• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.5 no.4
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• pp.351-357
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• 1995

The surface layer of the aluminum film reactively ion etched in $CF_4$ plasma was ana alyzed by using XPS. $AlF_3$ which is nonvolatile is formed at the aluminum surface. As the analyzed depth increases, the intensity of the $Al_{2p}$ peak of Al - F bonds decreases while that of a aluminum metallic bond increases. The thickness of the $AlF_x$ surface layer is 50~100 $\AA$ and the deep penetration of fluorine atoms is attributed to the mixing effect by the bombardment of incident particles. For the aluminum oxide film which is etched in $CF_4$ plasma under the same conditions, oxygen atoms are substituted by fluorine atoms to form $$AIF_x$ surface layer, which is m much thinner than that formed on aluminum surface.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.31-31
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• 2011

식각, 증착 등의 플라즈마 활용 공정에서 공정 결과들이 예상치 못한 편차를 보이거나 시간에 따른 공정 결과의 드리프트가 발생하는 등의 문제는 공정 수율 향상 뿐 아니라 공정 결과 생산하게 되는 제품의 성능을 결정짓는다는 점에서 중요하다. 그 결과 공정의 이상이 발생 되는 것을 감지하기 위한 다양한 장치 및 알고리즘들이 등장하고 있으나, 현재 공정 상태 변화를 진단하는 것은 공정 장치에서 발생된 신호 변동을 통계적으로 처리하는 수준에 머무르거나 플라즈마 인자들의 값 자체를 진단하는 정도에 그치고 있다. 본 연구에서는, 향후 물리적 해석을 기반으로 한 공정 진단을 위한 알고리즘을 세우는 것을 목표로 하여 공정 결과에 민감하게 영향을 주는 플라즈마 내부 전자의 열평형 상태의 미세한 변동을 감지하고 이를 통하여 공정 결과에 영향을 주게 되는 장치 내 물리적, 화학적 반응들의 변동 메커니즘을 이해하고자 하였다. 외부에서 감지하기 힘들기 때문에 장치 상태에 변동이 없는 것으로 보이지만 실제로는 변동하고 있는 플라즈마의 미세한 상태 변화를 보여줄 수 있는 물리 인자로는 잦은 충돌로 인하여 빠르게 변동에 대응할 수 있는 전자들의 열평형 특성을 살펴보는 것이 적합하다고 판단하여 광신호를 통해 전자 에너지 분포함수를 진단할 수 있는 모델을 수립하였다. 이 모델의 적용 결과를 활용하면 전자들의 열평형이 주변 가스 종의 반응율 변동에 주게 되는 영향을 해석할 수 있다. 실제로 ICP-Oxide Etcher 장치에서 장치 내벽 오염물질 유입 및 공정 부산물의 장치 내 잔여로 인하여 식각율로 표현되는 공정 결과에 최대 6%의 편차가 발생하게 되는 메커니즘을 해석할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.404-404
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• 2011

앞으로 유연성 태양전지는 빌딩 디자인에 부합하는 태양전지로서 다양하게 활용될 수 있는 매우 유망한 기술 분야이다. 얇은 스테인레스 스틸(SS) 기판은 이러한 유연성 박막태양전지의 기판으로서 중요한 장점을 가지고 있다. 250$^{\circ}C$ 이상의 고온 박막태양전지 제조 공정에서 안정하고, 부식의 염려가 없으며, 또한 기판을 통해 수분, 산소 등이 침투할 수 없기 때문에 패키징이 수월하다. 그러나 SS 기판은 표면 스크래치 등이 전혀 없도록 제조하기 어렵고, 그 위에 무기 박막을 형성할 때 adhesion 특성이 나쁜 어려움이 있다. 본 연구에서는 SS 기판 표면을 단시간 식각하거나, 졸겔 방법으로 SiO2, Al2O3의 조성을 변화시키면서 막을 형성하여 adhesion특성 변화를 연구하였다. 또한 SS 기판 처리 조건에 따라 박막태양전지 기판으로서 중요한 특성인 표면 거침도에 따른 가시광선 산란 정도를 SS 기판 상에 금속, 투명전극을 형성하여 분석하였다. 기판을 식각해서 표면을 개질하고 그 위에 Al 박막을 증착한 후 반사도를 측정하였을 때, 식각 시간을 30초에서 3분으로 증가시킴에 따라 total reflectance는 75.7%에서 66.5%로 감소한 반면, diffuse reflectance는 1.1%에서 44.8%로 증가하였다. 이러한 diffuse reflectance의 증가는 박막 태양전지의 효율을 향상시킬 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.6
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• pp.555-559
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• 2008

