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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이성범
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 인제대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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최근 디스플레이의 BLU(Back Light Unit)와 고효율 조명용으로 LED의 수요가 증가하면서 광반도체용 사파이어 웨이퍼에 대한 관심이 높아지고, 단결정 재료의 성장부터 LED 칩의 제조까지 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도 LED용 기판으로 주로 사용되고 있는 사파이어 기판 가공에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 공정의 효율을 높이고 불량률을 줄이기 위한 중요성이 높아지고 있다.
사파이어 기판 가공 공정은 크게 연마입자에 의해 가공되는 메커니즘을 가지는 양면 래핑, DMP, CMP공정으로 크게 나눌 수 있다. 특히 양면 래핑공정과 DMP공정은 기계적 연마에 속하지만 상대적으로 연마입자가 큰 양면 래핑공정에서 발생한 데미지층을 줄이고, 최종적인 웨이퍼의 두께와 경면을 얻기 위한 DMP공정의 역할이 중요하다. 그로인해 공정의 효율을 높여 재료제거율을 향상시키기 위한 인자에 관한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 압력, 상대속도, 슬러리 유동과 같은 요소가 연마에 작용하는 효과에 대한 연구나 온도효과가 웨이퍼 재료제거율과 평탄도에 미치는 영향 등이 연구되고 있으며[12], 슬러리의 공급량, 연마입자의 함량, 입자크기와 강도 그리고 재료의 탄성계수와 경도와 파괴인성에 따른 재료 제거율에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다[13]. 수많은 인자의 독립적인 영향과 상호작용은 연마 특성을 이해하고, 재료제거율을 예측하는 것을 어렵게 만든다. DMP공정의 경우 재료제거율을 예측하기 위한 모델로 Preston 방정식이[14] 지배방정식으로 널리 알려져 있지만, 이 관계식은 압력과 속도에 대한 변수만을 포함하며, 그 외의 인자들은 모두 비례상수의 형태로 나타내어져 있기 때문에 압력과 속도 이외의 관계에 대해서는 파악하기가 어렵다.
따라서, 본 논문에서는 압력과 속도에 대한 영향을 접촉계면상태에 따른 마찰력을 측정하고, 재료제거율과 마찰에너지와의 관계를 분석하여 재료제거를 예측하기 위한 마찰에너지 관계식을 제안하고자 한다. 이러한 마찰에너지 관계식을 활용하여 공정 인자, 소모품 특성 등을 평가함으로서 공정 조건을 제어하고 결과를 예측하기 위한 모델로 이용될 수 있을 것이다.
사파이어 기판 가공 공정은 크게 연마입자에 의해 가공되는 메커니즘을 가지는 양면 래핑, DMP, CMP공정으로 크게 나눌 수 있다. 특히 양면 래핑공정과 DMP공정은 기계적 연마에 속하지만 상대적으로 연마입자가 큰 양면 래핑공정에서 발생한 데미지층을 줄이고, 최종적인 웨이퍼의 두께와 경면을 얻기 위한 DMP공정의 역할이 중요하다. 그로인해 공정의 효율을 높여 재료제거율을 향상시키기 위한 인자에 관한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 압력, 상대속도, 슬러리 유동과 같은 요소가 연마에 작용하는 효과에 대한 연구나 온도효과가 웨이퍼 재료제거율과 평탄도에 미치는 영향 등이 연구되고 있으며[12], 슬러리의 공급량, 연마입자의 함량, 입자크기와 강도 그리고 재료의 탄성계수와 경도와 파괴인성에 따른 재료 제거율에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다[13]. 수많은 인자의 독립적인 영향과 상호작용은 연마 특성을 이해하고, 재료제거율을 예측하는 것을 어렵게 만든다. DMP공정의 경우 재료제거율을 예측하기 위한 모델로 Preston 방정식이[14] 지배방정식으로 널리 알려져 있지만, 이 관계식은 압력과 속도에 대한 변수만을 포함하며, 그 외의 인자들은 모두 비례상수의 형태로 나타내어져 있기 때문에 압력과 속도 이외의 관계에 대해서는 파악하기가 어렵다.
따라서, 본 논문에서는 압력과 속도에 대한 영향을 접촉계면상태에 따른 마찰력을 측정하고, 재료제거율과 마찰에너지와의 관계를 분석하여 재료제거를 예측하기 위한 마찰에너지 관계식을 제안하고자 한다. 이러한 마찰에너지 관계식을 활용하여 공정 인자, 소모품 특성 등을 평가함으로서 공정 조건을 제어하고 결과를 예측하기 위한 모델로 이용될 수 있을 것이다.
목차
목 차List of figures ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ⅢList of tables ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? Ⅴ제 1 장 서론1.1 연구배경 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11.2 연구목적 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 61.3 논문의 구성 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8제 2 장 이론적 배경2.1 사파이어 기판가공 공정 ????????????????????????????????????????????????????? 102.2 단면 DMP공정의 연마 메커니즘 ??????????????????????????????????????? 152.3 마찰력 모니터링 장치 ????????????????????????????????????????????????????????? 21제 3 장 공정 변수가 DMP공정에 미치는 영향3.1 실험방법 및 내용 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 263.2 공정변수가 재료제거 특성에 미치는 영향 ????????????????????? 333.3 공정변수가 마찰 특성에 미치는 영향 ????????????????????????????? 36제 4 장 접촉 계면 상태가 DMP공정에 미치는 영향4.1 실험방법 및 내용 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 414.2 Pitch 변화가 재료제거 특성에 미치는 영향 ?????????????????? 444.3 슬러리 유량이 재료제거 특성에 미치는 영향 ??????????????? 484.4 슬러리 입자 농도가 재료제거 특성에 미치는 영향 ????? 504.5 마찰에너지와 재료제거율과의 관계 ????????????????????????????????? 52제 5 장 결론참고문헌 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 59ABSTRACT ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 63
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