본 논문은 반도체 공정에 사용되는 고속 EFEM(Equipment Front End Module) 장치의 새로운 성능평가시스템을 제안한다. 다관절 로봇으로 구성된 EFEM은 실리콘 웨이퍼 또는 포토마스크를 클린 스토리지 캐리어와 각종 계측 및 테스팅 시스템 사이를 이동시키는 반도체 자동화의 핵심장치이다. 성능평가 시스템 개발을 위한 이론과 실험적인 연구가 수행되었고, 그 결과는 고속 EFEM 장치의 성능 평가시스템이 적합함을 입증한다. 특히, WTO/TBT(Technical Barhers to Trade) 협정 및 PL(Product Liability)법에 대처하는데 매우 효과적이다.
We have manufactured a photoresist which has excellent dispersity and good applying property due to 330 cps of viscosity for environment-friendly and economical maskless screen plate making. And the photoresist applied on the screen stretched was exposed with mask by UV-LED light source so we could manufacture the photoresist which proper for the UV light source. And it was developed by air spray with $1.7\;kgf/cm^2$ of injection pressure. Because of the excellence of power and resolution of the UV-LED light sourse, the pencil hardness and solvent resistance of curing photoresist film were excellent as those of conventional photoresist film. Moreover the $100{\mu}m$-width stripe image which has sharp edges was formed. So we confirmed a possibility of dry development process by air spray method.
We designed a UV-LED exposure system which has 365nm dominant wavelength due to the environment-friendly and economical maskless screen plate making. And the photoresist applied on the screen stretched was exposed without mask by beam projector with UV-LED light source. Then it was developed by air spray with $1.7\;kgf/cm^2$ of injection pressure. The pencil hardness and solvent resistance of curing photoresist film were excellent as those of conventional photoresist film and the maximum resolution of line image formed by maskless screen plate making. was $100{\mu}m$, so we could establish the possibility of environment-friendly maskless screen plate making technology. But the sharpness of the patterns were ${\pm}40{\mu}m$ since the exposure system for maskless plate making has weak light intensity and the diffusion of light.
광학 현미경을 이용한 포토리소그래피 방법을 통해 단일 나노선에 선택적 전극을 형성하였다. $SiO_2$ 기판에 나노선을 도포하여 사용하였고 수 마이크로미터 길이의 단일 나노선에 2단자 전극을 형성하는데 충분한 resolution을 얻을 수 있었다. 리소그래피 노광 광원으로는 현미경에 내장된 할로겐 램프를 사용하였고, 동일 광원으로 관측하기 위해 광학 필터를 사용하였다. 실험 상황에 따라 금속, OHP 필름, 종이 등의 재질로 다양한 마스크를 제작하여 사용하였다. 대물렌즈의 교환을 통해 다양한 projection 배율을 구현하였다.
반도체 산업은 우리나라 주력산업중 하나로 매년 꾸준한 성장세를 보이며 지속적인 성장을 하고 있다. 이러한 반도체 산업에서의 중요한 기술은 소자의 고 집적화이다. 이는 면적당 메모리 용량을 증가시키는 것으로 핵심역할을 하는 것이 바로 포토리소그래피 기술이다. 포토리소그래피란 마스크의 표면에 빛을 쬐어 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 인쇄하는 기술이며 반도체 제조공정에서의 가장 중요한 공정이다. 이러한 공정을 통해 나온 패터닝을 분석 시에 폭과 단차의 균일성을 측정한다. 이에 따라 본 논문은 포토리소그래피 공정이 적용된 시험편 패터닝에 폭과 판 사이와의 단차를 투과형 디지털 홀로그래피를 구성하여 측정하고자 한다. 투과형 디지털 홀로그래피 간섭계를 구성하고 시험편에 임의의 9포인트를 설정하여 각 포인트를 측정하고 상용장비인 SEM (scanning electron microscopy)과 alpha step으로 측정한 결과와 비교하고자 한다. 투과형 디지털 홀로그래피는 측정시간이 타 기법에 비에 짧다는 장점과 배율렌즈를 사용하기 때문에 저 배율에서 고 배율로 변경하여 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 실험 결과로부터 투과형 디지털 홀로그래피가 포토 리소그래피가 적용된 패터닝 측정에 유용한 기술임을 확인할 수 있었다.
핸드폰에 장착된 반투과형 LCD (Liquid Crystal Display) 패널에서 반사판을 제거하면 투과형 LCD 마스크로 이용할 수 있다. LCD 패널의 광 흡수 실험에서 얻은 스펙트럼을 참고하여 다양한 파장대의 광원으로 리소그래피 하였다. 컴퓨터 이미지 프로그램으로 편집한 그림을 핸드폰 전용 통신 케이블을 통하여 LCD 패널로 전송하여, 다양한 모양의 패턴을 기판위에 전사하는데 성공하였다. 픽셀간의 경계가 현상되어 끊어지는 패턴이 형성되는 LCD 마스크의 단점을 극복하여 연속적인 패턴결과를 얻는데도 성공하였다. 이로부터 프로젝션 리소그래피의 응용에 쉽게 접근할 수 있는 발판이 마련된 것으로 생각된다.
