• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.267-267
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• 2012

최근 국내 반도체 장비 업체들에 의해서 차세대 반도체용 450 mm 웨이퍼 공정용 장비 개발이 진행 중에 있다. 반도체 산업은 계속해서 반도체 칩의 크기를 작게 하고, 웨이퍼 크기를 늘리면서 웨이퍼 당 칩수를 증가시켜 생산성을 향상해오고 있다. 현재 300 mm 웨이퍼에서 450 mm 웨이퍼를 도입하게 되면, 생산성 뿐만 아니라 30%의 비용절감과 50%의 cycle-time 단축이 기대되고 있다. 장비에 대한 이해와 공정에 대한 해석 능력을 위해 비용과 시간이 많이 들기 때문에 최근 컴퓨터를 활용한 수치 모델링이 진행되고 있다. 또한, 수치 모델링은 실험 결과와의 비교가 필수적이다. 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 전자밀도를 cut off probe를 통해 100 mTorr에 서 Ar 플라즈마를 파워에 따라 측정했다. 13.56 MHz 200 W, 500 W, 1,000 W로 입력 파워가 증가하면서 웨이퍼 중심에서 $6.0{\times}10^9#/cm^3$, $1.35{\times}10^{10}#/cm^3$, $2.4{\times}10^{10}#/cm^3$로 증가했다. 450 mm 웨이퍼 영역에서 전자 밀도의 불균일도는 각각 10.31%, 3.24%, 4.81% 였다. 또한, 이 450 mm 웨이퍼용 CCP 장비를 축대칭 2차원으로 형상화하고, 전극에 13.56 MHz를 직렬로 연결된 blocking capacitor ($1{\times}10^{-6}$ F/$m^2$)를 통해 인가할 수 있도록 상용 유체 모델 소프트웨어(CFD-ACE+, EXI corp)를 이용하여 계산하였다. 주요 전자-중성 충돌 반응으로 momentum transfer, ionization, excitation, two-step ionization을 고려했고, $Ar^+$와 $Ar^*$의 표면 재결합 반응은 sticking coefficient를 1로 가정했다. CFD-ACE+의 CCP 모델을 통해 Poisson 방정식을 풀어서 sheath와 wave effect를 고려하였다. Stochastic heating을 고려하지 않았을 때, 플라즈마 흡수 파워가 80 W, 160 W, 240 W에서 실험 투입 전력 200 W, 500 W, 1,000 W일 때와 유사한 반경 방향의 플라즈마 밀도 분포를 보였다. 200 W, 500 W, 1,000 W일 때의 전자밀도 분포는 수치 모델링과 전 범위에서 각각 10%, 3%, 2%의 오차를 보였다. 450 mm의 전극에 13.56 MHz의 전력을 인가할 때, 파워가 증가할수록 전자밀도의 최대값의 위치가 웨이퍼 edge에서 중심으로 이동하고 있음을 실험과 모델링을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.176.2-176.2
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• 2015

기존의 트라이볼로지 분석 기법은 macro 영역에서 시료의 강도 및 탄성 등의 물성을 분석하는 정도였으나 Nano-Indenter 분석 기법은 macro 영역보다 더 미세한 nano 영역에서의 시료 물성 분석을 가능하게 해주었다. 따라서 본 연구에서는 시료들의 결정 배양 방향에 따른 Nano-Indenter 압입 각도 차이에 대한 nano 영역에서의 연구를 진행하였다. Si 기판 외에 본 연구에 사용 된 HfN 및 Zr 박막의 시료들은 rf magnetron sputter를 이용하여 약 100 nm 두께로 증착하였다. 각각 시료들에 대한 결정성 확인을 위해 XRD 분석을 실시하였다. 이후 Nano-Indenter를 이용하여 압입 인가력 대비 압입 깊이를 측정하였다. 이 과정에서 Nano-Indenter 압입 각도를 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$로 변화함에 따라 압입 인가력 - 압입 깊이 그래프의 차이를 확인하였고 이를 기준점으로 부터 $10{\mu}m$ 이격시켜 16회 반복 측정과 Weilbull distribution을 통해 신뢰도를 향상시켰다. 측정 결과 Zirconium(Zr) 박막의 경우 21.53 GPa과 22.18 GPa 측정되었으나 Si 기판은 17.46 GPa 16.33 GPa으로, 그리고 HfN 박막의 경우 25.18 GPa과 27.75 GPa으로 상대적으로 큰 차이를 확인하였다. Si 기판과 HfN의 측정결과 Weibull distribution는 75.02와 70.23인 반면 Zr 박막은 30.94로 상대적으로 불균일한 특성을 확인하였다. 이 결과들로부터 각각의 박막 결정 배양 방향에 따른 분석의 한가지 방법으로 Nano-Indenter 분석 기법을 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.58-58
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• 2009

