• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.9
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• pp.1013-1018
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• 2014

Magnetic Abrasive Polishing (MAP) process is a nontraditional method for polishing the surface of workpiece by using the flexibility of tool. At present, a mixture of polishing abrasives and ferrous particles is used as the tool in the MAP process. Previously, an experiment was conducted with different sizes of polishing abrasives with an aim to improve the polishing accuracy. However, the sizes of ferrous particles are also expected to have a dominant effect on the process, warranting a study on the effect of the size of ferrous iron particles. In this study, an experiment was conducted using three different sizes of ferrous particles. Iron powder of average diameters 8, 78 and $250{\mu}m$ was used as ferrous particles. The effect of each ferrous particle size was evaluated by comparing the improvements in surface roughness. The particle size of a ferrous iron was found to play a significant role in MAP and particles of $78{\mu}m$ facilitated the best improvement in surface roughness.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.35-37
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• 2005

100, 200nm 크기의 colloidal silica 각각에 나노 ceria 입자를 수열합성법으로 코팅하였다. Colloidal silica 입자에 ceria를 코팅 시 slurry의 pH조절과 수열처리에 이용하여 silica에 ceria가 코팅됨을 TEM과 zeta-potential을 이용하여 확인하였다. 연마 슬러리의 분산 안정성과 연마효율을 높이기 위하여 슬러리의 pH 는 9로 하였으며, 이때의 zeta-potential 값은 -25 mV이었다. 1 wt%로 제조된 연마슬러리를 이용하여, 4 inch $SiO_2$, $Si_3N_4$ wafer를 압력변화에 따른 연마특성을 관찰 하였다. Ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial한 $CeO_2$입자를 연마압력 6 psi로 oxide film을 연마한 결과 연마율이 각각 2490 ${\AA}/min$, 4200 ${\AA}/min$, 4300 ${\AA}/min$으로 측정되었다. 또한 $SiO_2$, $Si_3N_4$ film의 6 psi압력에서 ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial 한 $CeO_2$입자의 선택비는 3, 3.8, 6.7 이었다. 입자크기가 클수록 연마율이 높으며, Preston equation을 따라 연마 압력과 연마율이 비례하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.64-64
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• 2003

고집적화된 시스템 LSI 반도체 소자 제조 공정에서 소자의 고속화 및 고성능화에 따른 배선층수의 증가와 배선 패턴 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져, 광역평탄화가 가능한 STI CMP(Shallow Trench Isolation Chemical-Mechanical-Polishing)공정의 중요성이 더해가고 있다. 이러한 STI CMP 공정에서 세리아 슬러리에 첨가되는 계면활성제의 농도에 따라 산화막과 질화막 사이의 연마 선택비를 제어하는 것이 필수적 과제로 등장하고 있다. 일반적인 CMP 공정에서 압력 증가에 따른 연마 제거량이 Prestonian 거동을 나타내는 반면, 연마 입자의 크기를 변화시켜 계면활성제의 농도를 달리 하였을 경우, 압력 변화에 따라 Non-Prestonian 거동이 나타나는 것을 고찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 세리아 슬러리 내에 첨가되는 계면활성 제의 농도와 연마입자의 크기를 달리한 후, 압력을 변화시킴으로 나타나는 non-Prestonian 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.205.1-205.1
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• 2014

4세대 가속기 언듈레이터 진공용기는 길이가 6 m이고 내경이 $7{\times}11mm$로 매우 좁아서 내부 표면의 경면연마가 까다롭다. 미국이나 독일의 경우 입자유동연마 방법으로 표면 거칠기와 표면 산화막 두께를 요구되는 수준으로 낮췄다. 이 방법을 적용해 본 결과, 연질의 알루미늄 표면에 스크레치 및 피트 발생율이 높고 고비용에 처리시간이 길다는 단점이 있었다. 포항가속기에서는 입자유동연마와 병행하여 화학연마 방법으로 관경이 좁은 형상이나 길이에 구애받지 않고 긴 진공용기 크기의 약품조가 없이 표면연마 할 수 있는 장치를 고안하였다. 이 장치는 표면조도 개선 목적의 화학연마, 표면 산화막 두께 개선, 세척 및 건조장치가 한 시스템으로 구성되어 큰 약품조와 수세조가 필요하지 않다는 장점이 있어서 입자유동연마 공정을 대체할 수 있는 방법으로 기대된다. 본 발표에서는 화학연마 장치에 대해 소개하고 연마 전 후 표면조도와 산화막 개선 결과에 대해서 논하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.9
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• pp.1037-1041
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• 2014

