• Title/Summary/Keyword: 슬러리 재료

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CMP 컨디셔닝 공정에서의 부식방지를 위한 자기조립 단분자막의 적용과 표면특성 평가

  • Jo, Byeong-Jun;Gwon, Tae-Yeong;Venkatesh, R. Prasanna;Kim, Hyeok-Min;Park, Jin-Gu
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.33.2-33.2
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    • 2011
  • CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.

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Loss Properties of Nano-crystalline Alloy coated as a Resistive Layer (표면 저항층 형성에 의한 나노결정 합금재료의 손실 특성)

  • Kim, Hyun-Sik;Kim, Jong-Ryung;Lee, Geene;Lee, Hae-Yeon;Huh, Jung-Sub;Oh, Young-Woo;Byun, Woo-Bong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.229-229
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    • 2007
  • 나노결정 합금재료를 전력선 통신 커플러용 자심재료로 응용하기 위해서는 고주파 대역에서의 손실 특성이 제어되어야 한다. 즉 고속 전력선 통신을 위한 자심재료의 투자율 및 완화 주파수 등의 전자기적 특성은 30MHz까지 우수하고 안정적으로 유지되어야 하며, 높은 투자율 및 자속밀도, 공진주파수뿐만 아니라 낮은 전력손실 값을 가져야 한다. 따라서 본 연구에서는 나노결점 합금 리본 표면에 딥 코팅, 졸-겔법, 진공함침 등의 방법을 이용하여 PZT, $TiO_2$$SiO_2$ 등의 산화물 고저항층을 형성시켜 자기적 성질을 유지하면서 고주파 대역의 와전류 손실을 감소시켜 통신용 자심재료로의 응용성을 향상시키고자 하였다. PZT 슬러리의 제타전위 조절을 통해 최적의 분산조건을 얻을 수 있었고, 평균 150nm인 PZT 입자의 초미립자와 가소제, 분산제, 결합제의 첨가조건을 확립할 수 있었다. 딥-코팅은 슬러리 내 유지시간 10초, 인상속도 5mm/min로 30회 반복되었을 때 가정 우수한 특성을 나타내었으며, 고주파 대역에서의 손실 감소효과를 나타내었다. 그리고 졸-겔법에 의해 제조된 슬러리를 이용한 $TiO_2$$SiO_2$ 산화물 저항층 코팅을 통해 금속 알콕사이드의 혼합조건 및 저항층 형성용 슬러리의 제조조건을 확립하였고, 합금 리본표면에 균일하고 우수한 점착력을 가지는 저항층을 형성시킬 수 있었으며, 이에 따른 코어손실의 감소효과를 나타낼 수 있었다. 또한 진공 함침법을 통한 저항층 형성에서, $TiO_2$ 나노분말을 표면 저항층으로 코팅했을 때, 가장 높은 코어손실 감소효과를 나타내었다. 한편, 표면 저항층이 형성된 나노결정 합금으로 제조한 자심재료를 이용하여 전력선 통신용 비접촉식 커플러에의 적용과 시험을 통해 고주파 손실 감소효과에 의한 신호전송 특성과 전류특성을 향상시킬 수 있었다.

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An Optimization of Tungsten Plug Chemical Mechanical Polishing(CMP) using the Different Sets of Slurry and Pad (슬러리와 패드변화에 따른 텅스텐 플러그 CMP 공정의 최적화)

  • 김상용;서용진;이우선;이강현;장의구
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.13 no.7
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    • pp.568-574
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    • 2000
  • We have been optimized tungsten(W) plug CMP(chemical mechanical polishing) characteristics using two different kinds of component of slurry and two different kinds of pad which have different hardness. The comparison of oxide film roughness on around W plug after polishing has been carried out. And W plug recess for consumable sets and dishing effect at dense area according to the rate of over-polishing has been investigated. Also the analysis of residue on surface after cleaning have been performed. As a experimental result we have concluded that the consumable set of slurry A and hard pad was good for W plug CMP process. After decreasing the rate of chemical reaction of silica slurry and adding two step buffering we could reduce the expanding of W plug void however we are still recognizing to need a more development for those kinds of CMP consumables.

