• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.326-326
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• 2011

반도체 소자의 집적화/소형화에 따라, 낮은 비저항을 가진 구리(Cu)를 이용한 배선공정에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 구리배선 공정에 있어 전기 도금법이 다양하게 적용됨에 따라, 구리도금 박막 형성을 위해 사용되는 Cu seed 층의 상태는 배선으로 형성된 Cu박막 특성에 크게 영향을 미친다 [1-3]. 본 연구에서는 sputter 방식으로 증착된 Cu seed 층(Cu seed / Ti / Si) 위에 형성된 자연산화막을 제거하기 위하여 다양한 세정방법을 도입하여 비교 분석하였다. 계면활성제인 TS-40A를 비롯한 NH4OH 용액과 H2SO4 용액을 사용하여 Cu seed 층 위에 형성된 구리산화막을 제거함으로서 형성된 표면형상 및 표면상태를 조사분석 하였다. FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 표면 처리된 Cu seed층 표면의 형상 및 roughness 등을 측정하였고, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 표면 처리된 Cu seed 표면의 화학구조 및 불순물 상태를 조사하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권11호
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• pp.1000-1007
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• 2001

진공관형 태양열 집열기에서는 열관(heat pipe)과 붕규산염 유리관의 안정된 접합이 이를 장시간 사용하는데 매우 중요하다. 구리와 유리는 그 물리.화학적 성질에 큰 차이가 있어 접합하기가 어려움으로 구리관 표면에 유리와 화학적 결합이 용이한 산화막을 생성시켜 접합하도록 구리의 산화상태, 접합계면 및 접합강도를 XRD, SEM, EDS 및 인정시험기로 측정하였다. 순수 구리는 $600^{\circ}C$ 이하로 열처리하였을 때 Cu$_2$O 산화막을 생성하였으나 그 이상의 온도에서는 CuO 산화막을 형성하였으며 후자의 산화막은 구리와의 접합력이 매우 불량하였다. 그러나 붕사로 표면 처리를 하였을 경우에는 80$0^{\circ}C$에서도 Cu$_2$O 산화막 만이 발견되었다. Cu$_2$O 산화막을 생성시킨 구리관과 붕규산염 유리관을 Housekeeper법으로 접합하였을 경우 354.4N의 접합강도를 얻을 수 있었으며 열충격 저항성도 매우 뛰어났다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2007년도 추계학술발표대회 및
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• pp.82.1-82.1
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• 2007

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.281-281
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• 2013

본 연구에서는 고출력 금속 인쇄회로기판(Metal PCB) 개발을 위해 절연층으로 양극산화막을 형성하고 이 절연층 위에 Screen Printing 법을 이용하여 Ag paste를 패턴 인쇄한 알루미늄 기판을 사용하였다. 이 기판 위에 무전해 방식으로 구리 박막을 성장시켜, 무전해 도금 조건이 구리 박막 성장에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 무전해 도금 시, pH 농도와 plating 온도를 변화시켜 이 변화에 따른 무전해 구리도금 박막의 물리적/전기적 특성을 비교 분석하여 무전해 도금에 의해 형성된 구리 박막과 기판과의 상관 관계도 비교 검토하였다. XRD (X-ray Diffraction), 광학현미경, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)등을 이용하여 성장된 구리 박막 및 기판의 결정성, 표면 및 단면 형상 등을 측정하였고, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 무전해 도금에 의한 Cu의 화학구조 및 불순물 상태를 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.260-260
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• 2012

