• Title/Summary/Keyword: 웨이퍼 공정

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저압 광산란 입자측정센서 개발 및 성능 평가

  • Mun, Ji-Hun;U, Dae-Gwang;Kim, Myeong-Jun;Yun, Jin-Uk;Jeong, Hyeok;Gwon, Yong-Taek;Gang, Sang-U;Yun, Ju-Yeong;Sin, Yong-Hyeon;Kim, Tae-Seong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.02a
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    • pp.327-327
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    • 2010
  • 디스플레이 및 반도체 산업이 발전함에 따라 회로의 선폭이 점차 줄어들고 있으며, 이에 따라서 대표적인 오염원이 되는 오염입자의 임계 직경(critical diameter) 또한 작아지고 있다. 현재 반도체 및 디스플레이 산업에서 사용되는 측정방법은 레이저를 이용하여 공정 후 표면에 남아 있는 오염입자를 측정하는 ex-situ 방법이 주를 이루고 있다. Ex-situ 방법을 이용한 오염입자의 제어는 웨이퍼 전체를 측정할 수 없을 뿐만 아니라 실시간 측정이 불가능하기 때문에 공정 모니터링 장비로 사용이 어려우며 오염입자와 공정 간의 상관관계 파악에도 많은 제약이 따르게 된다. 이에 따라 저압에서 in-situ 방법을 이용한 실시간 오염입자 측정 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 저압 환경에서 실시간으로 입자를 모니터링 할 수 있는 장비를 입자의 광산란 원리를 이용하여 개발하였다. 빛이 입자에 조사되면 크게 산란 및 흡수현상이 일어나게 되는데, 이 때 발생하는 산란광은 입자의 크기와 관계가 있으며 Mie 이론으로 널리 알려져 있다. 현재 이를 이용한 연구가 국내 및 국외에서 진행되고 있다. 수 백 nm 대의 입자를 측정하기 위해서는 빛의 강도가일정 수준 이상 되어야 하며, 이를 측정할 수 있는 수신부의 감도 또한 중요하다. 본 연구에서는 빛의 직경을 100 um 이하까지 집속할 수 있는 광학계를 상용 프로그램을 이용하여 설계하였으며, 강도가 약한 산란광 측정을 위하여 노이즈 제거 필터링 기술 등이 적용된 수신부 센서를 개발하여 전체 시스템에 적용하였다. 교정은 상압과 저압에서 수행 하였으며 약 5%의 측정효율로 최소 300 nm 이하의 입자까지 측정이 가능함을 확인 하였다. 또한, 타사의 실시간 입자 측정 센서와의 비교 실험을 통하여 성능평가를 수행하였다. 기존 광산란 방식 센서보다 높은 성능의 센서를 개발하기 위하여 추후 연구를 진행할 계획이며, 약 200 nm 이하의 입자까지 측정이 가능할 것으로 기대된다.

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웨이퍼 도핑 농도 조절에 의한 sheet resistance 변화와 이에 따른 태양전지의 효율 분석

  • Lee, Won-Baek;Gong, Dae-Yeong;Jeong, Seong-Uk;Jang, Gyeong-Su;Lee, Jun-Sin
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.02a
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    • pp.282-282
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    • 2010
  • 결정질 태양전지는 상대적으로 고효율이 보장되며, 낮은 공정 비용 등의 이유로 널리 사용되고 있는 기술이다. 결정질 태양전지의 효율을 증가시키는 공정 방법에는 표면 구조화, 도핑 농도, 반사방지막, 금속전극 형성 등이 있다. 특히, 도핑 공정에서 도핑 농도를 변화시킬 수 있으며, 이에 의하여 면 저항값을 변화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 결정질 태양 전지에서 도핑 농도의 조절에 의한 이상적인 sheet resistance를 얻기 위한 실험을 진행하였다. 3개의 실험 set을 두고 각각의 경우를 실험하였다. 본 연구에서는 Pre-deposition과 drive-in 방법을 사용한 doping의 2가지 step으로 실험을 진행하였다. pre-deposition의 시간 condition은 21분으로 하였다. $N_2$ 분위기에서 $O_2$$POCl_3$ 의 비율을 각각 100sccm, 200sccm으로 하여 실험을 진행하였다. 변수인 온도의 경우는 각각의 set에 대하여, $830^{\circ}C$, $840^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 로 가변하였다. pre-deposition을 끝낸 뒤, sheet resistance의 값은 각각 $75{\sim}90\;\Omega/square$, $68{\sim}75\;\Omega/square$, $56{\sim}63\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. 도핑의 경우에는 drive-in 방법을 사용하였으며, 모든 경우에서 20분에서 $890^{\circ}C$에서 진행하였다. 최종 sheet resistance의 값은 각각의 경우 최대 $33\;\Omega/square$, $34\;\Omega/square$, $30\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. $40{\sim}45\;\Omega/square$ 정도의 sheet resistance가 많은 연구에서 이상적인 sheet resistance로 연구되고 있다. 본 연구에서 두 번째 조건이 이상적인 sheet resistance에 가장 접근 하였음을 확인 할 수 있다.

