• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.539-539
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• 2008

본 논문에서는 투명전도박막의 균일한 표면특성을 확보하기 위해 광역평탄화 공정을 적용하여 투명전도 박막의 표면 거칠기를 연구하였으며 슬러리의 종류에 따른 박막의 연마특성을 연구하였다. 본 실험에서 사용된 ITO 박막은 RF Sputtering에 의해 제작되었고 하부 기판은 석영 Glass가 사용되었다. 광역평탄화를 위한 CMP 공정은 고분자 물질계열의 패드위에 슬러리입자를 공급하고 웨이퍼 캐리어에 하중을 가하며 웨이퍼의 표면을 연마하는 방법으로 가공물을 탄성패드에 누르면서 상대 운동시켜 가공물과 친화력이 우수한 부식액으로 화학적 제거를 함과 동시에 초미립자로 기계적 제거를 하는 것이다. ITO 박막의 평탄화를 위한 공정조건은 Polisher pressure 300 g/$cm^2$, 슬러리 유속 80 ml/min, 플레이튼속도 60 rpm으로 하였다. 위의 조건에 따라 공정을 진행 후 연마특성을 측정하였으며 이때 사용된 슬러리는 산화막에 사용되는 실리카슬러리와 금속연마용 슬러리인 EPL을 사용하였다. 연마율은 실리카 슬러리가 EPL슬러리에 비해 높음을 확인 하였다. CMP 공정에 의해 평탄화를 수행 할 경우 실리카슬러리와 EPL슬러리 모두 CMP전에 비해 돌출된 힐록들이 감소되었음을 알 수 있었다. 비균일도 특성은 모든 슬러리가 양호한 특성을 나타내었다. 평탄화된 박막의 표면과 거칠기 특성은 AFM(XE-200, PSIA Company) 을 이용하여 분석을 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.543-543
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• 2008

반도체 집적회로의 제조 공정 중 CMP 공정이 필수 핵심기술이 되었다. 이처럼 CMP 공정 기술이 다층 배선 구조의 광역 평탄화를 위해서는 매우 효과적이지만 기계적인 연마패드와 화학적인 식각 작용을 하는 슬러리를 이용하여 연마가 진행되므로 공정 결함이 문제시되어 왔다. 그 중에서도, 소모자재의 비용이 CMP 공정비용의 70% 이상을 차지하는 제조단가가 높다는 단점이 있다. 특히 고가의 슬러리가 차지하는 비중이 40% 이상을 넘고 있어, 슬러리 원액의 소모량을 줄이기 위한 연구들이 현재 활발히 연구 중에 있다. 본 논문에서는 새로운 혼합 연마제 슬러리에 대한 CMP 특성을 통해 기존에 상용화된 슬러리의 CMP 특성과 비교 고찰하여 MAS의 우수성을 입증하고, 최적화된 공정기술 연구의 기반으로 활용하고자 실리카 슬러리에 $MnO_2$ 연마제를 혼합하여 연마특성을 비교분석하였고, AFM, EDX, XRD, TEM분석을 통해 그 가능성을 알아보았다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.8 s.173
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• pp.27-33
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• 2005

Polishing pads play an important role in chemical mechanical polishing(CMP) which has recently been recognized at the most effective method to achieve global planarization. In this paper, we have investigated CMP characteristics as a change of groove density of polishing pads. The parameter $(K_n)$ is proposed to estimate groove density of pad. The $K_n$ is defined as groove area divided by pitch area. As the groove density value increased, removal rate increased to some point and then gradually saturated in case of increasing the groove density excessively. In addition Within wafer non-uniformity(WIWNU) worse as groove density increased excessively, although WIWNU improved as groove density increased. Also the uniformity of temperature of pad surface decreased as the groove density increased. It was because that the cooling effect increased as groove density increased. In other words, increasing the groove density which means the apparent contact area of pad has influence on amount of discharge of slurry during polishing process.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.7 s.238
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• pp.983-989
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• 2005

