• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권3호
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• pp.115-118
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• 2011

Process characterization of the chemical mechanical polishing (CMP) process for undensified phosphosilicate glass (PSG) film is reported using design of experiments (DOE). DOE has been addressed to experimenters to understand the relationship between input variables and responses of interest in a simple and efficient way. It is typically beneficial for determining the adequate size of experiments with multiple process variables and making statistical inferences for the responses of interests. Equipment controllable parameters to operate the machine include the down force (DF) of the wafer carrier, pressure on the backside of the wafer, table and spindle speed (SS), slurry flow rate, and pad condition. None of them is independent; thus, the interaction between parameters also needs to be indicated to improve process characterization in CMP. In this paper, we have selected the five controllable equipment parameters, such as DF, back pressure (BP), table speed (TS), SS, and slurry flow (SF), most process engineers recommend to characterize the CMP process with respect to material removal rate (RR) and film uniformity as a percentage. The polished material is undensified PSG. PSG is widely used for the plananization in multi-layered metal interconnects. We identify the main effect of DF, BP, and TS on both RR and film uniformity, as expected, by the statistical modeling and analysis on the metrology data acquired from a series of $2^{5-1}$ fractional factorial design with two center points. This revealed the film uniformity of the polished PSG film contains two and three-way interactions. Therefore, one can easily infer that the process control based on better understanding of the process is the key to success in semiconductor manufacturing, typically when the wafer size reaches 300 mm and is continuously scheduled to expand up to 450 mm in or little after 2012.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.70-70
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• 2017

TSV(through silicon via)는 긴 종횡비를 갖는 패턴에 Cu, Ta, Ti을 높은 conformality를 갖도록 증착하는 공정이다. Magnetron cathode의 자석 배열 설계는 target 물질 종류에 따라서 multitrack, water drop type등이 있으며 target과 substrate 사이의 공간에 플라즈마를 형성시켜서 기판에 이온 입사량을 늘린 후 기판 바이어스를 이용하여 이온 충돌, re-sputtering을 통한 재증착 과정을 통해 치밀한 금속 박막을 연속적으로 형성할 수 있도록 하는 것이 목적이다. 또한 sputter가 사용되고 있는 분야에 효율을 증대시키고, 증착되는 막의 품질향상을 위해 UBMS를 사용하고 있으며, 산업에 사용되어 지는 300 mm wafer용 시스템은 제작비가 약 10억 원 정도 소요되며 다양한 테스트를 진행하기 위해선 많은 비용이 소요된다. 따라서 비용과 소요시간을 줄여 다양한 테스트를 위해 소규모 플라즈마 시스템을 설계하게 되었다. 61 l/sec 터보 분자 펌프와 다이아프램 펌프를 기초로한 TMP station에 2.75 인치 CF flange가 장착된 6 way cross를 main 챔버로 활용하고, 작은 size의 unbalanced magnetron cathode를 제작, 장착한 다음 6 way cross 주변에 전자석을 적절히 배치하여 300 mm wafer system에서와 동일한 물리적 현상을 테스트 할 수 있도록 하였다. Fig1. (a) UBMS system의 사진을 나타내었고, (b)에는 6 way cross 내부에 발생된 플라즈마의 형상을 나타내었다. 전원 장치는 Advanced Energy사의 MDX-1.5K DC power supply를 사용하였고, 방전 전압 - 전류 관계의 가스 압력에 따른 plasma 현상과 magnetron 배율에 따른 plasma 현상 그리고 전자석에 의한 영향을 주로 관찰 하였다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제3권2호
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• pp.252-257
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• 2005

In this work, we propose a simple but efficient method to design a target temperature trajectory for pulling speed tracking control of the crystal grower in the Czochralski crystallization process. In the suggested method, the model predictive control strategy is used to incorporate the complex dynamic effect of the heater temperature on the pulling speed into the temperature trajectory design quantitatively. The feedforward trajectories designed by the proposed method were implemented on 200 mm and 300 mm silicon crystal growers in the commercial Czochralski process. The application results have demonstrated its excellent and consistent tracking performance of pulling speed along whole bulk crystal growth.