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Parallel pattern fabrication on metal oxide film using transferring process for liquid crystal alignment (전사 공정을 이용한 산화막 정렬 패턴 제작과 액정 배향 특성 연구)

  • Oh, Byeong-Yun
    • Journal of IKEEE
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    • v.23 no.2
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    • pp.594-598
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    • 2019
  • We demonstrate an alternative alignment process using transferring process on solution driven HfZnO film. Parallel pattern is firstly fabricated on a silicon wafer by laser interference lithography. Prepared HfZnO solution fabricated by sol-gel process is spin-coated on a glass substrate. The silicon wafer with parallel pattern is placed on the HfZnO film and annealed at $100^{\circ}C$ for 30 min. After transferring process, parallel grooves on the HfZnO film is obtained which is confirmed by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. Uniform liquid crystal alignment is achieved which is attributed to an anisotropic characteristic of HfZnO film by parallel grooves. The liquid crystal cell exhibited a pretilt angle of $0.25^{\circ}$ which showed a homogeneous alignment property.

Microwave Frequency Responses of Novel Chip-On-Chip Flip-Chip Bump Joint Structures (새로운 칩온칩 플립칩 범프 접합구조에 따른 초고주파 응답 특성)

  • Oh, Kwang-Sun;Lee, Sang-Kyung;Kim, Dong-Wook
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.24 no.12
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    • pp.1120-1127
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    • 2013
  • In this paper, novel chip-on-chip(CoC) flip-chip bump structures using chip-on-wafer(CoW) process technology are proposed, designed and fabricated, and their microwave frequency responses are analyzed. With conventional bumps of Cu pillar/SnAg and Cu pillar/Ni/SnAg and novel Polybenzoxazole(PBO)-passivated bumps of Cu pillar/SnAg, Cu pillar/Ni/SnAg and SnAg with the deposition option of $2^{nd}$ Polyimide(PI2) layer on the wafer, 10 kinds of CoC samples are designed and their frequency responses up to 20 GHz are investigated. The measurement results show that the bumps on the wafers with PI2 layers are better for the batch flip-chip process and have average insertion loss of 0.14 dB at 18 GHz. The developed bump structures for chips with fine-pitch pads show similar or slightly better insertion loss of 0.11~0.14 dB up to 18 GHz, compared with that of 0.13~0.17 dB of conventional bump structures in this study, and we find that they could be utilized in various microwave packages for high integration density.

Study on recovery of $Na_{2}SiF_6$ and acetic acid from waste acid produced during semiconductor wafer process (반도체 웨이퍼 제조공정(製造工程) 중 발생불산(發生廢酸)으로부터 $Na_{2}SiF_6$ 및 초산의 회수(回收)에 관한 연구(硏究))

