• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.5
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• pp.356-362
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• 2013

An attempt has been made to optimize elongated rotating arc plasma $NH_3$ scrubber. Among diverse semiconductor processes, diffusion and implantation process inevitably produce $NH_3$ as byproduct and efficient dry process for the decomposition of $NH_3$ is required. Plasma process does not produce NOx that is commonly produced in combustion process and there is no problem of deactivation, usually experienced in catalyst process. However, plasma process uses electrical energy and needs to be optimized to achieve feasibility of application. In this work, mode control of rotating arc is presented as tentative solution for the possible optimization of the process. Based on existing rotating arc, scale-up and following mode mapping was tried. Proposed reactor design was evaluated in the $NH_3$ decomposition process and revealed that optimization scheme is at hand. In the experiment of full scale scrubber including heat exchanger, the process gave more stable and efficient process of $NH_3$ decomposition.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.16 no.3
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• pp.116-120
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• 2006

We have investigated plasma spray coated $Al_2O_3$ layers on Al-60 series substrates for development of wafer electrostatic chuck in semiconductor dry etching system. Samples were prepared without/with cooling bar on backside of samples, at various distances, and with different powder feed rates. There were many cracks and pores in the $Al_2O_3$ layers coated on Al-60 series substrates without cooling bar on the backside of samples. But the cracks and pores were almost disappeared in the $Al_2O_3$ layers on Al-60 series substrates coated with cooling bar on the back side of samples, 15 g/min. powder feed rate and various 60, 70, 80 mm working distances. Then the surface morphology was not changed with various working distances of 60, 70, 80 mm. When the powder feed rate was changed from 15 g/min to 20 g/min, the crack did not appear, but few pores appeared. Also the $Al_2O_3$ layer was coated with many small splats compared with $Al_2O_3$ layer coated with 15 g/min powder feed rate. The deposited rate of $Al_2O_3$ layer was higher when the process was done without cooling bar on the back side of sample than that with cooling bar on the back side of sample.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.6
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• pp.630-636
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• 2006

Scale down of semiconductor gate pattern will make progress centrally line width into transistor according to the high integration and high density of flash memory semiconductor. Recently, the many researchers are in the process of developing research for using the ONO(oxide-nitride-oxide) technology for the gate pattern give body to line breadth of less 100 nm. Therefore, etch rate and etch profile of the line width detail of less 100 nm affect important factor in a semiconductor process. In case of increasing of the platen power up to 50 W at the ICP etcher, etch rate and PR selectivity showed good result when the platen power of ICP etcher has 100 W. Also, in case of changing of HBr gas flux at the platen power of 100 W, etch rate was decreasing and PR selectivity is increasing. We founded terms that have etch rate 320 nm/min, PR selectivity 3.5:1 and etch slope have vertical in the case of giving the platen power 100 W and HBr gas 35 sccm at the ICP etcher. Also notch was not formed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.199-199
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• 2013

