• Clean Technology
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• 제7권3호
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• pp.203-214
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• 2001

A silicon oxide cleaning characteristic and its mechanism were studied in RF plasma cleaning system with various gases such as $CHF_3$, $CF_4$, Argon, oxygen and mixing gas. The experimental parameters - working pressure (100 mTorr), RF power (300 W, 500 W), electrode distance (5cm, 8cm, 11.5cm), cleaning time (90, 180 seconds), gas flow (50 sccm) were fixed to compare cleaning efficiency by gas types. The results were as follows. First, the argon plasma is retaining only physical sputtering effect and etch rate was low. Second, the oxygen plasma showed good cleaning efficiency in electrode distace of 5cm, 300W, 180secs, but surface roughness increased. Third, $CF_4$ Plasma could get the best cleaning efficiency. Fourth, $CHF_3$ plasma could know that addition gas that can lower the CFx/F ratio need. We could not get good cleaning efficiency in case of added argon to $CHF_3$. But, we could get good cleaning efficiency in case added oxygen.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.2-32.2
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• 2011

반도체 생산공정에서 CMP (Chemical-mechanical planarization) 공정은 우수한 전기전도성 재료인 Cu의 사용과 다층구조의 소자를 형성하기 위해서 도입되었으며, 최근 소자의 집적도가 증가함에 따라 CMP 공정 비중은 점점 높아지고 있다. Cu CMP 공정에서 연마제인 슬러리는 금속 표면과의 물리적 화학적 반응을 동시에 사용하여 표면을 연마하게 되며, 연마특성을 향상시키기 위해 산화제, 부식방지제, 분산제 및 다양한 계면활성제가 첨가된다. 하지만 슬러리는 Cu 표면을 평탄화하는 동시에 오염입자, 유기오염물, 스크레치, 표면부식 등을 발생시키며 결과적으로 소자의 결함을 야기시킨다. 특히 부식방지제로 사용되는 BTA (Benzotriazole)은 Cu CMP 공정 중 Cu-BTA 형태로 표면에 흡착되어 오염원으로 작용하며 입자오염을 증가시시고 건조공정에서 물반점 등의 표면 결함을 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Cu 표면에서 식각과 부식반응을 최소화하며, 오염입자 제거 및 유기오염물을 효과적으로 제거하기 위한 Post-CMP 세정 공정과 세정액 개발이 요구된다. 본 연구에서는 오염입자 및 유기물 제거와 동시에 표면 거칠기와 부식현상을 제어할 수 있는 post Cu CMP 세정액을 개발 평가하였다. 오염입자 및 유기오염물을 제거하기 위해서 염기성 용액인 TMAH 사용하였으며, Cu 이온을 용해할 수 있는 Chelating agent와 표면 부식을 억제하는 부식 방지제를 사용하여 세정액을 합성하였다. 접촉각 측정과 FESEM(field Emission Scanning Electron Microscope) 분석을 통하여 CMP 공정에서 발생하는 유기오염물과 오염입자의 흡착과 제거를 확인하였으며 Cu 웨이퍼 세정 전후의 표면 거칠기의 변화와 식각량을 AFM(Atomic Force Microscope)과 4-point probe를 사용하여 각각 평가하였다. 또한 세정액 내에서의 연마입자의 zeta-potential을 측정 및 조절하여 세정력을 향상시켰다. 개발된 세정액과 Cu 표면에서의 화학반응 및 부식방지력은 potentiostat를 이용한 전기화학 분석법을 통해서 chelating agent와 부식방지제의 농도를 최적화 시켰다. 개발된 세정액을 적용함으로써 Cu-BTA 형태의 유기오염물과 오염입자들이 효과적으로 제거됨을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• 제5권3호
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• pp.457-465
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• 1994

Interfacial tension between liquid soil and aqueous solution of surfactant can be obtained from theoretical and/or experimental data. A correlation factor(r) between work(Wac) from theotical interfacial tension and detergency was 0.93 at lower concentration(0.04%) and 0.37 at higher concentration(0.1%) but a correlation factor(r) from experimental data(Wae) was 0.95 and 0.84, respectively. There were, therefore, good correlation between adhesional work and detergency at lower concentration but large deviation between them from theoretical and experimental one at higher concentration.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.66.1-66.1
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• 2011