  • Kim, Hyun-Sang;Kim, Ju-Yup;Lee, Hyang-Sook;Shin, Chang-Hoon;Kim, Jun-Young;Bae, Woo-Keun;Ahn, Jong-Kwan
    • Resources Recycling
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    • v.17 no.5
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    • pp.3-10
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    • 2008
  • We researched recycle of mixed waste acids including HF, $CH_{3}COOH$, $HNO_3$ produced during semiconductor wafer process. At first, we recovered HF in form of $Na_{2}SiF_6$ by precipitation using $NaNO_3$ and $Na_{2}SiO_3$. Concentration of HF was made down from 110 g/L, initial concectration, to 0.5 g/L and Recovery rate of HF was 99.5%. After recovery of HF, concentration of $HNO_3$ and $CH_{3}COOH$ is 498 g/L, 265 g/L respectively. From that mixed acid, we recovered $CH_{3}COOH$ using 2 stages of fractional distillation. In first stage, $CH_{3}COOH$ was distilled for separation from $HNO_3$. And in second stage, we recoverd refined $CH_{3}COOH$ by using fractional distillation for removing a little amount of $HNO_3$ in $CH_{3}COOH$ vapor. The concentration of recovered $CH_{3}COOH$ in second stage is 20% and finally recovery rate of $CH_{3}COOH$ is about 87.5%.

Study on Recovery of Separated Hydrofluoric Acid, Nitric Acid and Acetic Acid Respectively from Mixed Waste Acid Produced during Semiconductor Wafer Process (반도체 웨이퍼 제조공정(製造工程) 중 발생혼합폐산(發生混合廢酸)으로부터 불산, 질산 및 초산의 각 산 회수(回收)에 관한 연구(硏究))

  • Kim, Ju-Yup;Kim, Hyun-Sang;Bae, Woo-Keun
    • Resources Recycling
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    • v.18 no.4
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    • pp.62-69
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    • 2009
  • We researched separation of mixed waste acids with HF, $CH_3COOH$, $HNO_3$ that were produced during a semiconductor wafer process to recycle these acids. At first, we manufactured the fluoride compound in form of $Na_2SiF_6$ by precipitating HF using $NaNO_3$ and Si powder. The concentration of HF was reduced from the initial concentration of 127 g/L to 0.5 g/L with an HF recovery ratio of 99.5%. After the manufacture of $Na_2SiF_6$, the concentration of $HNO_3$ and $CH_3COOH$ demonstrated 502 g/L and 117 g/L respectively. Following these findings we added NaOH in this $CH_3COOH/HNO_3$ mixed acid in order to obtain pH=4. Next we separated the $CH_3COOH$ and recoverd it through the use of vaccum evaporation at -440 mmHg, $95^{\circ}C$. The concentration of the recovered $CH_3COOH$ was approximately 15% and the recovery ratio of $CH_3COOH$ was over 85%. We precipitated the $NaNO_3$ by cooling the concentrated solution to $20^{\circ}C$ with a $HNO_3$ recovery ratio of over 93%. We confirmed that only $Na_2SiF_6$ and $NaNO_3$ were manufactured by XRD analysis after drying these precipitants at $90^{\circ}C$. The precipitants demonstrated a purity of approximately 97% and 98% respectively. Therefore, the purity of the precipitants proved to be similar to that of commercial products.

