최근 세계 시장에서는 고부가가치 산업들 중 하나인 반도체, LCD 경쟁이 치열해지고, 기술력의 격차가 줄어들고 있어서 제품의 수율과 품질이 매우 중요시되고 있다. 초정밀 가공이 필요한 이들 공정에서는 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 미세 Particle로 인해 제품의 불량이 발생한다. 이를 해결하기 위해 다양한 세척 방법을 사용하게 되는데, 대표적으로 화학, 광학, 기계적인 방법들을 사용한다. ...
최근 세계 시장에서는 고부가가치 산업들 중 하나인 반도체, LCD 경쟁이 치열해지고, 기술력의 격차가 줄어들고 있어서 제품의 수율과 품질이 매우 중요시되고 있다. 초정밀 가공이 필요한 이들 공정에서는 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 미세 Particle로 인해 제품의 불량이 발생한다. 이를 해결하기 위해 다양한 세척 방법을 사용하게 되는데, 대표적으로 화학, 광학, 기계적인 방법들을 사용한다. 화학적인 방법은 유기용제, 산/알칼리 등의 화학약품을 사용하여 물질의 표면을 Cleaning하고, 광학적인 방법은 높은 에너지를 발생하는 레이저를 이용하여 미세 Particle을 태워서 제거한다. 마지막으로 기계적 방법은 Abrasive한 Polishing Sheet를 이용하여 표면의 이물질을 제거하기도 한다. 재료의 특성과 환경에 따라 Cleaning 방법을 선택적으로 사용하게 된다. 특히 미세 전자 회로 패턴에 붙어 있는 Probe을 Cleaning하기 위해서는 여러 위험한 요소 고려해서 최적의 Cleaning 방법을 선택해야 한다. 만약 Probe를 화학, 광학적인 방법을 사용할 경우에는 강산으로 인한 패턴 부식과 높은 에너지를 갖는 레이저에 의해 회로가 파괴되어 불량이 발생 할 수 있으므로 이를 회피하기 위해서는 최적화된 Polishing Sheet를 사용하는 것이 Risk Point를 최소화 할 수 있는 방법이다. 하지만 이 또한 Polishing Sheet와 Probe 사이에서의 트라이볼로지적 특성으로 인해 Probe의 마모가 발생하게 되어 수명에 줄어드는 단점이 생긴다. 이를 개선하기 위해 Probe의 상대 면인 다양한 Polishing Sheet의 표면과 기계적 특성 연구 그리고 Probe의 내구성을 향상 시키기 위해 다양한 조건에서의 Probe의 마모 특성을 분석하였다.
첫 번째 연구는 Polishing Sheet의 표면특성에 대하여 분석하였다. 기본적인 성분 및 구조는 동일하지만 내부에 존재하는 입자 크기가 다른 종류의 Polishing Sheet를 준비하였다. 표면 형상을 파악하기 위해 표면 거칠기를 측정하고, 마이크로 경도 시험기를 이용하여 다양한 조건에서 Polishing sheet의 경도를 측정하였다. 본 연구를 통해 내부 입자 크기가 다른 종류의 시트에 대한 표면 특성 차이를 파악 할 수 있었고, 내부 입자 크기가 표면 특성에 영향을 미친다는 사실을 확인하였다. 이는 Polishing sheet의 내구성을 평가하기 위한 기초 자료로 활용 될 수 있다.
두 번째 연구는 다양한 조건에서의 Probe의 마모 특성을 분석하기 위해 수 마이크로미터 지름을 가지는 Probe와 입자 크기가 서로 다른 Polishing Sheet를 준비하였다. Probe와 Polishing sheet와의 접촉에 의한 Probe의 마모 특성을 분석하기 위해 수직 하중을 측정할 수 있는 센서가 부착된 액츄에이터에 Probe를 고정시켜 Loading/Unloading 시 접촉 하중을 실시간으로 측정할 수 있도록 실험 장비를 구성하였다. 그리고 Probe의 접촉 하중을 변화시키면서 Polishing Sheet와 접촉시켜 하중 변화에 따라 발생하는 Probe의 마모량을 정량화 하고, 마모 메커니즘을 규명하였다. 또한 최적의 Cleaning 조건도 도출 하였다.
