• 대한기계학회논문집B
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• 제23권2호
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• pp.262-271
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• 1999

A study of aerosol dynamics has been done to obtain axially and radially varying size distributions of particles generated in the Modified Chemical Vapor Deposition process. Heat and mass transfer have also been studied since particle generation and deposition strongly depend on the temperature field in a tube. Bimodal size distributions of particles have been obtained both in the particulate flow and in the deposited particle layer for the first time using the sectional method to solve aerosol dynamics. Variations of geometric mean diameter, geometric standard deviation have been studied for various parameters; flow rates and maximum wall temperature. The comparison between one-dimensional and two-dimensional approaches has also been made.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권4호
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• pp.608-613
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• 2000

The present study has proposed a novel aerosol CVD utilizing an internal jet in the conventional MCVD reactor for the purpose of enhancing the deposition efficiency(and rate) and the uniformity of deposited film. The use of impingement of high temperature jet through a thin inner tube ensures the reduction of non-uniform particle deposition zone as well as higher thermophoretic particle deposition. It is shown that significant improvements have been achieved for both aspects of deposition efficiency and uniformity. As jet temperatures increase, the tapered length is reduced and deposition efficiency is significantly increased.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.212-222
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• 1994

In the annular Modified Chemical Vapor Deposition process using two concentric tubes, the inner tube is heated to maintain high temperature gradients to have high thermophoretic force which can increase particle deposition efficiency. However, higher axial velocity in a narrow gap between inner and outer tubes can result in a longer tapered entry length. In the present paper, a new concept using an annular jet from the inner tube is presented and shown to significantly reduce the tapered entry length with maintaining high efficiency. Effects of a jet injection on heat transfer, fluid flow and particle deposition have been studied. Of particular interests are the effects of jet velocity, jet location and temperature on the deposition efficiency and tapered length . Torch heating effects from both the previous and present passes are included and the effect of surface radiation between inner and outer tubes is also considered.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.1301-1309
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• 1994

A study of heat transfer and thermophoretic particle deposition has been carried out for the Modified Chemical Vapor Deposition(MCVD) process. A new concept utilizing two torches is suggested to simulate the heating effects from repeated traversing torches. Calculation results for the wall temperatures and deposition efficiency are in good agreement with experimental data. The effects of variable properties are included and heat flux boundary condition is used to simulate the moving torch heating. A conjugate heat transfer which includes heat conduction through solid layer and heat teansfer in a gas in a tube is analyzed. Of particular interests are the effects of torch speeds and solid layer thicknesses on the deposition efficiency, rate and the tapered entry length.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.217.1-217.1
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• 2014

반도체 및 디스플레이 산업은 많은 공정들에서 저온 플라즈마 반응을 이용한다. 특히 소자 제작을 위한 실리콘 박막의 증착은 저온 플라즈마 공정의 주요 공정이다. 하지만 실리콘 박막을 합성하는데 있어서 저온 플라즈마에서 형성되는 실리콘 나노 입자는, 오염입자로써 박막의 특성을 악화시켜 소자생산 수율을 악화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서 플라즈마에서 입자 형성의 원인이 되는 화학반응 및 입자들의 성장 매커니즘에 대한 연구는, 1980년대 플라즈마 공정에서 입자 합성이 보고된 이래 공정의 최적화를 위해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 매커니즘의 연구들은, 플라즈마 화학반응에 의해 실리콘 입자 핵을 만들어 내는 과정과 입자들이 충돌에 의해 성장해가는 과정으로 나눠진다. 플라즈마 화학 반응 과정은 아레니우스 방정식에 의해 정의된 반응계수를 이용하여 플라즈마 내 전자와 이온, 중성 화학종들이 전자 온도와 전자 밀도, 챔버 온도 등에 의해 결정되는 현상을 모사한다. 또한 이 과정에서 실리콘을 포함하는 화학종들의 반응에 의해 핵이 생성 되가는 양상을 모사한다. 생성된 핵은 충돌에 의해 입자가 성장해 가는 과정의 가장 작은 입자로써 이용된다. 입자들이 성장해가는 과정은 입자들이 서로 충돌하면서 다양한 입경의 입자로 분화되어가는 현상을 모사한다. 이 과정에 의해 다양한 입경분포로 분화된 입자들은 플라즈마 내 전자에 의해 하전되며, 이러한 하전 양상은 입경에 따라 다른 분포를 보인다. 본 연구에서는 입자의 하전 분포를 고려하여, 입자들의 성장의 주요 원인인 입자간의 충돌을 대표하는 충돌주파수를 수정하는 방식을 채택하여 보다 정밀한 입자 성장 양상을 모델링하였다. Inductively coupled plasma (ICP) 타입의 저온 플라즈마 반응기에서 합성된 입자들을 Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 입경분포를 측정한 데이터와 모델링에 의해 계산된 결과를 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다. 검증을 위해 100~300 mtorr의 챔버 압력 조건과 100~350 W의 입력 전력 조건들을 달리하며 측정한 결과와 계산한 데이터를 조건별로 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.30-30
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• 1999