반도체 세정액 내 용존 수소 가스가 웨이퍼 세정에 미치는 영향

  • Kim, Hyeok-Min;Gang, Bong-Gyun;Lee, Seung-Ho;Park, Jin-Gu;Choe, Eun-Seok;Kim, In-Jeong;Kim, Bong-U
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.26.1-26.1
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    • 2009
  • 최근 반도체 세정에 있어서 지난 40년 동안 지속적으로 사용되고 있는 알칼라인 기반의 RCA 세정법은 많은 초순수 및 화학액 소모량과 세정시 불필요한 박막의 손실, 환경적인 문제로 인하여 이를 대체하고자 하는 새로운 새정액 및 세정 방법에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 초순수에 가스를 혼합하여 메가소닉을 이용한 기능수 세정은 기존 RCA 세정액의 문제점들을 해결하기 위한 세정액으로 최근 반도체 제조 공정 뿐만 아니라 Photo mask, FPD 세정 공정에서 널리 이용되고 있다. 하지만 기능수에 대한 기초적인 특성 연구와 메가소닉에 의한 세정력 변화에 대한 연구는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 고순도의 수소가스(99.999%)를 가스 접촉기, pHasorII (Entigris, USA) 와 순환 속도의 조절이 가능한 펌프, BPS-3 (Levitronix, USA) 를 이용하여 지속적으로 초순수와 수소가스를 혼합하는 방법으로 수소수를 제조하였으며, 용존 수소 농도계, DHDI-1 (TOA-DKK, Japan)으로 수소수의 농도를 확인하였다. 0.1 MPa 압력과, 3 LPM의 수소가스 유출속도에서 최대 2.0 ppm의 수소수를 얻을 수 있었으며, 수소수의 기초 특성을 평가하기 위하여 수소 농도 변화에 따른 pH, 표면 에너지를 측정하였다. 또한 압력 변화에 따른 반감기를 측정하여 bath형태의 세정기에서 적용 가능성을 평가하였다. 수소수의 세정력은 $Si_3N_4$ 입자가 임의로 오염된 실리콘 웨이퍼를 이용하여 bath 및 매엽식 세정기에서 수소수 농도와 메가소닉 형태 및 첨가제 변화에 따른 세정효율을 기존의 SC-1 세정액과 각각 비교 평가하였다. 기능수 발생장치에서 압력이 제거된 상태에서는 평균 20분의 반감기를 갖는 것이 관찰되었고, 압력이 유지된 상태에서는 수소수의 농도가 유지되는 것을 확인하였으며, pH의 경우 수소수의 농도가 점차 증가함에 따라 감소하여 2.0 ppm의 농도에서 pH 5.3정도의 값을 나타내었다. 표면 장력은 초순수와 비교했을 때 큰 변화가 없음을 확인할 수 있었다. Bath 형태의 세정기에서 메가소닉을 인가하여 수소수의 세정효율을 측정한 결과, 같은 조건에서 실험한 초순수와는 비슷하며, SC-1보다는 낮은 세정효율이 측정되었다. 반면 매엽식 세정기에서 동등한 조건의 실험을 실시한 결과, 수소수 세정에서 첨가제에 의한 영향으로 SC-1을 대체할 수 있는 높은 입자 제거효율을 가짐을 확인할 수 있었다.

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Structural Characteristics of Ar-N2 Plasma Treatment on Cu Surface (Ar-N2 플라즈마가 Cu 표면에 미치는 구조적 특성 분석)

  • Park, Hae-Sung;Kim, Sarah Eunkyung
    • Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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    • v.25 no.4
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    • pp.75-81
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    • 2018
  • The effect of $Ar-N_2$ plasma treatment on Cu surface as one of solutions to realize reliable Cu-Cu wafer bonding was investigated. Structural characteristic of $Ar-N_2$ plasma treated Cu surface were analyzed using X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscope. Ar gas was used for a plasma ignition and to activate Cu surface by ion bombardment, and $N_2$ gas was used to protect the Cu surface from contamination such as -O or -OH by forming a passivation layer. The Cu specimen under high Ar partial pressure plasma treatment showed more copper oxide due to the activation on Cu surface, while Cu surface after high $N_2$ gas partial pressure plasma treatment showed less copper oxide due to the formation of Cu-N or Cu-O-N passivation layer. It was confirmed that nitrogen plasma can prohibit Cu-O formation on Cu surface, but nitrogen partial pressure in the $Ar-N_2$ plasma should be optimized for the formation of nitrogen passivation layer on the entire surface of Cu wafer.

Reevaluation of hydrogen gas dissolved cleaning solutions in single wafer megasonic cleaning