세 번째 연구는 하중에 따른 접촉 저항의 변화를 관찰하여 최적의 값을 도출하였다. 그리고 접촉 저항 값은 줄이고 Probe의 stress는 최소화 하기 위해 유한요소해석 툴인 COMSOL을 이용하여 Probe tip 모양에 따른 접촉 저항의 변화를 해석하였다. 접촉 면적이 동일 한 상태에서 spot이 많을수록 접촉 저항 값이 감소함을 분석하여 현업에 응용할 수 있을 것이다.
종합적으로 Polishing sheet의 표면 특성 분석, 상대 면인 Probe의 마모 거동 분석, 접촉저항 측정을 통한 최적 하중 조건 도출 그리고 유한 요소 해석을 통한 최적화 된 Probe의 형상을 제시 등 이와 같은 연구들을 통해 접촉의 최적화를 구현하고자 한다.
최근 세계 시장에서는 고부가가치 산업들 중 하나인 반도체, LCD 경쟁이 치열해지고, 기술력의 격차가 줄어들고 있어서 제품의 수율과 품질이 매우 중요시되고 있다. 초정밀 가공이 필요한 이들 공정에서는 수 나노미터에서 수 마이크로미터의 미세 Particle로 인해 제품의 불량이 발생한다. 이를 해결하기 위해 다양한 세척 방법을 사용하게 되는데, 대표적으로 화학, 광학, 기계적인 방법들을 사용한다. 화학적인 방법은 유기용제, 산/알칼리 등의 화학약품을 사용하여 물질의 표면을 Cleaning하고, 광학적인 방법은 높은 에너지를 발생하는 레이저를 이용하여 미세 Particle을 태워서 제거한다. 마지막으로 기계적 방법은 Abrasive한 Polishing Sheet를 이용하여 표면의 이물질을 제거하기도 한다. 재료의 특성과 환경에 따라 Cleaning 방법을 선택적으로 사용하게 된다. 특히 미세 전자 회로 패턴에 붙어 있는 Probe을 Cleaning하기 위해서는 여러 위험한 요소 고려해서 최적의 Cleaning 방법을 선택해야 한다. 만약 Probe를 화학, 광학적인 방법을 사용할 경우에는 강산으로 인한 패턴 부식과 높은 에너지를 갖는 레이저에 의해 회로가 파괴되어 불량이 발생 할 수 있으므로 이를 회피하기 위해서는 최적화된 Polishing Sheet를 사용하는 것이 Risk Point를 최소화 할 수 있는 방법이다. 하지만 이 또한 Polishing Sheet와 Probe 사이에서의 트라이볼로지적 특성으로 인해 Probe의 마모가 발생하게 되어 수명에 줄어드는 단점이 생긴다. 이를 개선하기 위해 Probe의 상대 면인 다양한 Polishing Sheet의 표면과 기계적 특성 연구 그리고 Probe의 내구성을 향상 시키기 위해 다양한 조건에서의 Probe의 마모 특성을 분석하였다.
첫 번째 연구는 Polishing Sheet의 표면특성에 대하여 분석하였다. 기본적인 성분 및 구조는 동일하지만 내부에 존재하는 입자 크기가 다른 종류의 Polishing Sheet를 준비하였다. 표면 형상을 파악하기 위해 표면 거칠기를 측정하고, 마이크로 경도 시험기를 이용하여 다양한 조건에서 Polishing sheet의 경도를 측정하였다. 본 연구를 통해 내부 입자 크기가 다른 종류의 시트에 대한 표면 특성 차이를 파악 할 수 있었고, 내부 입자 크기가 표면 특성에 영향을 미친다는 사실을 확인하였다. 이는 Polishing sheet의 내구성을 평가하기 위한 기초 자료로 활용 될 수 있다.