Slurry used for polishing semiconductors processed by exchange, pressurization, and multi-step feeding has been studied to investigate the effect of the size and shape of slurry particles on the oxide CMP removal rate. First, spherical silica sol was prepared by the ion exchange method. The spherical silica particle was used as a seed to grow non-spherical silica sol in accordance with the multi-step feeding of silicic acid by the ion exchange and pressurization methods. The oxide removal rate of both non-spherical silica sol and commercially available slurry were compared with increasing average particle size in the oxide CMP. The more alkaline the pH level of the non-spherical silica sol, the higher was the removal rate and non-uniformity.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1278-1282
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• 2004

수열처리법으로 nano-sized $CeO_2$ 입자를 $Al_3O_3$ 입자의 표면에 균일하게 코팅하여 $AL_2O_3/O_2$ composite 연마 입자를 제조하었다. 제조된 $Al_2O_3\CeO_2$ composite 입자의 뭍성을 TEM, XRD, zeta potential analyzer 및 particle size analyzer로 측징하였다. $Al_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 구성된 슬러리와 비교 시료로서 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 입자를 혼합한 슬러리를 사용하여 thermal oxide film에 대한 연마특성을 평가하였다. 연마슬러리에 포함된 $A1_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 혼합입자에서 나노 크기의 세리아 입자가 sub-micron 크기의 알루미나 입자의 표면에 균일하게 코팅되므로서 $Al_2O_3$ 단일 성분의 슬러리에 비해 removal rate(RR)는 106 nm/min, WIWNU는 $8\sim9%$, roughness는 $2.6{\AA}$의 향상된 연마 특성을 나타내었다. 알루미나 입자의 불규칙한 형상 때문에 $Al_2O3/CeO_2$ composite 슬러리와 $Al_2O_3$ 와 $CeO_2$ 혼합슬러리의 연마 특성이 비슷한 수준을 나타내었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.6
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• pp.631-635
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• 2011

Spherical and non-spherical silica particles prepared by the direct oxidation were studied for the effect of the particle size and shape of these particles on oxide CMP removal rate. Spherical silica particles, which have 10~100 nm in size, were prepared by the direct oxidation process from silicon in the presence of alkali catalyst. The 10 nm silica particles were aggregated by addition of an acid, an alcohol, or a silane as an aggregation inducer between the particles. Two or more aggregated silica particles were used as a seed to grow non spherical silica particles in the direct oxidation process of silicon in the presence of alkali catalyst. The oxide removal rate of spherical silica particles increased with increasing an average particle size for spherical silica abrasives in the oxide CMP. It further increased non-spherical particles, compared with the spherical particles in the similar average particle size.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.129-131
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• 2004

전 세계적으로 반도체 연마제용으로 silica를 많이 사용하고 있으며, 주로 fumed silica 및 colloidal silica로 구분되어진다. 반도체 연마제로서의 가장 중요한 요소는 연마율, defect 및 uniformity 등이 있으며, 현재 defect 및 uniformity는 많은 연구개발을 통하여 증진되었지만 반도체 생산량과 직접 관련된 연마율을 증가시키는 기술은 화학약품 및 slurry의 농도 증가로만 가능하다. 이에 연마제의 전반적인 기능을 상승시켜 기존보다 연마율은 높이고, 결함율을 낮추며, 120nm 이상의 입자크기를 제조하여도 근일한 입도 분포도를 나타내어주고, 장기간 안정하게 사용가능하고, 친환경적인 반도체 연마제를 개발하였다.

• 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 Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.330-330
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• 2004