Junction temperature of quantum dot laser diodes is investigated by utilizing forward voltage-temperature method. In the case of ridge type laser diodes with deep mesa the increasing rate of junction temperature to current is about 0.05 K/mA, while in the case of shallow mesa the increasing rate is about 0.07 K/mA. It is explained that the relatively low increasing rate in the deep mesa results from the heat expansion to the lateral direction of mesa.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.244.2-244.2
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• 2013

Contact Pattern을 Plasma Etching을 통해 Pattering 공정을 진행함에 있어서 Plasma 내에 존재하는 High Energy Ion 들의 Bombardment 에 의해, Contact Bottom 의 Silicon Lattice Atom 들은 Physical 한 Damage를 받아 Electron 의 흐름을 방해하게 되어, Resistance를 증가시키게 된다. 또한 Etchant 로 사용되는 Fluorine 과 Chlorine Atom 들은, Contact Bottom 에 Contamination 으로 작용하게 되어, 후속 Contact 공정을 진행하면서 증착되는 Ti 나 Co Layer 와 Si 이 반응하는 것을 방해하여 Ohmic Contact을 형성하기 위한 Silicide Layer를 형성하지 못하도록 만든다. High Aspect Ratio Contact (HARC) Etching 을 진행하면서 Contact Profile을 Vertical 하게 형성하기 위하여 Bias Power를 증가하여 사용하게 되는데, 이로부터 Contact Bottom에서 발생하는 Etchant 로 인한 Damage 는 더욱 더 증가하게 된다. 이 Damage Layer를 추가적인 Secondary Damage 없이 제거하기 위하여 본 연구에서는 원자층 식각방법(Atomic Layer Etching Technique)을 사용하였다. 실험에 사용된 원자층 식각방법을 이용하여, Damage 가 발생한 Si Layer를 Secondary Damage 없이 효과적으로 Control 하여 제거할 수 있음을 확인하였으며, 30 nm Deep Contact Bottom 에서 Damage 가 제거될 수 있음을 확인하였다. XPS 와 Depth SIMS Data를 이용하여 상기 실험 결과를 확인하였으며, SEM Profile 분석을 통하여, Damage 제거 결과 및 Profile 변화 여부를 확인하였으며, 4 Point Prove 결과를 통하여 결과적으로 Resistance 가 개선되는 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.18-18
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• 2008

3차원 패키징 System In Package (SIP)구조에서 Chip to Chip 단위 Interconnection 역할을 하는 Through Silicon Via(TSV)를 형성하기 위하여 Pulsating RF bias가 장착된 Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용하였다. 이 Pulsating 플라즈마 공정 방법은 주기적인 펄스($50{\sim}500Hz$)와 듀티($20{\sim}99%$) cycle 조절이 가능하며, 플라즈마 에칭특성에 영향을 주는 플라즈마즈마 발생 On/Off타임을 조절할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 발생 Off일 경우에는 이온(SFx+, O+)과 래디컬(SF*, F*, O*)의 농도 및 활성도를 급격하게 줄이는 효과를 얻을 수가 있는데, 이러한 효과는 식각 에칭시, 이온폭격의 손상을 급격하게 줄일 수 있으며, 실리콘 표면과 래디컬의 화학적 반응을 조절하여 에칭 측벽 식각 보호막 (SiOxFy : Silicon- Oxy- Fluoride)을 형성하는데 영향을 미친다. 그리고, TSV 형성에 있어서 큰 문제점으로 지적되고 있는 언더컷과 수평에칭 (Horizontal etching)을 개선하기 위한 방법으로, Black-Siphenomenon을 이번 실험에 적용하였다. 이 Black-Si phenomenon은 Bare Si샘플을 이용하여, 언더컷(Undercut) 및 수평 에칭 (Horizontal etching)이 최소화 되는 공정 조건을 간편하게 평가 할 수 있는 방법으로써, 에칭 조건 및 비율을 최적화하는 데 효율적이었다. 결과적으로, Pulsating RF bias가 장착된 Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용한 에칭실험은 펄스 주파수($50{\sim}500Hz$)와 듀티($20{\sim}99%$) cycle 조절이 가능하여, 이온(SFx+, O+)과 래디컬(SF*, F*, O*)의 농도와 활성화를 조절 하는데 효과적이었으며, Through Silicon Via (TSV)를 형성 하는데 있어서 Black-Si phenomenon 적용은 기존의 Continuous 플라즈마 식각 결과보다 향상된 에칭 조건 및 에칭 프로파일 결과를 얻는데 효과적이었다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.14 no.5
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• pp.871-876
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• 2019

