벽에 증착된 TEOS 표면에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1997.05a
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• pp.26-26
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• 1997

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.64.2-64.2
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• 2012

전자산업에서 소자를 제작하는 핵심공정으로써, 패턴을 형성하는 방식은 식각 마스크를 통해 이루어진다. 공정 순서는 원하는 물질을 증착한 후 사진공정 (photolithograpy)을 통하여 원하는 패턴의 감광제 식각마스크 (etch mask)를 형성하게 된다. 이후, 습식식각이나 건식식각을 통하여 물질의 불필요한 부분을 제거한 후 최종적으로 감광제 식각마스크를 제거하여 원하는 물질의 패턴을 얻게 된다. 최근에 소개된 잉크젯 프린팅 기술 (inkjet printing technology)은 나노 잉크를 이용하여 사진공정과 식각공정을 이용하지 않고, 직접 나노잉크를 분사하여 패턴을 형성하는 방법으로, 패터닝 공정을 단순화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 각종 전자 산업의 환경오염물을 획기적으로 줄일 수 있는 친환경기술이다. 특히, OLED, O-TFT, RF-ID, PCB 분야 등 다양한 전자산업분야의 제조기술로서 응용하고자, 전도성 폴리머나 실버 (silver) 나노파티클 잉크를 이용한 전도성 라인 패터닝 (line patterning)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 강연에서는 친환경 생산공정기술 측면에서의 잉크젯기술을 분석하고, 기술의 구성요소, 응용분야, 기술 동향에 관해서 소개하고, 또한 현재 한국생산기술연구원에 진행하고 있는 잉크젯 프린팅 기술 기반의 인쇄전자 분야에 관한 내용을 소개한다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.11 no.4 s.33
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• pp.81-86
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• 2004

A new method to improve the wet etching characteristics is described. The anisotropic wet-etching of (100) Si with megasonic wave has been studied in KOH solution. Etching characteristics of p-type (100) 6 inch Si have been explored with and without megasonic irradiation. It has been observed that megasonic irradiation improves the characteristics of wet etching such as an etch uniformity and surface roughness. The etching uniformity on the whole wafer with and without megasonic irradiation were less than ${\pm}1\%$ and more than $20\%$, respectively. The initial root-mean-square roughness($R_{rms}$) of single crystal silicon is 0.23 nm. It has been reported that the roughnesses with magnetic stirring and ultrasonic agitation were 566 nm and 66 nm, respectively. Comparing with the results, etching with megasonic irradiation achieved the Rrms of 1.7 nm on the surface after the $37{\mu}m$ of etching depth. Wet etching of silicon with megasonic irradiation can maintain nearly the original surface roughness after etching process. The results have verified that the megasonic irradiation is an effective way to improve the etching characteristics such as etch uniformity and surface roughness.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.58 no.3
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• pp.474-479
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• 2020

The etching solution for slimming of glass substrates was manufactured and HF was used as the main ingredient of wet etching solutions. Various types of strong acids such as HCl, HNO₃, H₂SO₄, amino acids and carboxylic acids such as citric acid, and etched solutions, respectively, were used to measure the etching rates and changes in surface shape of the glass. Regardless of the type of strong acids, the etching rate of the glass increased linearly as the added amount increased, and the sludge removal effect of the glass surface was also shown. The etching solution containing HCl showed more efficient results than other strong acids in the etching rate and the effect of removing sludge. The addition of carboxylic acid did not significantly affect the variation of etching rate, but had the effect of removing sludge. However, if amino acids were added, changes in etching rate and sludge removal were not significant.