• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.611-617
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• 1989

A jet cutting system is a new concept of cutting device wihch requires high pressure up to thousands of atmospheric pressure. The use of water as a cutting medium brings in many of working advantages such as no dust, no gas, and no thermal distortion. And an introduction of abrasives into the water jet flow increases signigicantly cutting abilities and improves cutting performance. Cutting with abrasive water jet involves many operating variables, including design of the cutting system. For efficient cutting, the operating parameters have to chosen properly. In spite of several attempts to develop the cutting model theoretically, all of the optimization of the operating parameters is based upon exerimental results of each jet cutting system. In this paper, the effect of the parameters was measured and analysed in terms of pressure, abrasive, and transverse rate of a workpiece. Most of all, sufficient feeding of abrasives is the most important factor for efficient cutting performance.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2003.11a
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• pp.1816-1821
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• 2003

The sapphire wafer for blue light emitting device was manufactured by the implementation of the chemical and mechanical polishing process. The surface polishing of crystalline sapphire wafer was characterized by zeta potential measurement. The reduction process with the alkali slurry provides the surface chemical reaction with sapphire atoms. The poly-urethane pad also provides the frictional force to take out the chemically-reacted surface layers. The surface roughness was measured by the atomic force microscope and the crystalline quality was characterized by the double crystal X -ray diffraction analysis.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.3
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• pp.361-367
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• 2001

Recently, Chemical Mechanical Polishing(CMP) has become a leading planarization technique as a method for silicon wafer planarization that can meet the more stringent lithographic requirement of planarity for the future submicron device manufacturing. The SOI(Silicon On Insulator) wafer has received considerable attention as bulk-alternative wafer to improve the performance of semiconductor devices. In this paper, the objective of study is to investigate Material Removal Rate(MRR) and surface micro-roughness effects of slurry and pad in the CMP process. When particle size of slurry is increased, Material Removal rate increase. Surface micro-roughness is greater influenced by pad than by particle size of slurry. As a result of AM measurement, surface micro-roughness was improved from 27 $\AA$ Rms to 0.64 $\AA$Rms.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.61-61
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• 2003

CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 VLSI의 제조공정에서 실리콘웨이퍼의 절연막내에 있는 토포그래피를 제어할 수 있는 광역 평탄화 기술이다. 또한 최근에는 실리콘웨이퍼의 나노토포그래피(Nanotopography)가 STI의 CMP 공정에서 연마 후 필름의 막 두께 변화에 많은 영향을 미치게 됨으로 중요한 요인으로 대두되고 있다. STI CMP에 사용되는 CeO$_2$ 슬러리에서 첨가되는 계면활성제의 농도에 따라서 나노토포그래피에 미치는 영향을 제어하는 것이 필수적 과제로 등장하고 있다. 본 연구에서는 STI CMP 공정에서 사용되는 CeO$_2$ 슬러리에서 계면활성제의 농도에 따른 나노토포그래피의 의존성에 대해서 연구하였다. 실험은 8 "단면연마 실리콘웨이퍼로 PETEOS 7000$\AA$이 증착 된 것을 사용하였으며, 연마 시간에 따른 나노토포그래피 의존성을 알아보기 위해 연마 깊이는 3000$\AA$으로 일정하게 맞췄다. 그리고 CMP 공정은 Strasbaugh 6EC를 사용하였으며, 패드는 IC1000/SUBA4(Rodel)이다. 그리고 연마시 적용된 압력은 4psi(Pounds per Square Inch), 헤드와 정반(table)의 회전속도는 각각 70rpm이다 슬러리는 A, B 모두 CeO$_2$ 슬러리로 입자크기가 다른 것을 사용하였고, 농도를 달리한 계면활성제가 첨가되었다. CMP 전 후 웨이퍼의 막 두께 측정은 Nanospec 180(Nanometrics)과 spectroscopic ellipsometer (MOSS-ES4G, SOPRA)가 사용되었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.2
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• pp.167-171
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• 2003