유리기판으로 투과되는 빛들 중에는 내부 전반사나 wave-guided mode로 인하여 손실이 일어나 일반적으로 20%의 광추출 효율을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구에는 Photonic Crystal과 같은 주기적인 나노 구조물이 있는데 이러한 구조물을 제작하기 위한 마스크 공정 과정은 대부분 복잡하거나 비싼 단점이 있다. 이에 본 발표에서는 마스크 없이 비정질소다라임 유리의 구조물 생성으로 광 추출 효율이 상승하는지 보고자 하였다. M-ICP (Magnetized-Induced Coupled Plasma)란 용량 결합형 플라즈마와 유도 결합형 플라즈마 두 가지 방식의 플라즈마를 이용한 것인데 용량 결합형 플라즈마를 이용해 이온이 sheath에 의해 가속되어 유리표면에 부딪히고 그에 따라 유리가 식각되는 물리적 식각을 이용하였다. 또한 이온의 밀도를 조절하기 위해 유도결합형 플라즈마 방식을 이용하여 식각률을 높였다. 화학적 식각을 위해서는 CF4와 O2혼합 가스를 이용해 F가 Si와 결합하여 SiF4가 되어 사라지고 탄소잔여물인 C는 O2와 반응하여 제거하였다. 그 결과, 랜덤한 분포를 가지는 미세한 구조물(stochastic sub-wavelength structure)을 유리 표면에 형성할 수 있었고, 또한 다양한 가스 종류와 압력, source power와 bias power, 그리고 시간을 바꿔가며 미세 구조물들을 관찰하였다. 실험 결과, 가시광선 파장 이하의 높이를 갖고 수 마이크로미터의 너비를 갖는 구조물이 전반사되는 빛을 효율적으로 추출하는 것을 산란되는 빛의 정도인 diffusive transmittance 가 기존 0%에서 15% 정도로 증가하는 것으로 스펙트로포토미터 측정을 통해 확인하였다. 이러한 유리 기판 위 구조물 생성방법을 OLED에 적용한다면 적은 비용으로 소자의 효율을 크게 향상 시킬 수 있을 것이다. 또한 본 처리 과정의 장점은 기존의 방법에 필요한 스퍼터링이나 RTA 처리 과정이 필요 없어 공정 단가 절감과 제조 공정의 단순화로 높은 생산성을 얻을 수 있으며 대면적화에도 유리하다.
가로.세로의 비가 큰 광도파로 소자 제작용 마스크 제작에는 레이저 리소그래피 장치가 기존의 리소그래피 장치에 비해 비용면 등을 고려하면 많은 장점을 가지고 있다. 레이저 리소그래피 장치를 이용 보편적인 양극형 마스크는 물론 기존의 레이저 리소그래피 장치로는 제작하기에 많은 어려움이 있는 음극형 마스크를 포토레지스트의 인위적 변화를 이용 제작할 수 있었다. 제안된 방법은 주변환경 즉 먼지, 장치의 진동 그리고 레이저 입사광 변화 등에 기존의 장치 보다 덜 민감함을 실험적으로 확인하였다. 이 방법을 이용 광도파로 소자의 기본을 이루는 S형태 곡선으로 구성된 광분배기 패턴을 제작하였으며, 제작된 패턴의 대비 및 재현성에 있어서 그 특성이 매우 우수함을 실험적으로 확인하였다.
Environmentally friendly, stencil and screen printing for cost-effective for maskless. In this study, UV -LED light source for the dispersion characteristics and high competence photoresist coating was prepared. Wavelength of 365nm UV-LED exposure device using the maskless lithography, 1.7kgf/$cm^2$$2600mmH_2O$ the injection pressure and the suction pressure by using a dry photoconductor symptoms were dry emulsion on the market as a result, curing properties and adhesion, hardness, solvent resistance and excellent reproduction of fine patterns and ecological stencil technology was available and could be confirmed as a possibility.
벡터-매트릭스 곱셈을 인코히어런트(incoherent)광원에 의해 빠른 속도로 대량의 정보를 처리할 수 있는 IOVMM(incoherent optical vector matrix multiplier)을 구성하고 실험결과와 이론치를 비교하였다. 입력 벡터 및 매트릭스의 원소들은 양의 실수로만 국한시키고 입력 벡터는 LED배열로 나타내었으며 매트릭스는 마스크상에 면적변조방식으로 부호화하였다. 이 두 곱셈의 결과는 렌즈계를 통하여 포토 다이오우드 배열로 검출하였으며 하나의 채널로 출력신호를 관찰하기 위하여 애널로그 멀티플렉스를 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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