  • Kim, Hyeok-Min;Gang, Bong-Gyun;Lee, Seung-Ho;Kim, Jeong-In;Lee, Hui-Myeong;Park, Jin-Gu
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2009.11a
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    • pp.34.1-34.1
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    • 2009
  • 1970년대 WernerKern에 의해서 개발된 RCA 습식 세정 공정은 이후 메가소닉 기술 개발과 더불어 현재까지반도체 세정 공정에서 필수 공정으로 알려져 있다. 하지만, 반도체패턴의 고집적화 미세화에 따라 메가소닉을 기반으로 하는 세정기술은 패턴 붕괴 및 나노 입자 제거의 한계를 드러내면서 난관에 봉착하고 있으며, 특히, 기존의 Batch식에서 매엽식으로 세정 방식이 전환은 새로운 개념의 메가소닉 기술 개발을 요구하게 되었다. 메가소닉을 사용한습식 세정공정은 메가소닉에 의한 캐비테이션 효과 (Cavitation Effect)에 따른 충격파 및음압 (Acoustic Streaming)에 의한 입자제거를 주요 메커니즘으로 한다. 메가소닉 주파수와 Boundary Layer 두께는, $\delta=\surd(2v/\omega)$($\delta$=두께, v=유체속도), $\omega=2{\pi}f$ (f=주파수), 으로 표현할 수 있다. 위의 식에 따르면, 메가소닉을 이용한 세정공정에서 주파수가 높아질수록 Boundary Layer의 두께가 감소하며, 이는제거 가능한 입자의 크기가 작아짐을 의미하며, 다시말해, 1 MHz 보다 2 MHz 메가소닉 세정장비에서 미세 입자 세정에 유리함을 예상할 수 있다. 본연구에서는 매엽식 세정장비를 사용하여, 1MHz 및 2MHz 콘-타입 (Cone-Type) 메가소닉 장치를 100nm이하 세정 입자에 대한 입자 제거효율을 평가하였다. 입자 제거 효율을 평가하기 위하여, 표준 형광입자(63nm/104nm 형광입자, Duke Scientifics, USA)를각각 IPA에 분산시킨 후, 실리콘 쿠폰 웨이퍼 ($20mm{\times}20mm$)를 일정시간 동안 Dipping 한 후, 고순도 질소로 건조시켜 오염하였다. 매엽식 세정장비(Aaron, Korea)에 1MHz와 2MHz의 콘-타입메가소닉 발진기 (Durasonic, Korea)를 각각 장착하였다.입자 오염 및 세정 후 입자 개수 측정 및 오염입자의 Mapping은 형광현미경 (LV100D, Nikon, Japan)과 소프트웨어(Image-proPlus, MediaCybernetics, USA)를 사용하여 평가하였으며, Hydrophone을 사용하여 메가소닉에서 발생되는 음압의 균일도를 각 조건에서 측정하였다. 각각의 세정공정은 1MHz와 2MHz 메가소닉 발진기 각각에서 1W, 3W, 5W 파워로 1분간 처리하였으며, 매질을 초순수를 사용하였다. 104nm 형광 입자는 1MHz 와 2 MHz 메가소닉 세정기와 모든 세정 공정조건에서 약 99%의 세정효율인 반면, 63nm 형광입자의 경우는 전체적인세정 결과가 80% 대로 감소하였다. 본 연구를 통하여, 입자크기의 미세화에 따른 입자제거효율이 크게 감소 하는 것을 확인할 수 있으며, 기존 Batch식 메가소닉 대비 단시간 및 낮은 전압에서 동일 혹은높은 세정 효율을 얻었다. 다만, 1MHz와 2MHz 메가소닉에서의 세정력은 큰 차이를 관찰 할 수 없었는데, 주파수변화에 따른 세정효율 측정을 위하여 미세 입자를 사용한 추가 실험이 필요 할 것이다.

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New Worstcase Optimization Method and Process-Variation-Aware Interconnect Worstcase Design Environment (새로운 Worstcase 최적화 방법 및 공정 편차를 고려한 배선의 Worstcase 설계 환경)

  • Jung, Won-Young;Kim, Hyun-Gon;Wee, Jae-Kyung
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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    • v.43 no.10 s.352
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    • pp.80-89
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    • 2006
  • The rapid development of process technology and the introduction of new materials not only make it difficult for process control but also as a result increase process variations. These process variations are barriers to successful implementation of design circuits because there are disparities between data on layout and that on wafer. This paper proposes a new design environment to determine the interconnect worstcase with accuracy and speed so that the interconnect effects due to process-induced variations can be applied to designs of $0.13{\mu}m$ and below. Common Geometry and Maximum Probability methods have been developed and integrated into the new worstcase optimization algorithm. The delay time of the 31-stage Ring Oscillator, manufactured in UMC $0.13{\mu}m$ Logic, was measured, and the results proved the accuracy of the algorithm. When the algorithm was used to optimize worstcase determination, the relative error was less than 1.00%, two times more accurate than the conventional methods. Furthermore, the new worstcase design environment improved optimization speed by 32.01% compared to that of conventional worstcase optimizers. Moreover, the new worstcitse design environment accurately predicted the worstcase of non-normal distribution which conventional methods cannot do well.