• Title/Summary/Keyword: micro blaster

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반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 micro blaster 식각 특성

  • Kim, Dong-Hyeon;Gang, Tae-Uk;Kim, Sang-Won;Gong, Dae-Yeong;Seo, Chang-Taek;Kim, Bong-Hwan;Jo, Chan-Seop;Lee, Jong-Hyeon
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.245-245
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    • 2010
  • 최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

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Etching Characteristics of Micro Blaster for MEMS Applications (MEMS 공정에 적용하기 위한 마이크로 블라스터 식각 특성)

  • Cho, Chan-Seob;Bae, Ig-Soon;Lee, Jong-Hyun
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.20 no.3
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    • pp.187-192
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    • 2011
  • Abrasive blaster is similar to sand blaster, and effectively removes hard and brittle materials. Exiting abrasive blaster has applied to rough working such as deburring and rough finishing. As the need for machining of ceramics, semiconductor, electronic devices and LCD are increasing, micro abrasive blaster was developed, and became the inevitable technique to micromachining. This paper describes the performance of the micro blaster in MEMS process of glass and succeed in domestically producing complete micro blaster. Diameter of hole and width of line in this etching is 100 ${\mu}m$ ~ 1000 ${\mu}m$. Experimental results showed good performance in micro channel and hole in glass wafer. Therefore, this micro blaster could be effectively applied to the micro machining of semiconductor, micro PCR chip.

Micro blaster를 이용한 태양전지용 재생웨이퍼의 표면 개선에 관한 연구

  • Lee, Yun-Ho;Jeong, Dong-Geon;Jo, Jun-Hwan;Gong, Dae-Yeong;Seo, Chang-Taek;Jo, Chan-Seop;Lee, Jong-Hyeon
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.293-293
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    • 2010
  • 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. 챔버 내에 압축된 공기나 가스에 의해 가속된 미세 파우더들이 재료와 충돌하면서 식각하는 기계적 건식 식각 공정 기술이라고 할 수 있는 micro blaster 공정을 이용하면 기존 재생공정보다 낮은 재처리 비용과 간단한 공정으로 재생웨이퍼를 제작할 수 있다. 하지만 이러한 micro blaster 공정은 식각 후 표면에 많은 particle과 crack을 형성시켜 태양전지용으로 사용하기에 단점을 가진다. 본 연구에서는 이러한 micro blaster를 이용한 태양전지용 재생 웨이퍼를 제작하기 위해 폐 실리콘 웨이퍼의 표면 물질을 식각하고, 식각 후 충돌에 의해 발생된 표면의 particle과 crack을 DRE(Damage Remove Etching)공정으로 제거하는 연구를 진행 하였다. 먼저 폐 실리콘 웨이퍼와 같은 표면을 형성하기 위하여 시편 표면에 각각 Al($2000{\AA}$), $Si_3N_4(3000{\AA})$, $SiO_2(1{\mu}m)$, AZ1512($1{\mu}m$)을 형성하고 micro blaster의 파우더 크기, 압력, 스캔 속도 등의 공정 조건에 따라 폐 실리콘 웨이퍼 표면 물질을 식각하였다. 식각 후 폐 실리콘 웨이퍼의 식각된 깊이와 표면 물질 잔량을 측정하고, 폐 실리콘 웨이퍼의 표면에 particle과 crack, 요철이 형성되어 있는지를 확인하였다. 그 결과 폐 실리콘 웨이퍼에 형성된 물질의 두께 이상으로 식각되었으며, 표면 물질의 잔량이 남아 있지 않았고, 표면에 많은 particle과 crack, 요철이 형성되었다. 표면에 형성된 요철은 유지하면서 많은 particle과 crack을 제거하기 위하여 micro blaster공정 후 DRE 공정으로 표면 개선이 필요하였다. 이때 남겨진 요철은 입사광량을 증가시키고, 표면 반사율을 감소시켜 태양전지내의 흡수하는 빛의 양을 증가시키는 태양전지 texturing 공정 효과로 작용하게 된다. 표면에 남은 particle과 crack을 완전히 제거하면서 요철은 유지할 수 있게 HNA 용액의 농도와 시간에 따른 식각 정도를 측정하였다. DRE 공정 후 표면 particle과 crack이 완전히 제거되어 표면이 개선됨을 확인하였다. Micro blaster를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼의 표면을 식각하고, DRE공정으로 표면을 개선함으로써 태양전지용 기판으로의 재생 가능성을 확인하였다.

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Two Step Surface Texturing of Silicon Wafers using Micro Blaster (마이크로 블라스터를 이용한 실리콘 웨이퍼의 2단계 표면 텍스쳐링)

  • Cho, Chan-Seob;Jung, Sang-Hoon
    • Journal of the Semiconductor & Display Technology
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    • v.9 no.3
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    • pp.5-9
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    • 2010
  • Recently, the important issues of solar cell are low cost and high efficiency. Making low cost and high efficiency solar cell, there are many effects to development of inexpensive wafer, simplify process and improve optical, electrical properties. In this the study, the 2 step texturing method using micro blaster was developed to decrease reflection of incident lights. Air bridge electrode structure is suggested to expand the effective surface area and decrease the series resistance of finger electrode. The effects of 1 step texturing and 2 step texturing by micro blaster are compared. Reflectance of 1 step and 2 step texturing are measured 28.7% and 25.5%, respectively. The reflectance of 2 step texturing sample is lower about 3.2% than 1 step textured sample.