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Polishing Behavior and Characterization of Cu Surface in Citric Acid based Slurry with Corrosion Inhibitor (BTA) (부식방지제(BTA)가 첨가된 Cu CMP 슬러리에서의 연마거동과)

  • Kim, In-Kwon;Kang, Young-Jae;Hong, Yi-Kwan;Kim, Tae-Gon;Park, Jin-Goo
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2005.07a
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    • pp.42-43
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    • 2005
  • 본 연구에서는 Cu 슬러리에 부식방지제인 BTA를 첨가하여 슬러리내의 과수의 농도, pH 의 변화, 연마입자의 종류에 따라 연마거동에 미치는 영향과 각 chemical 변화에 따른 Cu surface의 변화를 살펴보았다. BTA (Benzotriazole, $C_6H_4C_3H$)를 첨가함으로써 본 연구에서 시행된 pH 와 과수의 변화에 상관없이 Cu-BTA film을 형성하여 Cu의 dissolution을 최대한 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또 그로인해 BTA를 첨가하지 않았을 때보다 얇은 passivation layer를 형성함을 알 수 있었고 contact angle도 더 높았다. 연마율의 경우에도 BTA가 첨가됨으로써 감소됨을 확인할 수 있었고 연마입자로 alumina particle을 사용한 경우에는 pH6, 과수 10vol%이상에서는 오히려 연마율이 증가하였다. fumed silica의 경우에는 hardness가 작아 mechanical적인 제거력이 낮아 BTA가 첨가되어도 연마율에는 큰 영향이 없었다.

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Evaluations of Corrosion Resistance of Coated Steel Using Polymer Cement Slurry (폴리머 시멘트 슬러리로 코팅한 도장철근의 내식성 평가)

  • Jo, Young-Kug;Kim, Young-Jib;Soh, Yang-Seob
    • Journal of the Korea Concrete Institute
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    • v.15 no.1
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    • pp.117-124
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    • 2003
  • Reinforced concrete structures under sever conditions such as marine structures, bridges and structures constructed with aggregates(dredged from sea), can be deteriorated from corrosion of the reinforcing bars. The purpose of this study is to evaluate the anti-corrosive performance of coated steel using polymer cement slurry. Polymer cement slurry with various polymer dispersions and corrosion inhibiting agent were coated to the surface of bars, and tested for accelerated corrosion tests. Tests include immersion in NaCl 10% solution, chloride ion spray, autoclave cure, autoclave cure after carbonation, penetration of NaCl 10 % solution, carbonation after penetration of NaCl 10% solution. Test results, show that the anti-corrosive performace is considerably improved by using polymer cement slurry at surface of steel. And this trend is marked by adding of corrosion inhibiting agent. This difference of the anti-corrosive properties is hardly recognized according to types of polymer dispersions. The coated steel using polymer cement slurry will be improved to a great extent compared to those of plain steel when increasing content of chloride ion in cement concrete.

Tensile Properties and Adhesion of Hybrid-Type Anti-Corrosion Polymer Cement Slurry (하이브리드형 방식 폴리머 시멘트 슬러리의 인장특성 및 접착성)

  • Jo, Young-Kug
    • Journal of the Korea Concrete Institute
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    • v.20 no.5
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    • pp.635-642
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    • 2008
  • In recent years, epoxy-coated reinforcing bars have been widely used in order to prevent the corrosion of ordinary reinforcing bar. However, they have a bad balance between performance and cost. Especially, they have a brittleness properties, low bond strength to cement concrete and no good bend-ability in the field. The purpose of this study is to evaluate the tensile properties and adhesion of hybrid-type anti-corrosion polymer cement slurry (PCS). PCSs are prepared with four types polymer dispersions using fly ash and silica fume, and tested for proper coating thickness, tensile properties, adhesion to steel plate and bend-ability. From the test results, the viscosity of PCS is effected by polymer dispersion types, and is a little decreased by using fly ash. The coating thickness of PCS has a proper thickness at polymer-binder ratio of 100%. It is apparent that the coating thickness has various values according to viscosity of PCS, water-binder ratio and polymer-binder rato. PCS has a good various anticorrosion properties and physical properties such as tensile strength, adhesion and bend-ability. It is also recommended that proper coating thickness to reinforcing bar is in the ranges of 150 to $250{\mu}m$ for bond strength, adhesion and bend-ability. It is also expected that the coated reinforcing bar using PCS is widely used instead of epoxy coated reinforcing bar in the industrial field.