The effects of mechanical parameters on the characteristics of chemical mechanical polishing(CMP) can be directly evaluated by friction force. The piezoelectric quartz sensor for friction force measurement was installed, and friction force could be detected during CMP process. Furthermore, friction energy can be calculated by multiplying relative velocity by integration of the friction force throughout the polishing time. $SiO_2$ slurry for interlayer dielectric(ILD) CMP was used in this experiment to consider the relation of frictional characteristics and polishing results. From this experiment, it is proven that the friction energy is an essential factor of removal rate. Also, the friction force is related to removal amount per unit length(dH/ds) and friction energy has corelation to the removal rate(dH/dt) and process temporature. Moreover, within wafer non-unifornity(WIWNU) is related to coefficient of friction because of the mechanical moment equilibrium. Therefore, the prediction of polishing result would be possible by measuring friction force.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.19 no.3
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• pp.22-28
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• 2020

This paper investigates the effects of retaining ring materials, particularly PPS and PEEK, used in the CMP process, on wafer polishing and ring wear. CMP can be performed using bonded type retaining rings made with PPS or injection molding type retaining rings made with PEEK. In this study, after polishing a wafer with a PPS retaining ring, the average profile height of the wafer was 0.098 ㎛ less than that of the wafer polished with a PEEK retaining ring, implying that PPS retaining rings achieve a higher polishing rate. In addition, the center area of the wafer profile had less deviation and improved flatness after polishing with the PPS ring. These results indicate that a higher polishing rate and smaller profile height deviation can be achieved using retaining rings made with PPS compared to retaining rings made with PEEK. Therefore, with semiconductor circuit patterns becoming finer and wafer sizes becoming larger, the use of PPS in CMP retaining rings can obtain more stable wafer polishing results compared to that of PEEK.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.6
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• pp.145-154
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• 2002

CMP (Chemical mechanical polishing) process was used to control the fine grinding process induced mechanical damage of Cz Silicon wafer. Characterization of mechanical damage was carried out using Nomarski microscope, magic mirror and also using angle lapping and lifetime scanner evaluation after heat treatment. Magic mirror and lifetime scanner were very useful for the residual damage pattern characterization and CMP process was effective on the reduction of fine grinding induced mechanical damage.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.111-111
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• 2008

태양전지는 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜주는 광전 소자로서 구조적으로 단순하고 제조 공정도 비교적 간단하지만, 실용화를 위해서는 비용적인 측면이 많은 걸림돌이 되고 있다. 기존의 실리콘 태양전지는 낮은 광흡수율, 고비용임에도 불구하고 가장 많이 활용되고 있는 태양전지 기술이다. 그러나 태양전지의 경제성 향상과 실용화를 위해서는 기존의 실리콘 태양전지 보다 고효율 및 고신뢰도의 박막형 태양전지의 개발이 필요하다. 박막헝 태양전지의 재료로는 비정질 실리콘, 다결정 실리콘. CIGS, CdTe 등이 있다. 그 중에서도 박막형 태양전지에 광흡수층 물질로는 밴드갭 에너지 (l.4eV 부근), 변환 효율, 경제성 등을 고려했을 때 II-VI족 화합물인 CdTe가 가장 적합한 것으로 각광받고 있다. 하지만 아직까지 실리콘 태양전지에 비해 효율이 많이 떨어지는 단점을 가지고 있기 때문에 효율을 더 끌어올리기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 또한 CMP(chemical mechanical polishing) 공정은 반도체 박막 분야뿐만 아니라 물리, 화학 반응의 기초 연구에도 널리 응용이 되는 기술로써, 시료와 연마 패드 사이의 회전마찰에 의한 기계적 연마와 연마제 (abrasive) 에 의한 화학적 에칭으로 박막 표면을 평탄화하는 기술이다. 본 연구에서는 sputtering 법에 의해 증착된 CdTe 박막에 CMP 공정을 적용하여 표면 특성을 개선한 뒤 태양전지 변환 효율과 직접적인 연관성을 가지고 있는 표면 및 광특성의 변화를 CMP 공정 전과 후로 비교하였다. 표면의 변화를 관찰하기 위해서 AFM(atomic forced microscope) 과 SEM(scanning electron microscopy) 을 이용하였으며, 광특성의 비교를 위해서 흡수율과 PL특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.04b
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• pp.49-49
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• 2009

