• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.168-168
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• 2009

고효율 실리콘 이종접합 태양전지 제작을 위한 요소기술 중 a-Si:H/c-Si 간의 계면 안정화는 태양전지 효율에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 n-type 결정질 실리콘 기판을 사용하여, 소수전하들의 재결합을 방지하고, 계면 안정화를 실행하는 방안으로 실리콘 기판 습식 세정을 수행하였다. 반도체 공정에서 일반적으로 알려진 RCA 세정기법에 HF 세정을 마지막공정으로 추가하여 자연 산화막과 기타 불순물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있도록 실험을 진행하였다. 마지막 공정으로 추가된 HF 세정에 의한 a-Si:H/c-Si 계면 안정화 효과를 관찰하기 위하여 HF농도와 HF 세정시간에 따른 소수반송자 수명을 측정하였다. 또한 HF 세정 이후 공정의 영향을 확인하기 위하여 PE-CVD법으로 a-Si:H 박막 증착 이전 실리콘 기판의 온도와 상온에서 머무는 시간에 따른 a-Si:H/c-Si 계면안정화 특성을 분석하였다. 본 실험을 통해 HF세정공정이 계면특성에 미치는 영향을 확인하였으며 실리콘 기판 습식 세정이 이종접합태양전지 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.02a
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• pp.54-55
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• 2003

지금까지 반도체 장비 부품 세정을 위한 기존의 세정 방법중 가장 널리 사용되는 화학적 세정 방법은 다량의 유해 화학물질의 발생 및 후처리 문제, 비용문제, 열악한 작업 환경등과 같은 많은 문제를 노출시키고 있다. 이에 최근의 기술은 습식 세정에서 건식세정 방식으로의 기술 전이가 빠르게 이루어지고 있으며, 특히 레이저 광에 의한 건식 세정 기술은 다양한 오염 물질을 하나의 레이저 광원으로 제거할수 있으며, 기존의 습식 방법과 비교해 환경 친화적 청정 기술이고, 다른 건식 세정 기술인 드라이 아이스 및 플라즈마 세정 방법과 비교해 이동용으로 제작이 가능해 반도체 및 평판 디스플레이 생산공정에서 부품을 분리하지 않고 쉽게 세정을 하기 때문에 반도체 생산 현장에서 in-situ 세정으로 시간적, 경제적 이점이 대단히 크다. (중략)

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.25.1-25.1
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• 2009

Pattern 웨이퍼 상의 오염입자 제거는 반도체 산업의 주된 과제 중 하나이다. Pattern의 선폭이 좁아짐에 따라 Pattern에 손상을 가하지 않고 오염입자를 제거 하는 것은 더욱 어려워지고 있다. 그뿐만 아니라 기존 습식세정 공정에서의 화학액에 의한 환경오염 및 박막의 손실도 문제가 되기 시작했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 세정공정에서 화학액의 농도를 낮추고 Megasonic 등을 이용하여 세정력을 보완하는 방법들이 연구되고 있다. 하지만 습식세정의 경우 강한 화학작용으로 인한 표면 손상 및 물 반점의 문제는 여전히 이슈가 되고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 건식 세정법이 제시되고 있으며 이 중 레이저 충격파는 레이저를 집속시켜 발생된 충격파를 이용하여 입자를 제거하기 때문에 국부적인 세정이 가능하며 세정력 조절이 가능하여 손상이 세정을 할 수 있다. 그러나 Pattern의 구조에 의해 전되는 세정력의 차이가 발생하고 Trench 내부의 오염입자제거 문제점이 발생할 수 있다. 시편은 Si STI Pattern을 100 nm PSL Particle (Red Fluorescence, Duke Scientific, USA) 을 50ppm 농도로 희석시킨 IPA에 dipping 하여 오염시킨 후 N2 Gas를 이용하여 건조하여 준비하였다. 그리고 레이저 충격파 세정 시스템은 최대 에너지 1.8 J까지 가능한 레이저를 발생하는 1,064 nm Nd:YAG 레이저를 이용하여 실험하였다. 레이져 충격파 실험은 충격파와 시편사이의 거리, gap distance와 에너지를 변환하여 세정효율을 관찰하였다. 세정효율은 세정 전후의 입자 감소량을 현광현미경 (LV-150, Nikon, Japan)를 이용하여 측정하였다. 그 결과, Trench 내부의 오염입자의 경우 Trench 밖의 오염입자에 비해 세정효율이 떨어지는 것으로 나타났으나 시편과 레이저 초점과의 거리가 가까워짐에 따라 Trench 내부의 오염입자에 대한 세정 효율을 증가시킬 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.4
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• pp.379-387
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• 1996