CMP(Chemical Mechanical Planarization) slurry for STI process is made by mechanically synthesized$CeO_2$as abrasive. The abrasive can be stabilized by electrostatic or steric stabilization in aqueous slurry and steric stabilization is more effective for long-term stability. Blanket-type$SiO_2$and $Si_3N_4$ wafers are polished with CMP slurry containing$CeO_2$synthesized in 50$0^{\circ}C$ or $700^{\circ}C$. Removal rate and surface uniformity of$SiO_2$and$Si_3N_4$wafer and selectivity are influenced by synthetic condition of abrasive, suspension stability and pH of slurries.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.7
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• pp.779-784
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• 2011

This study was carried out on the crack healing of three types of SiC ceramics based on a $SiO_2$ additive, taking into account the roughness of the polishing plate used for polishing the specimens. The mixtures were subsequently hot-pressed in $N_2$ gas for one hour under 35 MPa at 2053 K. In these specimens, the optimized crack-healing condition was 1373 K for one hour in air. The crack-healing material of the cracked part was the glassy phase of $SiO_2$ that was formed by the oxidation of SiC. In the optimum healing condition, the bending strength of non-polished SiC ceramics was not completely recovered. However, the bending strength of the SAY specimen was excellent, considering the economic aspects of SAY, SAYS-1, and SAYS-2. The SAY specimen is definitely superior to the others after an hour of heat treatment. There was a decrease in the number and size of defects in the specimen polished by using a $125-{\mu}m$ polishing plate; however, the micro-surface defects were not completely repaired. The specimen polished by using a 40-${\mu}m$ polishing plate showed little voids or surface defects after an hour of heat treatment. The bending strength of the specimen mirror-polished by using a 6-${\mu}m$ polishing plate was completely recovered.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.136-141
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• 1993

진공챔버,위생튜브등 정밀한 내면을 필요로 하는 경우 표면거칠기를 향상시키기 위한 방법으로 전해가공 및 수작업을 하는 경우가 대부분인데 이는 가공비가 비씨고 다듬질 시간이 많이 걸리는 등 매우 비경제적이다. 더구나 길이가 긴 관이나 구부러진 관의 내면은 기계적으로 다듬질이 매우 어렵다. 그러나 최근에 개발된 전자기장을 이용한 자력 연마가공법은 기존의 기계적인 가공법과는 달리 실제 가공을 행하는 공구부와 ㅣㅇ를 구동하는 구동부 사이에 공극을 허용하기 때문에 이를 이용하여 회전이 불가능한 곡관의 내면다듬질을 가능하게 하였다. 지금까지 연구들은 단순히 전자석 및 전원으로 이루어진 수동가공 시스템으로서 가공공정 자체의 특성파악에 집중되어 왔으나 자력연마법의 장점중의 하나인 다듬질 공정의 자동화 가능성을 실현시키기 위해서는 공정의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 이를 실현시키기 위한 기초연구로서 컴퓨터구동 회전자력연마가공 시스템을 개발하고 그 기본특성을 알아보기 위해 유한요소법을 이용하여 원형 요오크 및 여섯개의 자극에 대해 자력선의 분포를 알아보았다. 또한 이로부터 가공영역의 자속밀도를 계산하고 다듬질 가공을 가능케 하기위한 회전자화의 발생방법에 대해 고찰하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.17 no.3
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• pp.184-191
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• 2000

Properties of pad are investigated to find the relationship between the chemical mechanical polishing(CMP) results, such as material removal rate and within wafer non-uniformity(WIWNU), and its properties. Polishing pressure is considered as important factors to affect the results, so behavior of ordinary polymer is studied to define the polishing result affecting properties of pad. Experimental setup is devised to identify the behavior of pad and several different pads are used in chemical mechanical polishing experiments to verify the correlations between pad properties and polishing results. The results indicate that the viscoelastic properties of pad had relationships with the polishing results, and shows correlation between suggested properties of pad and polishing result.

• Tribology and Lubricants
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• v.28 no.6
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• pp.272-277
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• 2012

Finite element analysis was carried out using wafer-scale and particle-scale models to understand the mechanism of the fast removal rate(edge effect) at wafer edges in the chemical-mechanical polishing process. This is the first to report that a particle-scale model can explain the edge effect well in terms of stress distribution and magnitude. The results also revealed that the mechanism could not be fully understood by using the wafer-scale model, which has been used in many previous studies. The wafer-scale model neither gives the stress magnitude that is sufficient to remove material nor indicates the coincidence between the stress distribution and the removal rate along a wafer surface.