최근 범세계적인 그린에너지 정책에 관련해 화석연료를 대체할 수 있는 수소, 풍력, 태양광 등의 대체 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 이러한 여러 대체에너지 중에서도 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지에 관한 연구가 집중되고 있다. 태양전지는 구조적으로 단순하고 제조 공정도 비교적 간단하지만, 보다 널리 보급되기 위해서는 경제성 향상이라는 문제점을 해결해야 한다. 이를 위해서는 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 신물질에 대한 연구가 필요하며, 그 중에서도 반도체 기술을 이용한 박막형 태양전지는 기존의 실리콘 태양 전지가 가지고 있는 고비용이라는 문제점을 극복할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 박막형 태양전지의 박막 재료로는 CIGS, CdTe 등이 연구되어지고 있지만, 아직까지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 에너지변환효율이 낮은 이유로 인해 실용화가 많이 이루어지지 못하고 있는 것이 사실이다. 이러한 박막형 태양전지의 재료들 중에서도 CdTe는 이종접합 박막형 태양전지에 흡광층으로 사용되는 것으로 상온에서 1.45eV 정도의 밴드갭(band gap) 에너지를 갖는 II-VI족 화합물반도체로써 태양광 스펙트럼과 잘 맞는 이상적인 밴드랩 에너지와 높은 광흡수도 때문에 박막형 태양전지로 가장 주목을 받고 있다. CdTe 박막의 제조 방법으로는 진공증착법(vacuum evaporation), 전착법(electrodeposition), 스퍼터링법(sputtering) 등이 있지만 본 연구에서는 스퍼터링법을 이용하여 박막을 증착하였다. 이상과 같이 증착된 CdTe 박막을 화학적기계적연마(CMP, chemical mechanical polishing) 공정을 적용시킴으로써, 태양전지의 에너지변환효율에 직접적인 영향을 끼칠 수 있는 CdTe 박막의 물리적, 전기적 특성들의 변화를 연구하기 위한 선행 연구를 진행하였다. 특히 본 연구에서는 CdTe 박막의 화학적 기계적 연마 특성을 분석하여 정규화를 통한 모델링을 수행하였다. 또한 화학적기계적연마 공정 전과 후의 표면 특성을 관찰하기 위해 SEM(scanning electron microscopy)과 AFM(atomic forced microscope)를 이용하였으며, 구조적 특성 관찰을 XRD(X-ray diffraction)를 사용하여 실험을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.272-277
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• 1998

Chemical-Mechanical Polishing (CMP) refers to a material removal process done by rubbing a work piece against a polishing pad under load in the presence of chemically active, abrasive containing slurry. CMP process is a combination of chemical dissolution and mechanical action. The mechanical action of CMP involves tribology. The liquid slurry is trapped between the wafer(work piece) and pad(tooling) forming a lubricating film. For the first step to understand material removal rate of the CMP process, the lubricational analyses were done with commercial 100mm diameter silicon wafers to get nominal clearance of the slurry film, roll and pitch angle at the steady state. For this purpose, we calculate slurry pressure, resultant forces and moments at the steady state in the range of typical industrial polishing conditions.

• Tribology and Lubricants
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• v.15 no.1
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• pp.90-97
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• 1999

Chemical-Mechanical Polishing (CMP) refers to a material removal process done by rubbing a work piece against a polishing pad under load in the presence of chemically active, abrasive containing slurry. CU process is a combination of chemical dissolution and mechanical action. The mechanical action of CMP involves tribology. The liquid slurry is trapped between the wafer (work piece) and pad (tooling) forming a lubricating film. For the first step to understand material removal rate of the CMP process, the lubricational analyses were done with commercial 100mm diameter silicon wafers to get nominal clearance of the slurry film, roll and pitch angle at the steady state. For this purpose, we calculate slurry pressure, resultant forces and moments at the steady state in the range of typical industrial polishing conditions.