• 한국재료학회지
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• 제9권9호
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• pp.861-864
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• 1999

다중 음극 전자빔을 이용한 새로운 플라즈마 소스를 설계하고 제작하였다. 대면적의 플라즈마를 발생시키기 위해 다중 음극을 채택하였다. 다중 음극 전자빔 플라즈마 소스(multi-cathode electron beam plasma source, MCEBPS)를 이용하여 300mm 또는 그 이상의 직경을 가진 웨이퍼에 안정한 플라즈마를 생성시킬 수 있었다. 텅스텐 필라멘트를 음극으로 사용하였다. 직경 320mm의 넓이에서, plasma potential $V_p$와 floating potential $V_f$ 모두 균일하게 유지되었고 $V_p와 V_f$의 차이도 낮은 값으로 나타났다. 플라즈마 밀도는 약 $10^{10} cm^{-3}$ 정도로 측정되었고 반경걸에 따른 편차는 작게 나타났다.

• 한국산업보건학회지
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• 제25권1호
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• pp.36-44
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• 2015

Objectives: This study aimed to elucidate the physicochemical properties of silica powder and airborne particles as by-products generated from fabrication processes to reduce unknown risk factors in the semiconductor manufacturing work environment. Materials and Methods: Sampling was conducted at 200 mm and 300 mm semiconductor wafer fabrication facilities. Thirty-two powder and airborne by-product samples, diffusion(10), chemical vapor deposition(10), chemical mechanical polishing(5), clean(5), etch process(2), were collected from inner chamber parts from process and 1st scrubber equipment during maintenance and process operation. The chemical composition, size, shape, and crystal structure of silica by-product particles were determined by using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy techniques equipped with energy dispersive spectroscopy, and x-ray diffractometry. Results: All powder and airborne particle samples were composed of oxygen(O) and silicon(Si), which means silica particle. The by-product particles were nearly spherical $SiO_2$ and the particle size ranged 25 nm to $50{\mu}m$, and most of the particles were usually agglomerated within a particle size range from approximately 25 nm to 500 nm. In addition, the crystal structure of the silica powder particles was found to be an amorphous silica. Conclusions: The silica by-product particles generated from the semiconductor manufacturing processes are amorphous $SiO_2$, which is considered a less toxic form. These results should provide useful information for alternative strategies to improve the work environment and workers' health.

• 한국진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.114-120
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• 2010

일반적으로 결정질 실리콘 태양전지에서 표면에 텍스쳐링(texturing)하는 것은 알칼리 또는 산성 같은 화학용액을 사용하고 있다. 그러나 실리콘 부족으로 실리콘의 양의 감소로 인하여 웨이퍼 두께가 감소하고 있는 추세에 일반적으로 사용하고 있는 습식 텍스쳐링 방법에서 화학용액에 의한 많은 양의 실리콘이 소모되고 있어 웨이퍼의 파손이 심각한 문제에 직면하고 있다. 그리하여 습식 텍스쳐링 방법보다는 플라즈마로 텍스쳐링할 수 있는 건식 텍스쳐링 방법인 RIE (reactive ion etching) 기법이 대두되고 있다. 그리고 습식 텍스쳐링으로는 결정질 실리콘 태양전지의 반사율을 10% 이하로는 낮출 수가 없다. 다결정 실리콘 웨이퍼 표면에 텍스쳐링을 하기 위하여 125 mm 웨이퍼 144개를 수용할 수 있는 대규모 플라즈마 RIE 장비를 개발하였다. 반사율을 4% 이하로 낮추기 위하여 공정가스는 $Cl_2$, $SF_6$, $O_2$를 기반으로 RIE 텍스쳐링을 하였고 텍스쳐링의 모양은 공정가스, 공정시간, RF 주파수 등에 의해 조절이 가능하였다. 본 연구에서 RIE 공정을 통하여 16.1%의 변환효율을 얻었으며, RF 주파수가 텍스쳐링의 모양에 미치는 영향을 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.291-291
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• 2011