최근 단파장 광전 소자와 고출력 고주파 전자 소자에 대한 수요 때문에 넓은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체에 관심이 많다. 이중에서, ZnO는 우수한 화학 및 역학적 안정성, 수소 플라즈마 내구성과 저가 제조의 장점 때문에 광전자 소자 개발 분야에 적합한 산화물 투명 전극으로 관심을 끌고 있다. 불순물이 도핑되지 않은 ZnO는 본질적으로 산소 빈자리 (vacancy)와 아연 격자틈새 (interstitial)와 같은 자체의 결함으로 말미암아 n형의 극성을 갖기 때문에, 반도체 소자로 응용하기 위해서는 도핑 운반자의 농도와 전도성을 제어하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 박막 제조시 제어성, 안정성과 용이하게 성장이 가능한 졸겔 (sol-gel) 방법을 사용하여 사파이어와 석영 기판 위에 Cu가 도핑된 ZnO 박막을 성장시켰으며, 그것의 구조, 표면 형상, 평균 투과율, 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다. 특히, Cu의 몰 비를 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1 mol로 변화시키면서 ZnO:Cu 박막을 성장시켰다. ZnO:Cu 졸은 zinc acetate dihydrate, 2-methoxyethanol (용매), momoethanolamine (MEA, 안정제)을 사용하여 제조하였다. 상온에서 2-methoxyethanol과 MEA가 혼합된 용액에 zinc acetate dihydrate (Zn)을 용해시켰다. 이때 MEA와 Zn의 몰 비는 1로 유지하였다. 이 용액을 $60^{\circ}C$ 가열판 (hot plate)에서 24 h 동안 자석으로 휘젓으며 혼합하여 맑고 균일한 용액을 얻었다. 이 용액을 3000 rpm 속도로 회전하는 스핀 코터기의 상부에 장착된 사파이어와 석영 기판 위에 주사기 (syringe)를 사용하여 한 방울 떨어뜨려 30 s 동안 스핀한 다음에, 용매를 증발시키고 유기물 찌꺼기를 제거하기 위하여 $300^{\circ}C$에서 10분 동안 건조시킨다. 기판 위에 코팅하는 작업에서 부터 건조 작업까지를 10회 반복한 다음에, 1 h 동안 전기로에 장입하여 석영 기판 위에 증착된 시료는 $550^{\circ}C$에서, 사파이어 기판은 $700^{\circ}C$에서 열처리를 수행하였다. Cu의 몰 비 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 1로 성장된 ZnO:Cu 박막에 대한 x선 회절 분석의 결과에 의하면, 모든 ZnO:Cu 박막의 경우에 관측된 34.3o의 피크는 ZnO (002) 면에서 발생된 회절 패턴을 나타낸다. 이것은 JCPDS #80-0075에 제시된 회절상과 일치하였으며, ZnO:Cu 박막이 기판에 수직인 c-축을 따라 우선 배향됨을 나타낸다. 사파이어 기판 위에 증착된 박막의 경우에, Cu의 몰 비가 점점 증가함에 따라(002)면 회절 피크의 세기는 전반적으로 증가하여 0.07 mol에서 최대를 나타내었으나, 석영 기판 위에 증착된 박막의 경우에는 0.05 mol에서 최대를 보였다. 외선-가시광 분광계를 사용하여 서로 다른 Cu의 몰 비로 성장된 ZnO:Cu 박막에서 광학 흡수율 (absorbance) 스펙트럼을 측정하였으며, 이 데이터를 사용하여 평균 투과율을 계산한 결과, 투과율은 Cu의 몰 비에 따라 현저한 차이를 나타내었다. Cu의 몰 비가 0.07 mol일 때 평균 투과율은 80%로 가장 높았으며, 0.03 mol에서는 30%로 최소이었다. 광학밴드갭 에너지는 Tauc 모델을 사용하여 계산하였고, 결정 입자의 형상과 크기와의 상관 관계를 조사하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.21 no.3
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• pp.74-79
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• 2022

In this study, the plasma corrosion resistance and the change in the number of contamination particles generated using the plasma etching process and cleaning process of coating parts for semiconductor plasma etching equipment were investigated. As the coating method, atmospheric plasma spray (APS) was used, and the powder materials were Y₂O₃ and Y₃Al₅O₁₂ (YAG). There was a clear difference in the densities of the coatings due to the difference in solubility due to the melting point of the powdered material. As a plasma environment, a mixed gas of CF₄, O₂, and Ar was used, and the etching process was performed at 200 W for 60 min. After the plasma etching process, a fluorinated film was formed on the surface, and it was confirmed that the plasma resistance was lowered and contaminant particles were generated. We performed a surface cleaning process using piranha solution(H₂SO₄(3):H₂O₂(1)) to remove the defect-causing surface fluorinated film. APS-Y₂O₃ and APS-YAG coatings commonly increased the number of defects (pores, cracks) on the coating surface by plasma etching and cleaning processes. As a result, it was confirmed that the generation of contamination particles increased and the breakdown voltage decreased. In particular, in the case of APS-YAG under the same cleaning process conditions, some of the fluorinated film remained and surface defects increased, which accelerated the increase in the number of contamination particles after cleaning. These results suggest that contaminating particles and the breakdown voltage that causes defects in semiconductor devices can be controlled through the optimization of the APS coating process and cleaning process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.182.1-182.1
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• 2016