We fabricated concave optical fiber tips using hydrofluoric acid solution and photothermal effect induced by $1.55{\mu}m$ wavelength laser applied to an optical fiber. The radius of curvature of the concave optical fiber tips fabricated with different applied laser power, etching time, and concentration of hydrofluoric acid was measured with an optical microscope. Then, we analyzed how the radius of curvature changes for those three variables. In addition, the reliability of the measurement method using a microscope was verified through a free spectral range(FSR) and a scanning electron microscope(SEM). Through this paper, the radius of curvature can be adjusted by the variables of the fabrication process of concave optical fiber tips; thus, it is overcoming the limitations of conventional optical fiber etching methods using hydrofluoric acid solutions.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.2
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• pp.41-47
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• 1999

In this paper, we report 3D-simulations of a plasma etching process by employing cell-removal algorithm takes into account the mask shadow effect os well as spillover errors. The developed simulator haas an input interface to take not only an analytic form but a Monte Carlo distribution of the ions. The graphic user interface(GUI) was also built into the simulator for UNIX environment. To demonstrate the capability of 3D-SURFILER(SURface proFILER), we have simulated for a typical contact hole structure with 36,000($30{\times}40{\times}30$) cells, which takes about 20 minutes with 10 Mbytes memory on sun ultra sparc 1. as an exemplary case, we calculated the etch profile during the reactive ion etching(RIE) of a contact hole wherein the aspect ratio is 1.57. Furthermore, we also simulated the dependence of a damage parameter and the evolution of topography as a function of the chamber pressure and the incident ion flux.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.121.1-121.1
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• 2011

현재 상용화되고 있는 단결정 실리콘 태양전지는 알루미늄 페이스트를 이용하여 후면의 전 영역에 전계를 형성한다. 최근에는 고효율을 얻기 위하여 후면에 패시베이션 효과와 장파장에 대한 반사도를 증가 시키는 SiNx막을 증착 후, 국부적으로 전계를 형성하는 국부 후면 전극(Local back surface field)기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 전면만 텍스쳐 된 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)를 이용하여 전,후면에 SiNx를 증착 하였고 후면의 국부적인 전극 패턴 형성을 위하여 SiNx 식각용 페이스트를 사용한 스크린 프린팅 기술을 이용하였다. 스크린 프린팅을 이용하여 패턴이 형성된 후면에 알루미늄을 인쇄 한 후 Rapid Thermal Process(RTP)를 이용하여 소성 공정 조건을 변화시켰다. 소성 조건 동안 형성되는 후면 전계층은 peak 온도와 승온속도, 냉각 속도에 따라 형상이나 특성이 변화하기 때문에 소성 조건을 변화시키며 국부적 후면 전계 형성의 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 패이스트를 이용하여 SiNx를 식각 후 광학 현미경(Optical Microscopy)을 사용하여 SiNx의 식각 유무를 살펴보았고, RTP로 형성된 국부 전계층의 형성 두께, 주변 부분의 형상을 살피기 위해 도핑 영역을 혼합수용액으로 식각하여 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 관찰 하였다. 또한 후면의 특성을 살펴보기 위해 분광 광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)를 사용하여 후면 SiNx층의 유무에 따른 반사도를 비교, 측정 하였다.