Uniformity related issues in chemical mechanical polishing (CMP) are within wafer non-uniformity (WIWNU), wafer to wafer non-uniformity (WTWNU), planarity and dishing/erosion. Here, the WIWNU that originates from spatial distribution of independent variables such as temperature, sliding distance, down force and material removal rate (MRR) during CMP, relies to spatial dependency. Among various sources of spatial irregularity, hardness and modulus of pad and surface roughness in sources for pad uniformity are great, especially. So, we investigated the spatial variation of pad surface characteristics using pad measuring system (PMS) and roughness measuring system. Reduced peak height ($R_{pk}$) of roughness parameter shows a strong correlation with the removal rate, and the distribution of relative sliding distance onwafer during polishing has an effect on the variation of $R_{pk}$ and WIWNU. Also, the results of pad wear profile thorough developed pad profiler well coincides with the kinematical simulation of conditioning, and it can contribute for the enhancement of WIWNU in CMP process.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권6호
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• pp.235-239
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• 2011

두 가지 조성의 TiCrN 코팅층(Ti : Cr = 20 : 80 및 5 : 95wt%)을 Inconel 617 합금 위에 증착하고, 1000oC까지의 온도영역에서 TiCrN 코팅이 Inconel 617 합금의 고온안정성에 미치는 영향을 조사하였다. XRD 분석과 미세구조 관찰을 통해 표면으로의 불균일한 Cr 확산이 TiCrN 층에 의해 억제되었음을 알 수 있었다. 그 결과 Inconel 617의 열산화 저항성이 현저하게 향상되었음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.423-427
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• 2017

본 논문은 silicon-on-glass(SOG) 공정에서 접합력 균일도 향상을 위한 고정단 설계에 대한 내용을 다룬다. SOG 공정은 전극이 형성된 유리 기판층과 실리콘 구조층의 양극접합을 기반으로 하며, 가속도 센서와 공진형 센서를 비롯한 고종횡비 구조를 갖는 다양한 실리콘 센서들의 제작에 널리 사용된다. 본 논문에서는 전극과 유리 기판층의 표면 사이에 발생하는 단차로 인한 불균일한 접합을 방지하기 위해, 실리콘 구조층에서 유리 기판층과 접합되는 부분과 전극과 겹쳐지는 부분을 트렌치(trench)를 이용해 분리하는 새로운 형상의 고정단을 제안한다. 본 고정단은 추가적인 공정 없이 기존의 SOG 공정으로 제작되는 디바이스들에 손쉽게 적용이 가능하다.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.974-978
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• 1998

회분식 통풍관형(DTB) 냉각 결정화기에서 3-nitro-1,2,4,-triazol-5-one(NTO)의 결정화 메카니즘에 관한 연구가 수행되었다. 결정성장속도 및 핵생성속도에 대한 과포화 의존성이 조사되었다. 핵생성 메카니즘 판별을 위한 Mersmann 이론을 이용하여 NTO의 핵생성 거동에 대한 메카니즘이 파악되었다. DTB 결정화기에서 NTO의 핵생성 거동은 불균일핵생성과 표면핵생성이 동시에 기여함을 알 수 있었다. 핵생성속도는 과포화에 4.2승에 비례하였고 결정성장속도는 과포화의 2.9승에 비례하였다. 회분식 DTB 냉각 결정화에서 얻은 NTO 결정의 크기는 결정화 메카니즘으로부터 얻어진 상관식으로부터 검증되었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.410-420
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• 2006