두 번째 연구는 다양한 조건에서의 Probe의 마모 특성을 분석하기 위해 수 마이크로미터 지름을 가지는 Probe와 입자 크기가 서로 다른 Polishing Sheet를 준비하였다. Probe와 Polishing sheet와의 접촉에 의한 Probe의 마모 특성을 분석하기 위해 수직 하중을 측정할 수 있는 센서가 부착된 액츄에이터에 Probe를 고정시켜 Loading/Unloading 시 접촉 하중을 실시간으로 측정할 수 있도록 실험 장비를 구성하였다. 그리고 Probe의 접촉 하중을 변화시키면서 Polishing Sheet와 접촉시켜 하중 변화에 따라 발생하는 Probe의 마모량을 정량화 하고, 마모 메커니즘을 규명하였다. 또한 최적의 Cleaning 조건도 도출 하였다.
세 번째 연구는 하중에 따른 접촉 저항의 변화를 관찰하여 최적의 값을 도출하였다. 그리고 접촉 저항 값은 줄이고 Probe의 stress는 최소화 하기 위해 유한요소해석 툴인 COMSOL을 이용하여 Probe tip 모양에 따른 접촉 저항의 변화를 해석하였다. 접촉 면적이 동일 한 상태에서 spot이 많을수록 접촉 저항 값이 감소함을 분석하여 현업에 응용할 수 있을 것이다.
종합적으로 Polishing sheet의 표면 특성 분석, 상대 면인 Probe의 마모 거동 분석, 접촉저항 측정을 통한 최적 하중 조건 도출 그리고 유한 요소 해석을 통한 최적화 된 Probe의 형상을 제시 등 이와 같은 연구들을 통해 접촉의 최적화를 구현하고자 한다.
Semiconductors and Liquid Crystal Displays (LCD) are one of the representative products in the highly value-added industry. In the global market of these products, competition is increasingly cut-throat, and the gap of technology between manufacturers has been narrowing over the past few years. As a...
Semiconductors and Liquid Crystal Displays (LCD) are one of the representative products in the highly value-added industry. In the global market of these products, competition is increasingly cut-throat, and the gap of technology between manufacturers has been narrowing over the past few years. As a result, the quality and yield of the products have become more important in this industry. The production of semiconductors and LCDs requires ultra- precision processing, and defective products can be caused by very tiny foreign particles with some nanometers to some micrometers. In order to resolve the issues with the microscopic foreign particles, various cleaning treatments are utilized. The representative methods are chemical, optical and mechanical. The chemical method uses chemicals such as organic solvents, acids and alkalis to clean the surface of the material, while the optical method uses a high energy laser to burn out the microscopic particles. The mechanical method utilizes an abrasive polishing sheet to eliminate the foreign particles from the surface of the material. A choice of appropriate cleaning methods is affected by the nature and constraints of the material. Especially, a method for cleaning Probes on the micro electronic circuit pattern should be carefully selected to suit the material characteristics. For instance, the use of the optional or chemical method may result in producing faulty products due to possible corrosion of the circuit pattern caused by strong acids, or possible damage caused by a high energy laser. To control these risks to a minimum level, the use of optimized polishing sheets can be considered. However, the use of the polishing sheets may reduce the life time of the product, as the Probes can be worn out due to the tribological characteristics between the polishing sheets and the Probes. This study has focused on the nature of surfaces and mechanical properties of two type of the polishing sheets facing the Probes, including the analysis of Probe abrasion characteristics under various conditions to improve the durability of the Probes.
The first study has explored the surface characteristics of the polishing sheets. Polishing sheets with the same internal structures and principal components but different particle sizes were prepared. The roughness of the surfaces was measured to assess the shape of the polishing sheet surfaces, and the hardness of the surfaces was measured using a micro-hardness tester. During the study, it was confirmed that a size of the internal particles has an effect on the surface characteristics of the polishing sheets. This can be used as initial research data to assess the durability of polymer sheets.