마이크로 블라스터를 이용한 태양전지용 재생웨이퍼에 관한 연구

  • Lee, Yun-Ho;Gong, Dae-Yeong;Jeong, Sang-Hun;Kim, Sang-Won;Kim, Dong-Hyeon;Seo, Chang-Taek;Jo, Chan-Seop;Lee, Jong-Hyeon
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.276-276
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    • 2009
  • Solar cells has been studied mainly the high efficiency and lower prices. Using recycling wafer as a way to realize their money in it, there is a way to manufacture a solar cell substrate. How to play the recycling wafer, CMP(Chemical Mechanical Polishing) and remelting process is the complex and the expensive equipment. However, using the Micro-Blaster, the process easier, and cheaper prices. Micro-Blaster confirmed that the remaining amount of material left after the process recycling wafer surface.

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A study on improving the surface morphology of recycled wafer forsolar cells using micro_blaster (Micro blaster를 이용한 태양전지용 재생웨이퍼의 표면 개선에 관한 연구)

  • Lee, Youn-Ho;Jo, Jun-Hwan;Kim, Sang-Won;Kong, Dae-Young;Seo, Chang-Taeg;Cho, Chan-Seob;Lee, Jong-Hyun
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.19 no.4
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    • pp.291-296
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    • 2010
  • Recently, recycling method of waste wafer has been an area of solar cell to cut costs. Micro_blasting is one of the promising candidates for recycling of waste wafer due to their extremely simple and cost-effective process. In this paper, we attempt to explore the effect of micro_blasting and DRE(damage removal etching) process for solar cell. The optimal process conditions of micro_blasting are as follows: $10{\mu}m$ sized $Al_2O_3$ powder, jetting pressure of 400 kPa, and scan_speed of 30 cm/s. And the particles formed on micro_blasted wafer were removed by DRE precess which was performed by using HNA(HF/$HNO_3$/$CH_3COOH$) and TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide). Structural analysis was done using a-step and the XRD patterns.

Characteristics of Recycled Wafer for Solar Cell According to DRE Process (DRE 공정이 태양전지용 재생웨이퍼 특성에 미치는 영향)

  • Jung, D.G.;Kong, D.Y.;Yun, S.H.;Seo, C.T.;Lee, Y.H.;Cho, C.S.;Kim, B.H.;Bae, Y.H.;Lee, J.H.
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.20 no.3
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    • pp.217-224
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    • 2011
  • of materials and simplification of process. Micro-blasting is one of the promising method for recycling of waste wafer due to their simple and low cost process. Therefore, in this paper, we make recycling wafer through the micro-blaster. A surface etched by micro-blaster forms particles, cracks and pyramid structure. A pyramid structure formed by micro-blaster has a advantage of reflectivity decrease. However, lifetime of minority carrier is decreased by particles and cracks. In order to solve this problems, we carried out the DRE(Damage Romove Etching). There are two ways to DRE process ; wet etching, dry etching. After the DRE process, we measured reflectivity and lifetime of minority carrier. Through these results, we confirmed that a wafer recycled can be used in solar cell.

A Study of Micro De-burring Characteristics using Polymer and $Al_2O_3$ Abrasive (폴리머와 산화알루미나 연마재를 이용한 마이크로 버 제거 특성에 관한 연구)

  • Sohn, Jong-In;Lee, Jeong-Won;Kim, Jun-Ki;Yoon, Gil-Sang
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.28 no.5
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    • pp.578-584
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    • 2011
  • In mechanical cutting process, burr was generated at workpiece by cutting tool generally. It is working disturbance during manufacturing process. Besides burr was taken shape relatively large size more micro scale machining than macro scale machining. Many researches have been studied to remove micro burr(de-burring), because it was negative effect for accuracy of machining shape. However, micro de-burring was constrained by burr height, micro feature and so on. In this paper, experimental research was carried out to compare de-burring characteristics of $Al_2O_3$ abrasive and polymer.

AG(Anti-glare)를 이용한 태양전지 특성 분석

  • Jeong, Sang-Hun;Jo, Yeong-U;Lee, Yun-Ho;Gong, Dae-Yeong;Seo, Chang-Taek;Jo, Chan-Seop;Lee, Jong-Hyeon
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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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.

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Solar Module with a Glass Surface of AG (Anti-Glare) Structure (연요철(Anti-Glare) 구조의 표면 유리 기판을 가지는 고효율 태양전지 모듈)

  • Kong, Dae-Young;Kim, Dong-Hyun;Yun, Sung-Ho;Bae, Young-Ho;Yu, In-Sik;Cho, Chan-Seob;Lee, Jong-Hyun
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.20 no.3
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    • pp.233-241
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    • 2011
  • Currently, solar module is using the two methods such as a glass-filled method or a super-straight method. The common point of these methods is to use glass structure on the front of solar module. However, the reflectance of the solar module is high depending on the height of the incident sunlight due to the flat surface of the module front glass. Purposed to solve these problems, AG (anti-glare) structures were formed on the glass surface. Next is fabrication methods of AG structure. First, uneven structure made by micro blaster equipment was dipped in Hydro-fluidic acid (HF) acid. HF acid process was carried out to remove particles and to make high transmittance. The reflectance and transmittance of the anti-glare glass was compared to those of the bare glass. The reflectance of anti-glare glass decreased approximately 1% compared with bare glass. The transmittance of anti-glare glass was similar to bare glass. According to the sample angle, the difference of the reflectance between bare glass and the anti-glare glass was about 19%. Isc and efficiency value of anti-glare glass on bare solar cell appeared about 3.01 mA and 0.228% difference compared with bare glass. Anti-glare glass on textured solar cell appeared about 9.46 mA and 0.741% difference compared with bare glass. As a result, the role of anti-glare in the substrate is to reduces the loss of sunlight reflected from the surface. In this study, therefore, AG structure on the solar cell was used to improve the efficiency of solar cell.