알루미늄에 비해 전기저항이 낮고 electromigration 및 stress-migration에 대한 저항서이 높은 구리는 차세대 반도체 소자의 배선금속 재료로 여겨지고 있다. 최근 Chemical Mechanical Polishing (CMP) 기술의 도래로 구리배선 공정의 채택이 더욱 앞당겨질 전망이다. 한편, 구리 MOCVD를 위해 다양한 전구체화합물이 합성되었고, 근래에는 Cu(I)(hfc)L (L은 Lewis base 형태의 ligand) 형태의 전구체를 이용한 많은 증착 연구를 통하여 순수하고 전기저항이 낮은 구리 박막의 증착이 보고되었다. 구리 MOCVD의 가장 큰 문제점은 증착속도가 150-$^{\circ}C$20$0^{\circ}C$에서 500$\AA$/min 이하로 낮고 또한 증착된 필름 표면이 매우 거칠다는 데 있다. 이러한 단점으로 인해 전기화학적 증착후 CMP를 적용하는 것이 더욱 경제적이라는 견해가 우세해 지고 있다. 본 강연에서는 박막의 증착 속도와 표면 거칠기를 동시에 향사시키기 위해 catalytic surfactant를 이용한 새로운 MOCVD 개념을 도입하고, 구리 MOCVD에서 단원자층으로 흡착된 요오드 원자가 그 역할을 수행할 수 있음을 보이겠다. 또 요오드원자가 표면반응을 어떻게 수정하여 활성화에너지를 낮추는가를 반응메카니즘으로 밝히고 표면 평탄화의 미시적 해석을 제공하고자 한다. Catalytic Surfactant의 개념은 다른 박막 재료의 MOCVD에도 적용될 수 있으며, 나아가 적절한 기판 표면처리를 통하여 epitaxy도 가능할 것으로 본다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권5호
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• pp.670-677
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• 1999

An analysis of generation and growth of multicomponent particles has been carried out to predict the size and composition distributions of particles generated in the Modified Chemical Vapor Deposition(MCVD) process. In MCVD process. scale-up of sintering and micro-control of refractive index may need the Information about the size and composition distributions of $SiO_2-GeO_2$ particles that are generated and deposited. The present work solved coupled steady equations (axi-symmetric two dimensions) for mass conservation, momentum balance. energy and species(such as $SiCl_4$, $GeCl_4$, $O_2$, $Cl_2$) conservations describing fluid flow. heat and mass transfer in a tube. Sectional method has been applied to obtain multi-modal distributions of multicomponent aerosols which vary in both radial and axial directions. Chemical reactions of $SiCl_4$ and $GeCl_4$ were included and the effects of variable properties have also been considered.