반도체를 비롯하여 LCD, OLED와 같은 디스플레이 (FPD: Flat Panel Display) 분야는 국가 선도 사업으로써 발전을 거듭해오고 있다. 하지만 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 최근 중국과 대만 업체와의 경쟁이 심화되고 있으며, 더불어 환경문제가 큰 이슈로 떠오르고 있어 신기술 개발을 통한 생산 수율 향상 및 친환경 공정 개발의 중요성이 커지고 있다. 반도체, 디스플레이 공정에서 생산 수율 저하의 주요 원인으로써 공정 중 발생하는 미세 오염 입자를 들수 있다. 반도체 및 디스플레이 공정에서 세정 기술은 전체 기술의 30% 이상을 차지하며 생산 수율 및 제품의 품질에도 큰 영향을 주는 공정이다. 세정 공정은 일반적으로 습식 세정 공정이 낮은 공정비용을 바탕으로 널리 적용되어 왔으나, 기판의 대형화와 패턴의 미세화에 따라 정밀한 세정 스펙이 요구되며 더불어 막대한 양의 초순수와 화학액의 사용으로 인한 공정비용 증가와 환경 규제 강화에 따른 폐수 처리의 문제에 직면하고 있다. 이에 따라 폐수의 양을 줄이며 건조공정을 필요로 하지 않아 공정비용을 줄일 수 있는 건식 세정 공정에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. $CO_2$ snow jet 세정 기술은 건식 공정으로써 $CO_2$ 가스를 특수하게 제작된 분사 노즐에서 고압으로 가스를 분사하여 이 때 발생되는 순간적인 감압에 의한 단열 팽창으로 생성된 $CO_2$ snow 입자가 기판 표면의 오염물과 물리적 충돌을 하어 세정이 이루어지는 기술이다. 특히 $CO_2$ 세정은 환경과 인체에 무해하며 공정 후 바로 승화하기 때문에 추가적인 폐수처리 공정 등이 필요하지 않고, 건식 공정으로써 수세(Rinse) 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 공정비용을 크게 줄일 수 있으며 물반점 발생을 방지 할 수 있는 친환경 건식 공정으로써의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 자체적으로 개발한 $CO_2$ snow jet을 바탕으로 하여 다양한 공정조건을 변화시켜 세정효율을 측정하는 한편, 최적화 하기 위한 연구를 진행하였으며 더불어 $CO_2$ snow의 세정력을 정량적으로 평가하기 위한 연구를 진행하였다. 실험을 통해 가장 효과적으로 $CO_2$ snow 입자를 배출 할 수 있는 공정 조건으로써 5 bar의 캐리어 가스 압력을 사용하여, 세정력에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 분사 노즐과 기판 사이의 거리 및 분사 노즐의 각도 등을 변화시켜 각 조건에 따른 세정효율을 평가하였다. 세정 오염물은 Silica, PSL 표준 입자(Duke scientific, USA)를 정량적으로 웨이퍼에 오염 시킨 후, 파티클 스캐너(Surfscan 6500, KLA-Tencor, USA)를 이용하여 세정 전 후의 오염입자 개수 변화를 통해 정량적으로 세정효율을 평가하였다. 본 연구를 통하여 $CO_2$ snow jet를 이용한 친환경 고효율 건식 세정 공정 메커니즘을 분석하였으며, 노즐과 기판 사이의 간격 및 분사 노즐의 각도 등을 최적화 한 세정 공정을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.41-41
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• 2001

포항가속기의 초고진공 세정기술은 초고진공 영역에서의 기체방출을 최소화하기 위한 것으로 발생한 오염원을 추적하여 큰 오염원 부터 시작하여 단계적으로 진행해 미세한 오염원 을 제거해 나가는 방법을 적용하고 있다. 이러한 극청정한 진공표면을 얻기 위해서는 표면과 오염물질 사이의 결합에너지를 극복해야 한다. 오염물 제거 방법으로는 물리.전기.화학적인 방법을 모두 적용하며 그리스 및 절삭유를 비롯해 흡착된 탄화수소와 불순물 성분 또는 산소나 황과 같은 반응성 원소와의 화합물 등을 효과적으로 제거한다. 또한, 세정 과정 에서 생성될 수 있는 수소, 불규칙한 산화물, 질화물, 염화물, 그리고 탄수화물을 최소화하여 초고진공 영역에 도달할 수 있는 방법을 제공한다. 본 논문에서는 포항가속기 연구소의 초고진공 환경을 확보하기 위한 화학세정 설비 및 응용기술, 주요 진공 구성재료의 표면 분석 결과를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 한국막학회 1994년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.58-60
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• 1994

막 모듈의 종류에는 평판형(Plate and Frarne), 나권형(Spiral Wound), 중공사형(Hollow Fiber), 관형(Tubular) 등이 있다. 이 중에서 관형 모듈은 공업적 스케일의 한외여과 장치로써 그 특징은 공급액 유로가 일반적으로 커서 전처리를 행하지 않고도 막히는 것이 적으며, 또한 막 표면의 세정이 약품에 의한 것 이외에 스폰지 볼 등에 의한 물리적 세정이 가능한 것이 있으므로 공업용이나 폐액처리 등에 적용할 수 있다는 것이다.

• Clean Technology
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• 제7권1호
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• pp.13-25
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• 2001

With fast advancement of fine machineries and semiconductor industries in recent decades, the ultra-cleaning of organic chemicals, submicron particles from contaminated unit equipments and products such as silicon wafers becomes one of the most important steps for further advancement of such industries. To date, two kinds of ultra cleaning techniques are used; one is the wet-cleaning and the other is the dry cleaning. In case of wet cleaning, removal of organic contaminants and submicron particles is made by DIW with additives such as $H_2O_2$, $H_2SO_4$, HCl, $NH_4OH$ and HF, etc. While the wet cleaning method is most widely adopted for various occasions, it is inevitable to discharge significant amount of toxic waste waters in environment. Dry cleaning is an alternative method to mitigate environmental pollution of the wet cleaning with maintaining comparable degree of cleaning to the wet cleaning. Although there are various concept of dry cleaning have been devised, the dry cleaning with environmentally-benign solvent such as carbon dioxide proven to show high degree of cleaning from the contaminated porous surface as well as from the bare surface. Thus, special global attention has been placing on this technique since it has important advantages of simple process schemes and no environmentally concern, etc. Thus, this article critically reviews the state-of-the-art of the supercritical fluid drying with emphasis on the thermo-physical characteristics of the supercritical solvent, environmental gains compared to other dry cleaning methods, and the generic aspects of the basic design and processing engineering.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.58.2-58.2
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• 2010