본 연구에서는 GaAs 소자제작 및 epi-layer 성장 공정에 있어 이용되어지는 HCI, H3PO4, 탈이온수(de-ionized water:DIW)를 통한 습식제정후 공기중 노출에 따른 오염을 최소화하여 표면상태 변화를 진성적(intrinsic)으로 관찰하고자 모든 세정처리를 아르곤 가스(argon gas)로 분위기가 유지되는 glove box에서 수행하였으며, 표면조성 및 결합상태 변화에 대한 관찰은 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 이루어졌다. 고진공하에서 GaAs를 벽개하여 관찰함으로써 Ga이 대기중 산소이온과 우선적으로 결합함을 알 수 있었고, 이런 GaAs 표면의 반응성에 대한 고찰을 바탕으로 습식세정에 따른 화학반응 기구가 제시 되어졌다. HCI 및 H3PO4/DIW/HCI처리후 CI-이온의 Ga 이온과의 반응에 의한 Ga-CI결합의 형성과 As 산화물의 높은 용해도에 따른 As 산화물의 완전한 제거 및 식각전 초기(bare)GaAsvyaus에 존재하는 원소(elemental)As 상태의 식각후 잔류가 관찰되어졌다. 또 HCI, H3PO4/DIW/HCI 처리하고 DIW로 세척후 표면상태 변화를 관찰한 결과, DIW처리에 의해 elemental As 상태가 증가함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.482-482
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• 2013

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 가스클러스터 장치를 이용한 세정 특성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상을 최소화 하고 상대적으로 높은 효율로 오염입자를 제거하게 된다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 평가하기 위하여 이러한 변수에 따라서 오염 입자의 종류, 크기에 따른 PRE (particle removal efficiency)를 평가하고 다양한 선폭의 패턴을 이용하여 손상 실험을 수행하였다. 제거 효율에 사용된 입자는 $CeO_2$와 $SiO_2$이며, 각각 30, 50, 100, 300 nm 크기를 정량적으로 오염시킨 쿠폰 웨이퍼를 제조하여 세정 효율을 평가하였다. 정량적 오염에는 SMPS (scanning mobility particle sizer)를 이용한 크기 분류와 정전기적 입자 부착 시스템이 사용되었다. 또한 패턴 붕괴 평가에는 35~180 nm 선폭을 가지는 Poly-Si 패턴을 이용하였다. 실험 결과 클러스터 형성 조건에 따라 상대적으로 낮은 패턴 붕괴에서 95% 이상의 높은 오염입자 제거효율을 전반적으로 보이는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이론적 계산에 기반하여 세정에 요구되는 클러스터 크기를 가정하고, 이를 통하여 세정에 적용할 경우 높은 기존 세정 방법의 단점을 보완하면서 높은 세정 효율을 가지는 대체 세정 방안으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• Clean Technology
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• v.7 no.1
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• pp.13-25
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• 2001

With fast advancement of fine machineries and semiconductor industries in recent decades, the ultra-cleaning of organic chemicals, submicron particles from contaminated unit equipments and products such as silicon wafers becomes one of the most important steps for further advancement of such industries. To date, two kinds of ultra cleaning techniques are used; one is the wet-cleaning and the other is the dry cleaning. In case of wet cleaning, removal of organic contaminants and submicron particles is made by DIW with additives such as $H_2O_2$, $H_2SO_4$, HCl, $NH_4OH$ and HF, etc. While the wet cleaning method is most widely adopted for various occasions, it is inevitable to discharge significant amount of toxic waste waters in environment. Dry cleaning is an alternative method to mitigate environmental pollution of the wet cleaning with maintaining comparable degree of cleaning to the wet cleaning. Although there are various concept of dry cleaning have been devised, the dry cleaning with environmentally-benign solvent such as carbon dioxide proven to show high degree of cleaning from the contaminated porous surface as well as from the bare surface. Thus, special global attention has been placing on this technique since it has important advantages of simple process schemes and no environmentally concern, etc. Thus, this article critically reviews the state-of-the-art of the supercritical fluid drying with emphasis on the thermo-physical characteristics of the supercritical solvent, environmental gains compared to other dry cleaning methods, and the generic aspects of the basic design and processing engineering.

• Clean Technology
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• v.10 no.1
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• pp.47-51
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• 2004