플라즈마에 노출된 재료 표면의 온도 증가는 다음과 같은 요인에 의해서 결정된다. 이온의 충돌에 의한 역학적 에너지, 이온의 중성화, 라디칼의 안정화에 의한 에너지 방출(잠열, latent heat), 플라즈마에서 방출된 빛의 흡수. 이중 식각을 위한 기판 바이어스에 의해서 주로 결정되는 이온 충돌 에너지와 잠열의 방출이 300 mm wafer용 유도 결합 플라즈마 식각 장치에서 소스 전력과 바이어스 전력에 따라서 어떻게 변화하는지 전산 유체 역학 모사 프로그램인 CFD-ACE를 이용하여 상용 식각 장비인 AMAT사의 DPS II를 대상으로 온도 분포의 변화를 계산하였다. 실험 결과와 비교를 위하여 다섯 곳에(상, 하, 좌, 우, 중심) 열전대를 부착한 온도 측정 웨이퍼를 기판의 위치에 설치하고 여러 가지 실험 조건에 대해서 온도의 변화를 측정하였다. Ar 10 mTorr에서 2열 병렬 안테나의 전력을 300 W에서 시간에 따른 온도의 변화를 측정하였다. 이때 wafer의 평균 온도는 $28.9^{\circ}C$에서 $150^{\circ}C$까지 12분 내에 상승하였으며 최고 온도에 도달한 다음에는 거의 일정하게 유지 되었다. Si의 식각에서 온도의 영향을 가장 크게 받는 반응은 F 라디칼에 의한 Si의 직접 식각이며 Arrhenius 식의 형태로 표현하면 0.116*exp (-1250/T)의 형태로 된다. 문헌에 보고된 계수를 이용해서 $29^{\circ}C$의 식각 속도와 플라즈마에 의한 가열 최고 온도인 $150^{\circ}C$ 때의 값을 비교해보면 3.3배의 차이가 난다. 따라서 4%내의 식각 균일도를 목표로 하는 폴리 실리콘 게이트 식각 장비의 설계에서는 플라즈마에 의한 가열 불균일을 상쇄 할 수 있는 히터와 냉각 구조의 최적 설계가 필요하다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.451-454
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• 2001

In this study, a micro-glucose sensor was fabricated by micromachining technology and its sensing characteristics were investigated. The 7740 pyrex glass was used as the bottom substrate and anisotropically etched silicon wafer was used as the top substrate. The size of the fabricated microchip is 1.58${\times}$1.58mm$^2$. It is shown that output current exhibits a linear change according to glucose concentration (100 mM ∼ 300 mM). It is also shown that the response time for glucose was within 240 sec. It was followed by a saturation trend within 50 sec. The g1ucose sensor with Fc$\^$+/ exhibits relatively higher sensitivity than that without Fc$\sub$+/ for output current.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1917-1919
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• 2003

본 연구에서는 바이오 및 환경 분야에 적용 가능한 미세 유체소자 제작에 있어서 4" 유리 / 유리 웨이퍼접합을 시도하였으며, 접합결과 90%이상의 접합면적을 보였다. 접합된 샘플을 산 및 알카리 조건에 따른 인장시험결과 모든 조건에서 약 $2kgf/mm^2$ 이상의 접합강도를 보였으며 파괴는 접합면이 아닌 모재에서 발생되었다. 또한 미세유체소자 제작에 있어서 초음파를 이용하여 유리를 가공하였으며, 폭 $300{\mu}m$, 깊이 $200{\mu}m$의 미세채널을 제작하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.222-222
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• 2012

최근 반도체 시장의 300 mm/450 mm wafer 급 이상의 첨단공정에서는 진공 펌프의 대용량화 및 에너지 절감을 위한 저소비 전력화 요구와 함께 공정 중 진공 펌프의 성능저하 및 이상 징후 발생 감지 혹은 예지 요구 및 예지 보수 기술이 높아지고 있는 추세이다. 이에 현재 경험에 의존하던 진공 펌프의 predictive and preventative maintenance (PPM) 주기 설정 기술이 매우 필요함을 알 수 있다. 본 연구에서는 지식경제부에서 지원하는 산업원천기술개발사업에 참여기관으로 수행하면서 한국표준과학연구원에서 주관기관으로 진행하는 스마트형 진공 배기 진단 제어 시스템 개발 과제를 통해 (유)우성진공에서 자체 개발하는 저진공 펌프에 적용 예정중인 smart형 PMS에 대해 소개하고자 한다. 진공 환경을 조성하는 핵심장치인 진공 펌프 상태는 진공 공정 환경 조성에 가장 주요한 변수이므로 이에 따른 상태 진단 기술은 진공 공정 제어 정밀도와 공정 신뢰성 확보에 필수적이며, (유)우성진공에서 자체 개발하는 드라이펌프 및 스크류펌프 등 저진공 펌프의 정밀한 실시간 상태진단을 통해 예지 보수 기술 및 신뢰성을 확보하고자 한다.