최근 IT산업의 급속한 발달로 모바일 제품과 반도체 및 IC 패키지 등의 전자제품의 소형화, 경량화 및 고성능화되어 가고 있다. 따라서 반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 최소 선폭을 갖는 디바이스에서는 구리를 배선 재료로 전환하고, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 반도체 소자 공정 중 시료 표면 위에 형성되는 오염물은 파티클, 유기오염물, 금속 불순물 그리고 자연 산화막으로 나눌 수 있다. 구리 표면에 생성되는 부식생성물의 종류에는 CuO, $Cu_2O$, $Cu(OH)_2$, $CuCO_3{\cdot}Cu(OH)_2$와 같은 생성물들이 있다. 이러한 부식생성물이 구리박막 표면에 형성이 되면 성장된 구리박막의 특성을 저하시키게 된다. 이러한 다양한 오염물들을 제거하기 위해서 여러 가지 전처리 공정에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서, 스퍼터 방식으로 구리를 증착한 웨이퍼 (Cu/Ti/Si) 를 대기 중에 노출시켜 자연 산화막을 성장시키고, 이 산화막과 대기로부터 흡착된 불순물을 제거하기 위해 계면 활성제인 TS-40A와 $NH_4OH$ 수용액을 사용하여 이들 수용액이 구리 표면층에 미치는 영향에 대해 조사 분석하였다. 사용된 TS-40A는 알칼리 탈지제로서 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 역할을 하며, $NH_4OH$는 구리를 제거하는 부식액으로 산업현장에서 널리 사용되고 있다. 다양한 표면 전처리 조건에 따른 구리박막 표면의 형상 및 미시적 특성변화를 SEM과 AFM을 이용하여 관찰하였고, 표면의 화학구조 및 성분 변화를 관찰하기 위해 XPS를 측정하였으며, 전기적 특성변화를 관찰하기 위해 4-point prove를 사용하여 박막의 면저항을 측정하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.195-198
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• 2004

실리콘 산화막 위에 구리 확산 방지막으로서 W-N 박막을 $NH_3$ 펄스 플라즈마를 이용한 원자층 증착방법으로 형성하였다. 플라즈마 원자층 증착방법 (PPALD)은 일반적인 원자층 증착방법(ALD)의 성장 기구를 그대로 따라 간다. 그러나 일반적인 ALD 방법에 의해 증착한 W-N 박막에 비해 PPALD 방법으로 증착한 W-N 박막은 F 함유량과 비저항이 감소하였고 열적 안정성에 대한 특성도 향상되었다. 또한 $WF_6$ 가스는 실리콘 산화막과 반응을 하지 않기 때문에 $WF_6$ 가스와 $NH_3$ 가스를 사용해서 ALD 증착방법으로 실리콘 산화막 위에 W-N 박막을 증착하기 어려운 문제점(8,9)을 $NH_3$ 반응종으로 실리콘 산화막 표면을 먼저 변형시켜 $WF_6$ 가스가 산화막과 반응을 할 수 있게 함으로써 ALD 방법으로 W-N 박막을 실리콘 산화막 위에 증착 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2010

다양한 분야에서 확산 방지막은 소자의 신뢰성 향상에 중요한 역할을 하고 있다. 최근 반도체에 적용되기 시작한 구리 배선 형성 공정에서도 실리콘이나 실리콘 산화막으로 구리가 확산하는 것을 방지하는 기술이 중요한 부분을 차지하고 있다. 기존 physical vapor deposition (PVD)법을 이용한 $TaN_x$ 확산 방지막 형성 기술이 성공적으로 적용되고 있으나 반도체의 최소선폭이 지속적으로 감소함에 따라 한계에 다다르고 있다. 20 nm 급과 그 이하의 구리 배선을 위해서는 5 nm 이하의 매우 얇고 높은 피복 단차율을 가진 확산 방지막 형성 기술이 요구된다. 또한, 요구 두께의 감소에 따라 더 우수한 확산 방지 특성이 요구된다. Atomic layer deposition (ALD)은 박막의 정교한 두께 조절이 가능하며 높은 종횡비를 가지는 구조에서도 균일한 박막 형성이 가능하다. 이번 연구에서는 다른 질소 함량을 가진 $TaN_x$ 박막을 Tertiarybutylimido tris (ethylamethlamino) tantalum (TBITEMAT) 전구체와 $H_2+N_2$ 반응성 플라즈마를 사용하여 plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) 법으로 형성하였다. 박막 내질소 함량에 따라 $TaN_x$의 상 (phase)과 미세구조 변화가 관찰되었고, 이러한 물성의 변화는 확산 방지 특성에 영향을 주었다. TEM (Transmission electron microscopy)과 SEM (scanning electron microscope), XPS (x-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 $TaN_x$의 물성을 분석하였고, 300 도에서 700 도까지 열처리 후 XRD (x-ray deffraction)와 I-V test를 통해 확산 방지막의 열적 안정성이 평가되었다. PEALD를 통해 24 nm 크기의 trench 기판 위에 약 4 nm의 $TaN_x$ 확산 방지막이 매우 균일하게 형성할 수 있었으며 향후 구리 배선에 효과적으로 적용될 것으로 예상된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.98-104
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• 2023