전자빔의 운동에너지를 변화시켜 전자기장을 발생시키는 진공튜브 장치는 기본적으로 전자빔 발생부인 전자총을 핵심 구성부로 사용한다. 이러한 전자총을 이용하는 진공튜브로는 핵융합을 위해 플라즈마 가열용의 RF를 발생시키는 자이로트론 튜브와 방사광 가속기에서 전자를 가속시키는데 이용되는 클라이스트론 튜브 등이 있으며, 군사적으로는 레이더를 비롯하여 유도미상일에 들어가는 탐색기, 전투기에서 사용되는 송수신용 마이크로파 발생장치 등의 핵심부품인 진행파관 진공튜브 등이 있다. 이러한 응용분야에서는 기본적으로 고출력의 전자파를 필요로 하기 때문에 반도체를 이용한 장치로는 그 성능을 구현할 수 없다. 따라서 열음극을 사용하는 전자총을 기반으로 한 다양한 형태의 진공튜브 장치가 주로 이용되고 있다. 현재 고출력 마이크로파 진공튜브용 열음극 전자총은 대부분 외국에서 수입하고 있는데 그 이유는 전자총의 핵심 부품인 열음극 캐소드를 국내에서 개발하지 못하였기 때문이다. 하지만 본 연구에서는 텅스텐 기반의 함침형 열음극 캐소드를 국내에서 자체 개발하는데 성공하였다. 전통적으로 미국에서 개발해온 함침형 열음극 캐소드는 텅스텐 소결체에 기공을 학보하고 여기에 Ba을 중심으로 한 알칼리성 물질들을 일정비율로 혼합하여 함침한 것으로 일함수 2.1~2.3 eV 수준의 물성을 갖는다. 이에 따라 방출할 수 있는 전류의 양은 운용 온도 $1000^{\circ}C$ 정도에서 전류밀도로 대략 수 $A/cm^2$ 수준이다. 본 연구에서 개발한 캐소드는 S-type으로 알려진 것으로 BaO : CaO : $Al_2O_3$ = 4 : 1 : 1 비율로 함침되었다. 고진공장치에서 전류측정 결과 $1040^{\circ}C$에서 $10.6A/cm^2$의 전류밀도를 기록하였으며 이에 대하여 Richardson-Dushman equation으로 계산하였을 때, 약 1.9 eV의 일함수를 갖는 것을 알 수 있었다. 이는 현재 많은 응용분야에서 사용하고 있으며 함침형 캐소드에 Os이나 Ir 등의 물질을 코팅하여 일함수를 낮추고 전류밀도를 향상시킨 M-type 캐소드의 결과와 유사한 수준이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.485-488
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• 2007

$SF_6$(sulfur hexafluoride)는 뛰어난 단열 및 아크방지능력(arc-extinguishingproperty)으로 인해, 전력용 변압기의 절연가스와 반도체${\cdot}$액정용 플라즈마 CVD로의 cleaning gas, 주물공장 covering gas 등으로 사용되고 있다. 하지만, $SF_6$의 지구온난화지수(global warming potential)는 $CO_2$대비 23,900배가 높아 기후변화에 미치는 영향이 $CO_2$보다 훨씬 크고, 대기 중 분해되지 않고 잔존하는 기간이 $CH_4$ 10년, $CO_2$ 및 CFCs는 100년으로 추정되는데 반해, $SF_6$는 3,200년으로 연간방출양이 작더라도 오랜 기간 누적되면 그 파장이 클 것으로 사료된다. 대부분의 가스 하이드레이트(고상결정상태)는 고압, 저온에서 형성가능 하지만, 불화가스에 대해서는 쉽게 결정화가 일어난다. $SF_6$는 3$^{\circ}C$, 2기압에서 고밀도 고상화가 되기 때문에 여러 기체와 흔합되어 있는 경우 $SF_6$만을 압축된 고상 결정상태를 형성, $SF_6$를 회수, 정제할 수 있으므로 불화가스 분리${\cdot}$회수에 기술적, 경제적 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 하이드레이트 촉진제로서 계면활성제(promoter) 첨가에 따른 $SF_6$ 하이드레이트 형성 및 해리과정 실험을 통해 효율적인 $SF_6$ 저감에 관한 적용기술을 연구해 보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.200-200
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• 2013