FPD (Flat Panel Display) 제조 공정에서 사용되는 패턴은 수 ${\mu}m$ 수준까지 감소하였으며, FPD의 크기는 급격하게 대형화 되여 현재 8세대(2200mm*2500mm)에 이르고 있다. 이에 따라, $1\;{\mu}m$ 이상의 크기를 갖는 오염입자에 의한 수율 저하를 극복하기 위한 세정효율의 향상 및 다량의 초순수 사용에 따른 폐수 발생으로 인한 환경오염, 또한 장비의 크기에 따른 공간 효용성 감소와 이에 따른 공정 비용의 증가 등의 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 현장에서는 고효율, 저비용의 세정 공정 기술 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하고자 이류체 노즐 세정 장치와, 화학액 린스를 위한 초순수 Spray, 건조 공정에 해당하는 Air-knife, Halogen lamp로 구성된 소형화 된 고속 FPD(Flat Panel Display) 세정기에 대한 연구를 진행 하였다. 이류체 노즐은 초순수와 $N_2$ 가스를 내부에서 혼합하여 액적(Droplet)을 형성하여 고압으로 분사시키는 장치로서 화학액을 사용하지 않고 물리적인 방법으로 오염입자를 제거한다. Spray는 유기 오염입자 제거를 위한 오존수의 린스 공정을 위해 설치 하였다. 세정 후 표면에 남아있는 기판의 액막(water film)은 고압의 가스를 분사하는 Air-knife를 통해 제거하였으며, 고속 공정시 발생할 수 있는 Air-knife에서 제거하지 못한 잔류 액막을 Halogen lamp를 사용하여 효과적으로 제거함으로써, 물반점(water mark) 없는 건조 공정을 얻을 수 있었다. 실험에는 미세 입자의 정량적인 측정을 위하여 유리 기판 대신에 6인치 실리콘 웨이퍼(P-type (100))를 사용하였으며, > $\;1{\mu}m$ 실리카 입자를 스핀방식을 사용하여 정량적으로 균일하게 오염하였으며, 오염물의 개수 및 분포는 파티클 스캐너 (Surfscan 6200, KLA-Tancor, USA)를 사용하여 분포 및 개수를 정량적으로 측정 하였다. 이류체 노즐은 $N_2$ 가스의 압력과 초순수의 압력을 변화시켜 측정하여, 각각 0.20 MPa, 0.01 MPa에서 최적의 세정 결과를 얻을 수 있었으며, 건조 효율은 Air-Knife의 입사 각도와 건조면 간격, 할로겐 램프의 온도를 조절 하여 최적의 조건을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.47-54
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• 1995

Water pollution, which is caused by surfactants, is increased by insolubility and excessive uses of detergents. The detergency properties of nine kinds of amphoteric surfactants derived from imidazoline were investigated and compared with sodium lauryl sulfats(SLS) of petrochemical surfactant by using detergent formulations. Several physico-chemical properties were measured to investigate the effective factors on detergency. From the comparision of these compounds with SLS, it was found that 1-(2-hydroxyethyl)-1- (3-sulfonatedpropyl)-2-undecyl-2-imidazolinum [IV] has the most outstnading characteristics of detergency and various fundamental properties. Therefore, this result is expected to do its environmental stability as a nonpolluting detergent. Detergency process of surfactants were discussed in relation to physico-chemical treatments. Performance improvement on detergency is made work of adhesion to soil as small as possible. Therefore these results show that contamination is easily removed and industrial applications may be respected.

• Applied Chemistry for Engineering
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• 제25권5호
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• pp.548-551
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• 2014

In order to reduce toxicity on the human body, four new cleaning agents (1-4) containing ester and ether functionalities have been invented. The synthesized cleaning agents's physical properties, biodegradabilities, and $LD_{50}$ values, which were conducted by Korea Testing Certification Institute by using standard method, showed excellent values. A specimen for cleaning ability was prepared by cutting in $60{\times}40mm$ size of stainless steel plate. The surface of the above specimens was treated with four different kinds of contaminants, such as cutting oil, anti-rust oil, drawing oil, and lubricating oil. Contaminated specimens were then immersed in compounds (1-4) for 1 to 5 minutes to dissolve oil in the cleaning agent. The data indicate that all compounds (1-4) exhibit good cleaning ability toward four contaminant oils. It is also confirmed that these compounds can be applicable to various industrial cleaning fields as nontoxic and biodegradable cleaning agents because of their excellent biodegradabilities and $LD_{50}$ values.