현재 반도체 공정에서 사용되는 세정기술은 대부분이 1970년대 개발된 RCA 세정법인 과산화수소를 근간으로 하는 습식 세정으로, 표면의 입자를 제거하기 위한 SC-1 세정액은 강력한 산화제인 과산화수소에 의한 표면과 입자의 산화와 암모니아에 의한 표면의 에칭이 동시에 일어나 입자를 표면으로부터 분리시킨다. 금속 불순물을 제거하기 위한 SC-2 세정액은 염산과 과산화수소 혼합액을 사용하며 금속 불순물을 용해시켜 알칼리나 금속 이온을 형성하거나 용해 가능한 화합물을 형성시켜 제거한다. 또한 황산과 과산화수소를 혼합한 Piranha 세정액은 효과적인 유기물 제거제로서 웨이퍼에 오염된 유기물을 용해 가능한 화합물로 만들거나 과산화수소에 의해 형성되는 산화막내에 오염물을 포함시켜 불산 용액으로 산화막을 제거할 때 함께 제거된다. 최근 금속과 산화막을 동시에 제거하기 위해 희석시킨 불산에 과산화수소를 첨가한 세정공정이 사용되고 있으며 불산에 의해 표면의 산화막이 제거될 때 산화막내에 포함된 금속 불순물을 동시에 제거시킬 수 있다. 그러나 이와 같이 습식세정액 내에 공통적으로 포함되어 있는 과산화수소의 분해는 그만큼 가속화되어 사용되는 화학 약품의 양이 그만큼 증가하게 되고 조작하기 어려운 단점도 있다. 이를 해결하기 위해 환경친화적인 관점으로 화학약품의 사용을 최소화하는 등 RCA세정을 보완하는 연구가 계속 진행되고 있다. 본 연구에서는 RCA세정법을 환경적으로 대체할 수 있는 세정에 사용되는 전리수의 pH변화에 따른 전리수 분석을 하였다. 전리수의 제조를 위하여 전해질로는 NH4CI (HCI:H2O:NH4OH=1:1:1)를 사용하였다. pH 11 이상, ORP -700mV~-850mV인 환원수와 pH 3 이하, ORP 1000mV~1200mV인 산화수를 제조하였으며, 초순수를 첨가하여 pH 7.2와 ORP 351.1mV상태까지 조절하였다. 이렇게 만들어진 산화수와 환원수를 시간 변화와 pH 변화에 따라 Clean Room 안에서 FT-IR과 접촉각 측정기로 실험하였다. FT-IR분석에서 산화수는 pH가 높아질수록, 환원수는 낮아질수록 흡수율이 낮아졌다. 접촉각 실험에서는 산화수의 pH가 높아질수록 환원수의 pH가 낮아질수록 접촉각이 커짐을 확인하였다. 결론적으로 전리수를 이용하여 세정을 하면, 접촉성을 조절할 수 있어 반도체 세정을 가능하게 할 수 있으며, 환경친화적인 결과를 도출할 것으로 전망된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.2
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• pp.203-207
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• 2007

In this paper efficient method for particle removal from silicon wafers by usage of HF and ozone was studied. It was found that at least 0.3 vol% concentration of HF was required for particle removal and removal efficiency increased with the application of megasonic in ozonated water. Additional cleaning with minute amount of ammonia (0.01 vol%) after HF/Ozone step showed over 99% in removal efficiency. It is proposed that the superior cleaning efficiency of HF-Ozone-ammonia is due to micro-etching of silicon surface and impediment of particle re-adsorption in alkali environment. Compared to SC-1 cleaning method micro roughness has also been slightly improved. Therefore it is expected that HF-ozone-ammonia cleaning method is a viable alternative to the conventional wet cleaning methods.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.40-40
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• 2011

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 패턴 손상 및 대구경화에 따른 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대두되는 것이 가스클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상 없이 오염입자를 제거하게 된다. 이러한 가스 클러스터 세정을 최적화하기 위해서는 설계 단계부터 노즐 내부 유동의 수치해석에 기반한 입자 크기 분포를 계산하여 반영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 세정 환경을 조성하는 조건에서의 노즐 내부 유동을 해석하고, 이를 통해 얻어진 수치를 이용하여 aerosol general dynamic equation (GDE)를 계산하여 발생하는 클러스터의 크기 분포를 예측하였다. GDE 계산 시 입자의 크기 분포를 나타내기 위해서는 여러 가지 방법이 존재하나 본 연구에서는 각 입자 크기 노드별 개수 농도를 계산하였다. 노즐 출구에서의 가스 클러스터 크기를 예측하기 위하여 먼저, 노즐 내부 유속 및 온도 분포 변화를 해석하였다. 이를 통하여 온도가 급격하게 낮아져 생성된 클러스터의 효과적 가속 및 에너지 전달이 가능함을 확인할수 있었다. 이에 기반하여 GDE를 이용한 입자 크기를 예측한 결과 수 나노 크기의 초기 클러스터가 형성되어 온도가 낮아짐에 따라 성장하는 것을 확인할 수 있었으며, 최빈값의 분포가 실험적 측정값과 일치하는 경향을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이는 향후 확장된 영역에서의 유동 해석과 증발 등 세부 요소를 고려한 계산을 통해 가스 클러스터 세정 공정의 최적화된 설계에 도움이 될 것이다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.4
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• pp.294-299
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• 1994

CHF$_{3}$/CH$_{4}$Ar 플라즈마에 의해 형성된 산화막 식각 잔류물의 화학구조와 이 잔류물의 제거를 위한 세정방법을 x-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 잔류무르이 구조는 CF$_{x}$-polymer와 Si-C, Si-O 결합으로 이루어진 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 이었다. CF$_{4}$O$_{2}$ 플라즈마에 의한 silicon light etch는 산화막 식각 잔류물인 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 층과 손상된 실리콘 표면을 제거하엿으며 NH$_{4}$OH-H$_{2}$O$_{2}$과 HF용액으로 완전히 제거되는 CF$_{x}$-polymer/SiO$_{x}$층을 남겼다. 100.angs.정도의 silicon light etch는 minority carrier life time과 thermal wave signal값을 초기 웨이퍼 수준까지 회복시켰으며 접합누설 전류도 거의 습식 식각 공정수준까지 감소시켰다.