기존 메모리 반도체에 비교해 빠른 재생속도와 높은 집적도, 비휘발성 등의 특성을 가지는 MRAM (Magnetic Random Access Memory)은 DRAM, flash memory 등을 대체할 수 있는 차세대 기억 소자로서 CoFeB/MgO/CoFeB로 구성된 한 개의 MTJ (Magnetic Tunnel Junction)를 단위 메모리로 사용한다. 이 MTJ 물질들은 고밀도 플라즈마를 이용한 건식 식각공정시 Cl2, BCl3 등과 같은 chlorine 을 포함한 가스를 이용하여 왔으나 식각 후 sidewall에서 발생하는 부식과 식각 선택비 확보의 어려움 등으로 마스크 물질에 제약을 받고 소자 특성이 감소하게 되는 등의 문제가 있다. 따라서 이러한 식각 문제점을 해결하기 위한 대안으로 noncorrosive 가스인 CO/NH3, CH3OH, CH4 등을 이용한 MTJ 식각 연구가 진행되어 오고 있으며 이중 CO/NH3 혼합가스는 부식성이 없고 hard mask와의 높은 선택비를 가지는 기체로 CO gas에 NH3 gas를 첨가하게 되면 etch rate이 증가하는 특성을 보인다. 또한 rf pulse-biased power를 이용하여 이온의 입사를 시간에 따라 제어함으로써 pulse off time 때 etch gas와 MTJ 물질간의 chemical reaction을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CO/NH3 혼합가스를 이용하여 다양한 rf pulse-biased power 조건에서 MTJ 물질인 CoFeB, MgO와 hard mask 물질인 W을 식각 한 뒤 식각특성을 분석하였으며 MTJ surface의 chemical binding state, surface roughness 측정을 진행하였다. 식각 샘플의 측정은 Alpha step profiler, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy)를 통해 진행되었다. Time-averaged pulse bias에서는 duty ratio가 감소할수록 etch rate의 큰 감소 없이 CoFeB/W, MgO/W 물질의 etch selectivity가 향상됨을 확인할 수 있었으며 pulse off time 구간에서의 chemical reaction 향상으로 인해 식각부산물의 재증착이 감소하고 CoFeB의 surface roughness가 감소하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.16 no.11
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• pp.2525-2531
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• 2012

Al-Cu alloy has been used as a circuit material for its low resistance and ease to process for long years at CMOS technology. However, basically metal is very susceptible to corrosion and which has been a long pending trouble in various fields using metal. The defect causes the reliability concerns, so improved methods are necessary to reduce the defect. In the various corrosion parameters, PR strip process conditions after metal etch and optimal cleaning solutions are controllable and increase the process margin to prevent the metal corrosion. This study proposes that chlorine residue after metal etch as the source of metal corrosion, and charges should be removed by optimizing PR strip process condition and cleaning condition.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.490-492
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• 2008

고압 전원 장치(High Voltage Power Supply)는 근래에 와서 산업전반에 응용이 매우 광범위하게 확산되고 있고 고전압 장치가 필수적으로 이용 되어야 하는 분야가 점차 확산되고 있다. 응용분야로는 신소재 개발과 플라즈마 응용을 위한 공업용과 민생용, 의료기기용, 군사용, 또한 프린터에 이르기까지 다양하게 있다. 가정이나 사무실에서 쉽게 접할 수 있는 IT장비인 프린터인 경우에도 전원 공급 장치의 측면에서는 화상형성에 있어 가장 필수적인 안정적이고 다기능을 가지는 고압 전원장치를 적용하고 있고, 수요 또한 증가하고 있다. 본 논문은 낮은 입력 DC전압에서 높은 음의 DC전압을 출력하는 높은 전환 비의 극성 반전 형 DC/DC 전력 변환 회로에 관한 것으로써, 하나의 스위치, 하나의 인덕터, 그리고 다수개의 캐패시터와 다이오드로 구성된다. 기존의 극성 반전 형 DC/DC 컨버터 회로와 비교하여, 고압 변환 트랜스포머 대신에 인덕터를 사용할 수 있어, 자기 소자의 부피 및 크기는 물론 원가저감이 가능하다. 또한 반도체 소자의 Voltage Stress가 감소된다. 제안된 회로의 원리를 분석하고, 종래의 고압 전원장치와 비교함으로써 장점을 알아본 후, 동작원리에 대한 타당성을 Simulation 및 실험을 통하여 검증한다.