대기 중 구리-구리 플립칩(flip-chip) 접합을 위해 제안된 효율적 공정의 실현 가능성을 평가하고자 구리(Cu) 필라(pillar) 상 다공성 구리층의 형성 및 액상 환원제 투입 후 열압착 접합을 실시하였다. 구리 필라 상 다공성 구리층은 아연(Zn) 도금-합금화 열처리-선택적 아연 에칭(etching)의 3단계 공정으로 제조되었는데, 형성된 다공성 구리층의 두께는 평균 약 2.3 ㎛였다. 본 플립칩 접합은 형성 다공성 구리층에 환원성 용제를 침투시킨 후, 반건조 과정을 거쳐 열압착 소결접합으로 진행하였다. 용제로 인한 구리 산화막의 환원 거동과 함께 추가 산화가 최대한 억제되면서 열압착 동안 다공성 구리층은 약 1.1 ㎛의 두께로 치밀해지며 결국 구리-구리 플립칩 접합이 완수되었다. 그 결과 10 MPa의 가압력 하에서 대기 중 300 ℃에서 5분간 접합 시 약 11.2 MPa의 접합부 전단강도를 확보할 수 있었는데, 이는 약 50% 이하의 필라들만이 접합된 결과로서, 공정 최적화를 통해 모든 필라들의 접합을 유도할 경우 20 MPa 이상의 강도값을 쉽게 얻을 수 있을 것으로 분석되었다.

• 한국진공학회지
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• 제4권S1호
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• pp.87-91
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• 1995

초고집적회로의 배선 금속으로 사용되는 알루미늄 합금은 치밀한 표면 산화막 때문에 화학증착법에 의하여 비어를 선택적으로 충전하기 힘들다. 본 연구에서는 기저층을 이용하여 비어에 선택적으로 화학증착함으로써 평탄화를 이루는 새로운 방법을 제안하였다. 알루미늄, 구리 등의 배선 금속, 팔라듐, 코발트 등의 금속, 기타 타이타늄 질화물 등의 기판에 대하여 화학증착 알루미늄의 특성과 실리콘 산화물간의 선택성을 평가하였으며 팔라듐, 코발트, 타이타늄 질화물 등을 기저층으로 사용한 경우에 낮은 비저항과 안정적인 선택적 비어 충전을 이룰 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.863-867
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• 2014

본 연구에서는 화학 기계 연마(CMP) 공정 중 발생하는 다양한 영역대의 신호를 분석하기 위하여 음향 방출 센서(AE)를 이용하였다. 특히 음향 방출 센서는 공정 중 발생하는 기계적 소음을 전기적 신호로 변환하기 용이하며, 특히 고주파 영역대의 신호를 감지하기에 용이하다. 그래서 본 연구에서는 CMP 장비에 음향 방출 센서를 부착하여 CMP 공정 중 발생하는 신호를 동시에 획득하였다. 본 음향 방출 모니터링 시스템은 CMP 공정 조건 변화 및 패드, 슬러리, 웨이퍼와 같은 소모재의 변화에 따른 신호분석을 하기 위해 제작 되었다. 본 연구에서는 산화막 웨이퍼와 구리막 웨이퍼에 본 시스템을 적용하였다. 음향 방출 센서로 획득한 신호로 Raw 신호 분석, 주파수 분석, 진폭 분석을 통해서 CMP 공정중 발생하는 현상을 분석하였다. 최종적으로 다양한 대역폭의 신호를 음향 방출 센서로 획득하여 CMP 공정 모니터링이 가능함을 확인하고자 하였다.