Epitaxial 성장에서 screening 및 steering 효과 등과 같은 증착과정 중 나타나는 dynamic effects를 kinetic Monte Carlo 시뮬레이션으로 고찰하였다. 증착원자와 토대 원자와의 상호 작용을 엄밀하게 고려하기 위해 이 시뮬레이션 프로그램에 molecular dynamics 시뮬레이션을 결합시켰다. 기울어진 각도로 증착 시킬 경우 표면의 형상은 1) 증착 각도가 기울어짐에 따라 거칠기가 증가한다는 것, 2) 비대칭적인 언덕의 형성된다는 것, 그리고 3) 언덕의 면방향에 따라 비대칭적인 기울기를 갖는다는 세가지 특징을 보았다. 증착 각도나 온도 의존성에 대한 시뮬레이션 결과는 기존의 실험 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 기울어진 각도로 증착했을 때 나타나는 이러한 결과는 steering과 screening 효과에 따른 초기 증착 밀도의 불균일에 기인함을 알 수 있었고, 여기서 steering 효과가 screening 효과 보다 주요한 역할을 하는 것을 보았다. 시뮬레이션 계산에서 확인된 새로운 결과는 기울기 선택 (slope selection)이 이루어졌어도 언덕의 각 면이 단일한 기울기로 형성되어 있지 않고 여러 종류의 facet가 섞인 형태이며, 따라서 기울기 선택이 바로 facet 선택을 의미하지는 않는다는 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.280-286
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• 2006

디지털 합금 (digital-alloy) 성장방법을 사용한 AIGaAs층을 이용하여 $1.3{\mu}m$ vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)에 사용될 수 있는 AlGaAs/GaAs distributed Bragg reflector (DBR)를 분자선 에피탁시 (molecular beam epitaxy) 방법을 통해 제작하였다. 3인치 1/4 크기의 기판에 디지털 합금 AlGaAs층을 사용한 DBR을 성장하고 기판 여러 부분에서의 반사율을 측정하여 각 부분 간의 반사율 편차가 0.35%이내임을 확인하였다. TEM 사진을 통한 계면분석을 통해 디지털 합금 AlGaAs층의 조성과 두께가 균일함을 확인하였는데, 이는 디지털 합금 AlGaAs층의 성장시 기판 표면의 온도가 불균일하더라도 크게 영향을 받지 않음을 보여준다. 이를 통해 DBR의 균일성에 따라 소자의 특성에 큰 영향을 받는 InAs 양자점을 활성층으로 사용하는 VCSEL의 수율을 향상시키는데 디지털 합금 AlGaAs층을 이용한 DBR이 응용될 수 있음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권9호
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• pp.792-798
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• 2007

촉매 연소는 통상의 연소 방식과는 달리 촉매 표면에서 연료와 산화제의 화학 반응에 의한 연소 방식이다. 따라서 연소 영역 이전에 연료와 공기가 잘 혼합되어야 하며, 균일한 공급이 이루어져야 한다. 만약 불균일한 유동 분포가 발생하게 되면, 국부적인 고온 지역이 발생하게 되고 이는 촉매와 지지체에 손상을 초래하게 된다. 본 연구에서는 촉매 연소기의 혼합 및 유동 균일도를 향상시키기 위해 다공판을 사용하였으며, 다양한 파라메터의 변화에 따른 유동 특성의 변화를 조사하기 위해 수치적인 방법을 사용하였다. 각각의 조건하에서 촉매부의 입구에서 유동의 균일도를 조사하고 평가하였으며, 그 결과 적절히 설계된 다공판을 사용하였을 경우 대부분의 해석 조건에 대해 효과적인 균일도 향상을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권3호
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• pp.158-163
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• 2012

본 연구는 석탄 잔사회의 재활용률을 높이기 위하여 잔사회 인공경량골재의 발포기구를 규명하는 것이다. 본 실험의 원료는 잔사회와 준설토이다. 인공경량골재는 10 mm 크기의 구형 성형체를 제조하고, 이를 승온소성법으로 $1200^{\circ}C$에서 $1275^{\circ}C$까지 소결하였다. 인공경량골재의 온도별, 조성별 비중 및 흡수율 등의 물성을 측정하고, 단면과 표면을 관찰하였다. 비중 곡선의 결과 잔사회 함량이 80 wt.%일 때 변곡점을 나타내었다. 잔사회 인공경량골재의 미세구조를 관찰한 결과 잔사회 함량이 80 wt.%를 넘으면 블랙코어가 없고, 자기화 발포로 균일한 미세기공이 다량으로 존재하며, 잔사회 함량이 80 wt.% 이하이면 잔사회 인공경량골재는 블랙코어가 존재하면서 매우 큰 기공이 불균일하게 존재한다.