For the second study a Probe with some micrometers in diameter and polishing sheets with different particle sizes were prepared to analyze abrasion characteristics of the Probe under various conditions. In order to analyze the abrasion of the Probes caused by contact between Probe and polishing sheet, a vertical pressure was measured using a sensor attached to an actuator, and the Probe was fixed to the sensor to measure a real-time loading and unloading contact pressure. After that, by applying various contact pressures of the Probe on the polishing sheets, Probe abrasion has been quantified and the abrasive mechanism has been understood. In addition, the optimal cleaning conditions were derived.
Thirdly, the change of contact resistance with various normal loads has been investigated. Based on the experiment results, it was derived that a value of an optimum load. In order to reduce contact resistance values and minimize Probe stresses, a finite element analysis, COMSOL was used. It simulated the change of contact resistance due to the shape of Probe tip. With the same contact area, the more spots, the less the resistance. The analysis of this can lead to useful applications in practice.
Finally, an optimized shape of the Probe has been proposed based on the surface characteristics of the polishing sheets, abrasive behavior of the Probes facing the polishing sheets, contact resistance by measuring optimized loading conditions and finite element analysis results.
Semiconductors and Liquid Crystal Displays (LCD) are one of the representative products in the highly value-added industry. In the global market of these products, competition is increasingly cut-throat, and the gap of technology between manufacturers has been narrowing over the past few years. As a result, the quality and yield of the products have become more important in this industry. The production of semiconductors and LCDs requires ultra- precision processing, and defective products can be caused by very tiny foreign particles with some nanometers to some micrometers. In order to resolve the issues with the microscopic foreign particles, various cleaning treatments are utilized. The representative methods are chemical, optical and mechanical. The chemical method uses chemicals such as organic solvents, acids and alkalis to clean the surface of the material, while the optical method uses a high energy laser to burn out the microscopic particles. The mechanical method utilizes an abrasive polishing sheet to eliminate the foreign particles from the surface of the material. A choice of appropriate cleaning methods is affected by the nature and constraints of the material. Especially, a method for cleaning Probes on the micro electronic circuit pattern should be carefully selected to suit the material characteristics. For instance, the use of the optional or chemical method may result in producing faulty products due to possible corrosion of the circuit pattern caused by strong acids, or possible damage caused by a high energy laser. To control these risks to a minimum level, the use of optimized polishing sheets can be considered. However, the use of the polishing sheets may reduce the life time of the product, as the Probes can be worn out due to the tribological characteristics between the polishing sheets and the Probes. This study has focused on the nature of surfaces and mechanical properties of two type of the polishing sheets facing the Probes, including the analysis of Probe abrasion characteristics under various conditions to improve the durability of the Probes.
The first study has explored the surface characteristics of the polishing sheets. Polishing sheets with the same internal structures and principal components but different particle sizes were prepared. The roughness of the surfaces was measured to assess the shape of the polishing sheet surfaces, and the hardness of the surfaces was measured using a micro-hardness tester. During the study, it was confirmed that a size of the internal particles has an effect on the surface characteristics of the polishing sheets. This can be used as initial research data to assess the durability of polymer sheets.
For the second study a Probe with some micrometers in diameter and polishing sheets with different particle sizes were prepared to analyze abrasion characteristics of the Probe under various conditions. In order to analyze the abrasion of the Probes caused by contact between Probe and polishing sheet, a vertical pressure was measured using a sensor attached to an actuator, and the Probe was fixed to the sensor to measure a real-time loading and unloading contact pressure. After that, by applying various contact pressures of the Probe on the polishing sheets, Probe abrasion has been quantified and the abrasive mechanism has been understood. In addition, the optimal cleaning conditions were derived.
Thirdly, the change of contact resistance with various normal loads has been investigated. Based on the experiment results, it was derived that a value of an optimum load. In order to reduce contact resistance values and minimize Probe stresses, a finite element analysis, COMSOL was used. It simulated the change of contact resistance due to the shape of Probe tip. With the same contact area, the more spots, the less the resistance. The analysis of this can lead to useful applications in practice.
Finally, an optimized shape of the Probe has been proposed based on the surface characteristics of the polishing sheets, abrasive behavior of the Probes facing the polishing sheets, contact resistance by measuring optimized loading conditions and finite element analysis results.
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